Wi-Fi 7 Data rates, and Latency Հասկանալով IEEE 802.11be ստանդարտը

Բառը

1997 թվականին ծնված Wi-Fi-ն ավելի շատ է ազդել մարդկային կյանքի վրա, քան Gen Z-ի ցանկացած այլ հայտնի մարդ: Դրա կայուն աճն ու հասունացումը աստիճանաբար ազատել են ցանցային կապը մալուխների և միակցիչների հնագույն ռեժիմից, այնքանով, որ անլար լայնաշերտ ինտերնետ հասանելիությունը, որը անհասկանալի է dial-up-ի օրերին, հաճախ համարվում է որպես իրեն տրված:

Ես բավական մեծ եմ, որպեսզի հիշեմ գոհացուցիչ սեղմումը, որով RJ45 վարդակից նշանակում էր հաջող միացում արագ ընդլայնվող առցանց բազմաշխարհին: Մեր օրերում ես քիչ կարիք ունեմ RJ45-ների, և իմ ծանոթի տեխնիկայով հագեցած դեռահասները կարող են տեղյակ չլինեն դրանց գոյության մասին:

60-ական և 70-ական թվականներին AT&T-ն մշակել է մոդուլային միակցիչ համակարգեր, որոնք փոխարինում են խոշոր հեռախոսի միակցիչները: Այս համակարգերը հետագայում ընդլայնվեցին՝ ներառելով RJ45-ը համակարգչային ցանցերի համար

Ընդհանուր բնակչության շրջանում Wi-Fi-ի նախապատվությունն ամենևին էլ զարմանալի չէ. Ethernet մալուխները գրեթե բարբարոսական են թվում՝ համեմատած անլար կապի ահռելի հարմարության հետ: Բայց որպես ինժեներ, որը պարզապես մտահոգված է տվյալների հղման կատարմամբ, ես դեռ տեսնում եմ, որ Wi-Fi-ը զիջում է լարային կապին: Արդյո՞ք 802.11-ը Wi-Fi-ին կբերի մի քայլ, կամ գուցե նույնիսկ մի թռիչք, ավելի մոտ Ethernet-ի ամբողջական տեղահանմանը:

Wi-Fi ստանդարտների համառոտ ներածություն. Wi-Fi 6 և Wi-Fi 7

Wi-Fi 6-ը IEEE 802.11ax-ի հրապարակված անվանումն է: Լիովին հաստատված 2021 թվականի սկզբին և օգտվելով 802.11 արձանագրության ավելի քան քսան տարվա կուտակված բարելավումներից՝ Wi-Fi 6-ը ահռելի չափանիշ է, որը, կարծես թե, արագ փոխարինման թեկնածու չէ:

Qualcomm-ի բլոգային գրառումը ամփոփում է Wi-Fi 6-ը որպես «հատկանիշների և արձանագրությունների հավաքածու, որն ուղղված է հնարավորինս շատ տվյալներ միաժամանակ հնարավորինս շատ սարքեր տեղափոխելուն»: Wi-Fi 6-ը ներկայացրեց տարբեր առաջադեմ հնարավորություններ, որոնք բարելավում են արդյունավետությունը և մեծացնում թողունակությունը, ներառյալ հաճախականության տիրույթի մուլտիպլեքսավորումը, բազմակի օգտատերերի MIMO-ն և տվյալների փաթեթների դինամիկ մասնատումը:

Wi-Fi 6-ը ներառում է OFDMA (ուղղահայաց հաճախականության բաժանման բազմակի մուտք) տեխնոլոգիա, որը մեծացնում է սպեկտրային արդյունավետությունը բազմակի օգտագործող միջավայրերում:

Այդ դեպքում ինչո՞ւ է 802.11 աշխատանքային խումբն արդեն իսկ նոր ստանդարտ մշակելու իր ճանապարհին: Ինչո՞ւ ենք մենք արդեն տեսնում վերնագրեր Wi-Fi 7-ի առաջին ցուցադրության մասին: Չնայած ժամանակակից ռադիոտեխնոլոգիաների իր հավաքածուին, Wi-Fi 6-ը, առնվազն որոշ հատվածներում, ընկալվում է որպես թերզարգացած երկու կարևոր առումներով՝ տվյալների արագություն և ուշացում:

Բարելավելով Wi-Fi 6-ի տվյալների արագությունը և հետաձգման աշխատանքը՝ Wi-Fi 7-ի ճարտարապետները հույս ունեն տրամադրել արագ, սահուն և հուսալի օգտատիրոջ փորձ, որը դեռ ավելի հեշտ է ձեռք բերվում Ethernet մալուխների միջոցով:

Տվյալների տեմպերն ընդդեմ Wi-Fi արձանագրությունների հետաձգման

Wi-Fi 6-ն ապահովում է տվյալների փոխանցման արագությունը, որը մոտենում է 10 Գբիտ/վրկ-ին: Արդյոք սա բացարձակ իմաստով «բավականին լավն է», խիստ սուբյեկտիվ հարց է: Այնուամենայնիվ, հարաբերական իմաստով, Wi-Fi 6-ի տվյալների արագությունը օբյեկտիվորեն թույլ է. Wi-Fi 5-ը հասել է տվյալների փոխանցման արագության հազար տոկոս աճի, քան իր նախորդը, մինչդեռ Wi-Fi 6-ը մեծացրել է տվյալների փոխանցման արագությունը հիսուն տոկոսից պակաս: Wi-Fi 5-ի համեմատ:

Տեսական հոսքի տվյալների արագությունը, անկասկած, ցանցային կապի «արագությունը» քանակականացնելու համապարփակ միջոց չէ, սակայն այն բավական կարևոր է, որպեսզի արժանանա Wi-Fi-ի շարունակական առևտրային հաջողության համար պատասխանատու անձանց ուշադրությանը:

Wi-Fi ցանցի արձանագրությունների վերջին երեք սերունդների համեմատությունը

Լատենտությունը որպես ընդհանուր հասկացություն վերաբերում է մուտքագրման և պատասխանի միջև ուշացումներին:

Ցանցային միացումների համատեքստում չափից ավելի հետաձգումը կարող է նսեմացնել օգտատերերի փորձը նույնքան (կամ նույնիսկ ավելի քան) սահմանափակ տվյալների արագությունը. բիթային մակարդակի արագ փոխանցումը ձեզ այնքան էլ չի օգնում, եթե դուք պետք է սպասեք հինգ վայրկյան վեբ էջից առաջ: սկսում է բեռնել. Հետաձգումը հատկապես կարևոր է իրական ժամանակի այնպիսի ծրագրերի համար, ինչպիսիք են վիդեոկոնֆերանսները, վիրտուալ իրականությունը, խաղերը և սարքավորումների հեռակառավարումը: Օգտատերերը այդքան համբերություն ունեն միայն շողոքորթ տեսանյութերի, ուշացած խաղերի և մեքենայի ինտերֆեյսների համար:

Wi-Fi 7-ի տվյալների արագությունը և ուշացումը

Ծրագրի թույլտվության հաշվետվությունը IEEE 802.11be-ի համար ներառում է ինչպես տվյալների փոխանցման արագությունը, այնպես էլ նվազեցված հետաձգումը որպես բացահայտ նպատակներ: Եկեք ավելի սերտ նայենք այս երկու արդիականացման ուղիներին:

Տվյալների արագություն և քառակուսի ամպլիտուդի մոդուլացիա

Wi-Fi 7-ի ճարտարապետները ցանկանում են տեսնել առավելագույն թողունակությունը առնվազն 30 Գբիտ/վրկ: Մենք չգիտենք, թե որ հատկանիշներն ու տեխնիկան կներառվեն վերջնական 802.11be ստանդարտում, սակայն տվյալների արագության բարձրացման առավել խոստումնալից թեկնածուներից են 320 ՄՀց ալիքի լայնությունը, բազմակի կապի աշխատանքը և 4096-QAM մոդուլյացիան:

6 ԳՀց տիրույթից լրացուցիչ սպեկտրի ռեսուրսների հասանելիությամբ՝ Wi-Fi-ը հնարավոր է մեծացնի ալիքի առավելագույն լայնությունը մինչև 320 ՄՀց: 320 ՄՀց ալիքի լայնությունը Wi-Fi 6-ի համեմատ երկու անգամ ավելացնում է առավելագույն թողունակությունը և տվյալների առավելագույն տեսական արագությունը:

Բազմակի կապով գործողության մեջ բազմաթիվ հաճախորդի կայաններ իրենց սեփական հղումներով գործում են որպես «բազմ կապող սարքեր», որոնք ունեն մեկ ինտերֆեյս ցանցի տրամաբանական կապի կառավարման շերտին: Wi-Fi 7-ին հասանելի կլինի երեք տիրույթ (2.4 ԳՀց, 5 ԳՀց և 6 ԳՀց); Wi-Fi 7 բազմակի կապակցված սարքը կարող է միաժամանակ ուղարկել և ստանալ տվյալներ բազմաթիվ տիրույթներում: Բազմաբնակարանային օպերացիան ունի թողունակության մեծ աճի ներուժ, սակայն այն ենթադրում է իրականացման որոշ նշանակալի մարտահրավերներ:

Բազմ կապակցման գործողության ժամանակ բազմակի կապող սարքն ունի մեկ MAC հասցե, չնայած այն ներառում է մեկից ավելի STA (որը նշանակում է կայան, նշանակում է հաղորդակցվող սարք, ինչպիսին է նոութբուքը կամ սմարթֆոնը):

QAM-ը նշանակում է քառակուսի ամպլիտուդի մոդուլյացիա: Սա I/Q մոդուլյացիայի սխեմա է, որտեղ փուլերի և ամպլիտուդի հատուկ համակցությունները համապատասխանում են տարբեր երկուական հաջորդականությունների: Մենք կարող ենք (տեսականորեն) ավելացնել մեկ խորհրդանիշի համար փոխանցվող բիթերի քանակը՝ ավելացնելով համակարգի «համաստեղության» փուլային/ամպլիտուդի կետերի քանակը (տես ստորև ներկայացված գծապատկերը):

Սա համաստեղության դիագրամ է 16-QAM-ի համար: Կոմպլեքս հարթության վրա յուրաքանչյուր շրջան ներկայացնում է փուլ/ամպլիտուդի համակցություն, որը համապատասխանում է նախապես սահմանված երկուական թվին

Wi-Fi 6-ն օգտագործում է 1024-QAM, որն աջակցում է 10 բիթ յուրաքանչյուր խորհրդանիշի համար (քանի որ 2^10 = 1024): 4096-QAM մոդուլյացիայի դեպքում համակարգը կարող է փոխանցել 12 բիթ յուրաքանչյուր խորհրդանիշի համար, եթե այն կարող է ստանալ բավարար SNR ստացողի մոտ՝ հաջող դեմոդուլյացիա ապահովելու համար:

Wi-Fi 7 Հետաձգման առանձնահատկությունները.

MAC շերտ և PHY շերտ
Իրական ժամանակի հավելվածների հուսալի ֆունկցիոնալության շեմը վատագույն դեպքում 5-10 մվ ուշացումն է; 1 ms-ից ցածր հետաձգումները օգտակար են օգտագործման որոշ սցենարներում: Wi-Fi միջավայրում այդքան ցածր ժամկետների հասնելը հեշտ խնդիր չէ:

Ե՛վ MAC (միջին մուտքի հսկողություն) շերտում և՛ ֆիզիկական շերտում (PHY) գործող գործառույթները կօգնեն Wi-Fi 7-ի հետաձգման արդյունավետությունը հասցնել մինչև 10 ms տիրույթ: Դրանք ներառում են բազմաբնույթ մուտքի կետերի համակարգված ճառագայթային ձևավորում, ժամանակի նկատմամբ զգայուն ցանց և բազմաբնույթ գործարկում:

Wi-Fi 7-ի հիմնական առանձնահատկությունները

Վերջին հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ բազմահղումով ագրեգացիան, որն ընդգրկված է բազմահղումով գործողության ընդհանուր վերնագրում, կարող է օգտակար լինել Wi-Fi 7-ին հնարավորություն տալով բավարարել իրական ժամանակի հավելվածների հետաձգման պահանջները:

Wi-Fi 7-ի ապագան?

Մենք դեռ չգիտենք, թե կոնկրետ ինչ տեսք կունենա Wi-Fi 7-ը, բայց, անկասկած, այն կներառի տպավորիչ նոր ՌԴ տեխնոլոգիաներ և տվյալների մշակման տեխնիկա: Արդյո՞ք ամբողջ R&D-ն արժե այն: Արդյո՞ք Wi-Fi 7-ը կհեղափոխի անլար ցանցը և վերջնականապես կչեզոքացնի Ethernet մալուխների մնացած մի քանի առավելությունները: Ազատորեն կիսվեք ձեր մտքերով ստորև ներկայացված մեկնաբանությունների բաժնում:

Ոլորել դեպի սկիզբ