1997 年生まれの Wi-Fi は、他の Z 世代のセレブよりもはるかに人間の生活に影響を与えてきました。 その着実な成長と成熟により、ネットワーク接続がケーブルとコネクタの古い体制から徐々に解放され、ダイヤルアップの時代には考えられなかったワイヤレス ブロードバンド インターネット アクセスが当たり前のこととして認識されるようになりました。
私は、RJ45 プラグが急速に拡大するオンライン マルチバースへの接続に成功したことを示す、満足のいくクリック音を覚えているくらいの年齢です。 今では RJ45 の必要性はほとんどありませんし、私の知人のテクノロジーに飽和した XNUMX 代の若者たちは RJXNUMX の存在に気づいていないかもしれません。
60 年代から 70 年代に、AT&T はかさばる電話コネクタに代わるモジュラー コネクタ システムを開発しました。 これらのシステムは後に、コンピュータ ネットワーキング用の RJ45 を含むように拡張されました。
一般の人々が Wi-Fi を好むのは、まったく驚くべきことではありません。 ワイヤレスの驚異的な利便性に比べれば、イーサネット ケーブルはほとんど野蛮に思えます。 しかし、データリンクのパフォーマンスだけを気にするエンジニアとして、私は依然として Wi-Fi が有線接続より劣ると考えています。 802.11be は Wi-Fi をイーサネットに完全に置き換える一歩に、あるいはさらに飛躍的に近づけるのでしょうか?
Wi-Fi 規格の簡単な紹介: Wi-Fi 6 と Wi-Fi 7
Wi-Fi 6 は、IEEE 802.11ax の公開名です。 2021 年初めに完全に承認され、802.11 プロトコルの 6 年以上の蓄積された改善の恩恵を受けている Wi-Fi XNUMX は、すぐに置き換えられる候補とは思えない強力な標準です。
クアルコムのブログ投稿では、Wi-Fi 6 を「できるだけ多くのデータをできるだけ多くのデバイスに同時に送信することを目的とした機能とプロトコルの集合体」と要約しています。 Wi-Fi 6 では、周波数ドメイン多重化、アップリンク マルチユーザー MIMO、データ パケットの動的フラグメンテーションなど、効率を向上させ、スループットを向上させるさまざまな高度な機能が導入されました。
Wi-Fi 6 には OFDMA (直交周波数分割多元接続) テクノロジーが組み込まれており、マルチユーザー環境でのスペクトル効率が向上します。
では、802.11 ワーキング グループがすでに新しい標準の開発に向けて順調に進んでいるのはなぜでしょうか? 最初の Wi-Fi 7 デモに関する見出しがすでに出ているのはなぜですか? Wi-Fi 6 は、最先端の無線技術を集めたものであるにもかかわらず、少なくとも一部の層では、データ レートと遅延という XNUMX つの重要な点で圧倒的であると認識されています。
Wi-Fi 6 のデータ レートと遅延パフォーマンスを改善することで、Wi-Fi 7 の設計者は、イーサネット ケーブルでさらに簡単に実現できる、高速でスムーズで信頼性の高いユーザー エクスペリエンスを提供したいと考えています。
Wi-Fi プロトコルに関するデータ レートと遅延
Wi-Fi 6 は、10 Gbps に近いデータ伝送速度をサポートします。 これが絶対的な意味で「十分」であるかどうかは、非常に主観的な問題です。 ただし、相対的な意味で、Wi-Fi 6 のデータ レートは客観的に見て精彩を欠いています。Wi-Fi 5 は、前世代と比較してデータ レートの 6 パーセントの増加を達成しましたが、Wi-Fi 5 のデータ レートの増加は XNUMX パーセント未満でした。 Wi-FiXNUMXとの比較。
理論上のストリーム データ レートは、ネットワーク接続の「速度」を定量化する包括的な手段ではありませんが、Wi-Fi の継続的な商業的成功の責任者が細心の注意を払う価値があるほど重要です。
過去 XNUMX 世代の Wi-Fi ネットワーク プロトコルの比較
一般的な概念としてのレイテンシは、入力と応答の間の遅延を指します。
ネットワーク接続のコンテキストでは、過度の遅延は、制限されたデータ レートと同じくらい (またはそれ以上) にユーザー エクスペリエンスを低下させる可能性があります。Web ページが表示されるまでに XNUMX 秒待たなければならない場合、超高速のビットレベル送信はあまり役に立ちません。ロードが始まります。 遅延は、ビデオ会議、仮想現実、ゲーム、リモート機器制御などのリアルタイム アプリケーションにとって特に重要です。 ユーザーは、不具合のあるビデオ、遅延のあるゲーム、拡張性の高いマシン インターフェイスに対してのみ耐えることができます。
Wi-Fi 7 のデータレートと遅延
IEEE 802.11be のプロジェクト認可レポートには、データ レートの向上と遅延の削減の両方が明示的な目標として含まれています。 これら XNUMX つのアップグレード経路を詳しく見てみましょう。
データレートと直交振幅変調
Wi-Fi 7 の設計者は、少なくとも 30 Gbps の最大スループットを実現したいと考えています。 最終的な 802.11be 標準にどの機能や技術が組み込まれるかはわかりませんが、データ レートを向上させるための最も有望な候補のいくつかは、320 MHz チャネル幅、マルチリンク動作、および 4096-QAM 変調です。
6 GHz 帯域から追加のスペクトル リソースにアクセスできるため、Wi-Fi は最大チャネル幅を 320 MHz まで増やすことが可能です。 320 MHz のチャネル幅により、最大帯域幅と理論上のピーク データ レートが Wi-Fi 6 と比較して XNUMX 倍増加します。
マルチリンク動作では、独自のリンクを持つ複数のクライアント ステーションが、ネットワークの論理リンク制御層への 7 つのインターフェイスを持つ「マルチリンク デバイス」として集合的に機能します。 Wi-Fi 2.4 は 5 つの帯域 (6 GHz、7 GHz、および XNUMX GHz) にアクセスできます。 Wi-Fi XNUMX マルチリンク デバイスは、複数の帯域で同時にデータを送受信できます。 マルチリンク操作にはスループットが大幅に向上する可能性がありますが、実装にはいくつかの重大な課題が伴います。
マルチリンク動作では、マルチリンク デバイスに複数の STA (ステーションの略で、ラップトップやスマートフォンなどの通信デバイスを意味します) が含まれている場合でも、マルチリンク デバイスは XNUMX つの MAC アドレスを持ちます。
QAM は直交振幅変調の略です。 これは、位相と振幅の特定の組み合わせが異なるバイナリ シーケンスに対応する I/Q 変調方式です。 システムの「コンスタレーション」内の位相/振幅ポイントの数を増やすことで、(理論的には) シンボルごとに送信されるビット数を増やすことができます (下の図を参照)。
これは 16-QAM のコンスタレーション ダイアグラムです。 複素平面上の各円は、事前定義された XNUMX 進数に対応する位相と振幅の組み合わせを表します。
Wi-Fi 6 は 1024-QAM を使用し、シンボルあたり 10 ビットをサポートします (2^10 = 1024 であるため)。 4096-QAM 変調を使用すると、受信機で復調を成功させるのに十分な SNR を達成できれば、システムはシンボルあたり 12 ビットを送信できます。
Wi-Fiを提供7 レイテンシ機能:
MAC層とPHY層
リアルタイム アプリケーションの信頼できる機能のしきい値は、最悪の場合の遅延が 5 ～ 10 ミリ秒です。 わずか 1 ミリ秒の遅延は、一部の使用シナリオでは有益です。 Wi-Fi 環境でこれほど低い遅延を実現するのは簡単な作業ではありません。
MAC (媒体アクセス制御) 層と物理層 (PHY) の両方で動作する機能は、Wi-Fi 7 の遅延パフォーマンスを 10 ミリ秒未満の領域にするのに役立ちます。 これには、マルチアクセス ポイントの調整されたビームフォーミング、時間に敏感なネットワーキング、およびマルチリンク操作が含まれます。
Wi-Fi 7 の主な機能
最近の研究では、マルチリンク動作の一般的な見出しに含まれるマルチリンク アグリゲーションが、Wi-Fi 7 がリアルタイム アプリケーションの遅延要件を満たすのに役立つ可能性があることが示されています。
Wi-Fi 7 の将来は?
Wi-Fi 7 が正確にどのようなものになるのかはまだわかりませんが、印象的な新しい RF テクノロジーとデータ処理技術で構成されることは間違いありません。 すべての研究開発は価値があるでしょうか? Wi-Fi 7 はワイヤレス ネットワーキングに革命をもたらし、イーサネット ケーブルに残された数少ない利点を決定的に無効にするのでしょうか? 以下のコメントセクションでお気軽にご意見を共有してください。
