Født i 1997, har Wi-Fi påvirket menneskelivet langt mer enn noen annen Gen Z-kjendis. Dens jevne vekst og modning har gradvis frigjort nettverkstilkoblingen fra det eldgamle regimet med kabler og kontakter i den grad at trådløs bredbåndstilgang til Internett – noe utenkelig i oppringt tid – ofte tas for gitt.
Jeg er gammel nok til å huske det tilfredsstillende klikket som en RJ45-plugg betydde en vellykket tilkobling til det raskt voksende online-multiverset. I dag har jeg lite behov for RJ45-er, og teknologi-mettede tenåringer av mine bekjente er kanskje uvitende om deres eksistens.
På 60- og 70-tallet utviklet AT&T modulære kontaktsystemer for å erstatte store telefonkontakter. Disse systemene utvidet senere til å inkludere RJ45 for datanettverk
Preferansen for Wi-Fi blant den generelle befolkningen er slett ikke overraskende; Ethernet-kabler virker nesten barbariske sammenlignet med den utrolige bekvemmeligheten til trådløst. Men som en ingeniør som bare er opptatt av datalinkytelse, ser jeg fortsatt på Wi-Fi som dårligere enn en kablet tilkobling. Vil 802.11be bringe Wi-Fi et skritt – eller kanskje til og med et sprang – nærmere å fullstendig fortrenge Ethernet?
En kort introduksjon til Wi-Fi-standarder: Wi-Fi 6 og Wi-Fi 7
Wi-Fi 6 er det publiserte navnet på IEEE 802.11ax. Fullt godkjent tidlig i 2021, og drar fordel av over tjue år med akkumulerte forbedringer i 802.11-protokollen, er Wi-Fi 6 en formidabel standard som ikke ser ut til å være en kandidat for rask utskifting.
Et blogginnlegg fra Qualcomm oppsummerer Wi-Fi 6 som "en samling funksjoner og protokoller som tar sikte på å kjøre så mye data som mulig til så mange enheter som mulig samtidig." Wi-Fi 6 introduserte ulike avanserte funksjoner som forbedrer effektiviteten og øker gjennomstrømningen, inkludert frekvensdomenemultipleksing, uplink multi-user MIMO og dynamisk fragmentering av datapakker.
Wi-Fi 6 inkorporerer OFDMA (ortogonal frequency division multiple access) teknologi, som øker spektral effektivitet i flerbrukermiljøer
Hvorfor er 802.11-arbeidsgruppen allerede godt i gang med å utvikle en ny standard? Hvorfor ser vi allerede overskrifter om den første Wi-Fi 7-demoen? Til tross for samlingen av toppmoderne radioteknologier, oppfattes Wi-Fi 6, i det minste i noen hold, som underveldende i to viktige henseender: datahastighet og latens.
Ved å forbedre datahastigheten og latensytelsen til Wi-Fi 6, håper arkitektene til Wi-Fi 7 å levere den raske, jevne og pålitelige brukeropplevelsen som fortsatt er lettere å oppnå med Ethernet-kabler.
Datahastigheter vs. forsinkelser angående Wi-Fi-protokoller
Wi-Fi 6 støtter dataoverføringshastigheter som nærmer seg 10 Gbps. Hvorvidt dette er "godt nok" i absolutt forstand er et høyst subjektivt spørsmål. I en relativ forstand er imidlertid Wi-Fi 6-datahastigheter objektivt mangelfulle: Wi-Fi 5 oppnådde en tusen prosent økning i datahastighet sammenlignet med forgjengeren, mens Wi-Fi 6 økte datahastigheten med mindre enn femti prosent sammenlignet med Wi-Fi 5.
Den teoretiske strømdatahastigheten er definitivt ikke et omfattende middel for å kvantifisere "hastigheten" til en nettverkstilkobling, men den er viktig nok til å fortjene oppmerksomhet fra de som er ansvarlige for Wi-Fis pågående kommersielle suksess.
Sammenligning av de siste tre generasjonene med Wi-Fi-nettverksprotokoller
Latens som et generelt begrep refererer til forsinkelser mellom input og respons.
I sammenheng med nettverkstilkoblinger kan overdreven ventetid forringe brukeropplevelsen så mye som (eller til og med mer enn) begrenset datahastighet – lynrask overføring på bitnivå hjelper deg lite hvis du må vente fem sekunder før en nettside begynner å laste. Latency er spesielt viktig for sanntidsapplikasjoner som videokonferanser, virtuell virkelighet, spill og fjernkontroll av utstyr. Brukere har bare så mye tålmodighet for glitchy videoer, laggy spill og utvidende maskingrensesnitt.
Wi-Fi 7s datahastighet og forsinkelse
Prosjektautorisasjonsrapporten for IEEE 802.11be inkluderer både økt datahastighet og redusert ventetid som eksplisitte mål. La oss se nærmere på disse to oppgraderingsveiene.
Datahastighet og kvadraturamplitudemodulering
Arkitektene til Wi-Fi 7 ønsker å se maksimal gjennomstrømning på minst 30 Gbps. Vi vet ikke hvilke funksjoner og teknikker som vil bli inkorporert i den ferdige 802.11be-standarden, men noen av de mest lovende kandidatene for å øke datahastigheten er 320 MHz kanalbredde, multi-link-operasjon og 4096-QAM-modulasjon.
Med tilgang til ekstra spektrumressurser fra 6 GHz-båndet, kan Wi-Fi muligens øke den maksimale kanalbredden til 320 MHz. En kanalbredde på 320 MHz øker maksimal båndbredde og teoretisk toppdatahastighet med en faktor på to i forhold til Wi-Fi 6.
I multi-link-drift fungerer flere klientstasjoner med egne lenker samlet som "multi-link-enheter" som har ett grensesnitt til nettverkets logiske lenkekontrolllag. Wi-Fi 7 vil ha tilgang til tre bånd (2.4 GHz, 5 GHz og 6 GHz); en Wi-Fi 7 multilink-enhet kan sende og motta data samtidig i flere bånd. Multilink-operasjonen har potensiale for store gjennomstrømningsøkninger, men den medfører noen betydelige implementeringsutfordringer.
I multi-link-drift har en multi-link-enhet én MAC-adresse selv om den inkluderer mer enn én STA (som står for station, som betyr en kommuniserende enhet som en bærbar PC eller smarttelefon)
QAM står for kvadratur amplitudemodulasjon. Dette er et I/Q-modulasjonsskjema der spesifikke kombinasjoner av fase og amplitude tilsvarer forskjellige binære sekvenser. Vi kan (i teorien) øke antall biter som sendes per symbol ved å øke antall fase/amplitudepunkter i systemets "konstellasjon" (se diagrammet nedenfor).
Dette er et konstellasjonsdiagram for 16-QAM. Hver sirkel på det komplekse planet representerer en fase/amplitude-kombinasjon som tilsvarer et forhåndsdefinert binært tall
Wi-Fi 6 bruker 1024-QAM, som støtter 10 biter per symbol (fordi 2^10 = 1024). Med 4096-QAM-modulasjon kan et system overføre 12 biter per symbol - hvis det kan oppnå tilstrekkelig SNR ved mottakeren for å muliggjøre vellykket demodulering.
Wi-Fi 7 Latensfunksjoner:
MAC Layer og PHY Layer
Terskelen for pålitelig funksjonalitet til sanntidsapplikasjoner er verstefallsforsinkelse på 5–10 ms; ventetider så lave som 1 ms er fordelaktige i enkelte bruksscenarier. Å oppnå så lave ventetider i et Wi-Fi-miljø er ikke en lett oppgave.
Funksjoner som opererer både på MAC-laget (middels tilgangskontroll) og det fysiske laget (PHY) vil bidra til å bringe Wi-Fi 7-forsinkelsesytelse inn i riket under 10 ms. Disse inkluderer multi-tilgangspunkt-koordinert stråleforming, tidssensitiv nettverksbygging og multi-link-operasjon.
Viktige funksjoner i Wi-Fi 7
Nyere forskning indikerer at multi-link aggregering, som er inkludert i den generelle overskriften for multi-link-operasjon, kan være medvirkende til å gjøre det mulig for Wi-Fi 7 å tilfredsstille latenskravene til sanntidsapplikasjoner.
Fremtiden til Wi-Fi 7?
Vi vet ennå ikke nøyaktig hvordan Wi-Fi 7 vil se ut, men det vil utvilsomt omfatte imponerende nye RF-teknologier og databehandlingsteknikker. Vil all FoU være verdt det? Vil Wi-Fi 7 revolusjonere trådløst nettverk og definitivt nøytralisere de få gjenværende fordelene med Ethernet-kabler? Del gjerne tankene dine i kommentarfeltet nedenfor.
