Wi-Fi, narodené v roku 1997, ovplyvnilo ľudský život oveľa viac ako ktorákoľvek iná celebrita Gen Z. Jeho neustály rast a dozrievanie postupne oslobodili sieťovú konektivitu od starodávneho režimu káblov a konektorov do takej miery, že bezdrôtový širokopásmový prístup k internetu – niečo nemysliteľné v časoch dial-up – sa často považuje za samozrejmosť.
Som dosť starý na to, aby som si pamätal uspokojivé kliknutie, ktorým zástrčka RJ45 znamenala úspešné pripojenie k rýchlo sa rozvíjajúcemu online multivesmíru. V súčasnosti RJ45 takmer nepotrebujem a tech-nasýtení tínedžeri môjho známeho možno ani nevedia o ich existencii.
V 60. a 70. rokoch spoločnosť AT&T vyvinula modulárne konektorové systémy, ktoré nahradili objemné telefónne konektory. Tieto systémy sa neskôr rozšírili o RJ45 pre počítačové siete
Uprednostňovanie Wi-Fi medzi bežnou populáciou nie je vôbec prekvapujúce; Ethernetové káble sa zdajú byť takmer barbarské v porovnaní s úžasným pohodlím bezdrôtového pripojenia. Ale ako inžinier, ktorý sa zaoberá jednoducho výkonom dátového spojenia, stále vidím, že Wi-Fi je horšie ako káblové pripojenie. Prinesie 802.11 Wi-Fi o krok – alebo možno dokonca o skok – bližšie k úplnému vytlačeniu Ethernetu?
Stručný úvod do štandardov Wi-Fi: Wi-Fi 6 a Wi-Fi 7
Wi-Fi 6 je zverejnený názov pre IEEE 802.11ax. Wi-Fi 2021, ktorý bol plne schválený začiatkom roku 802.11 a využíva viac ako dvadsať rokov nahromadených vylepšení v protokole 6, je impozantný štandard, ktorý sa nezdá byť kandidátom na rýchlu výmenu.
Blogový príspevok od Qualcommu zhŕňa Wi-Fi 6 ako „zbierku funkcií a protokolov zameraných na prenos čo najväčšieho množstva údajov do čo najväčšieho počtu zariadení súčasne“. Wi-Fi 6 predstavilo rôzne pokročilé funkcie, ktoré zlepšujú efektivitu a zvyšujú priepustnosť, vrátane frekvenčného multiplexovania, uplink MIMO pre viacerých používateľov a dynamickej fragmentácie dátových paketov.
Wi-Fi 6 obsahuje technológiu OFDMA (ortogonálny frekvenčný delený viacnásobný prístup), ktorá zvyšuje spektrálnu účinnosť v prostrediach s viacerými používateľmi
Prečo je teda pracovná skupina 802.11 už na dobrej ceste k vývoju nového štandardu? Prečo už vidíme titulky o prvej ukážke Wi-Fi 7? Napriek zbierke najmodernejších rádiových technológií je Wi-Fi 6 vnímaná, aspoň v niektorých štvrtiach, ako slabá v dvoch dôležitých ohľadoch: rýchlosť prenosu dát a latencia.
Zlepšením rýchlosti prenosu dát a výkonu latencie Wi-Fi 6 architekti Wi-Fi 7 dúfajú, že poskytnú rýchle, plynulé a spoľahlivé používateľské prostredie, ktoré je ešte jednoduchšie dosiahnuť pomocou ethernetových káblov.
Dátové rýchlosti vs. latencie týkajúce sa protokolov Wi-Fi
Wi-Fi 6 podporuje rýchlosti prenosu dát blížiace sa k 10 Gbps. Či je to „dosť dobré“ v absolútnom zmysle, je vysoko subjektívna otázka. V relatívnom zmysle sú však dátové rýchlosti Wi-Fi 6 objektívne nevýrazné: Wi-Fi 5 dosiahlo v porovnaní so svojím predchodcom tisícpercentný nárast dátovej rýchlosti, zatiaľ čo Wi-Fi 6 zvýšilo dátovú rýchlosť o menej ako päťdesiat percent. v porovnaní s Wi-Fi 5.
Teoretická rýchlosť prenosu dát rozhodne nie je komplexným prostriedkom na kvantifikáciu „rýchlosti“ sieťového pripojenia, ale je dostatočne dôležitá na to, aby si zaslúžila veľkú pozornosť tých, ktorí sú zodpovední za pokračujúci komerčný úspech Wi-Fi.
Porovnanie posledných troch generácií sieťových protokolov Wi-Fi
Latencia ako všeobecný pojem označuje oneskorenie medzi vstupom a odpoveďou.
V kontexte sieťových pripojení môže nadmerná latencia zhoršiť používateľskú skúsenosť rovnako (alebo dokonca viac ako) obmedzená rýchlosť prenosu dát – bleskovo rýchly prenos na bitovej úrovni vám príliš nepomôže, ak musíte pred webovou stránkou čakať päť sekúnd. sa začne načítavať. Latencia je obzvlášť dôležitá pre aplikácie v reálnom čase, ako sú videokonferencie, virtuálna realita, hranie hier a vzdialené ovládanie zariadení. Používatelia majú toľko trpezlivosti iba na nekvalitné videá, oneskorené hry a oneskorené rozhrania strojov.
Rýchlosť prenosu dát a latencia Wi-Fi 7
Správa o autorizácii projektu pre IEEE 802.11be obsahuje ako explicitné ciele zvýšenú rýchlosť prenosu údajov, ako aj zníženú latenciu. Pozrime sa bližšie na tieto dva spôsoby inovácie.
Dátová rýchlosť a kvadratúrna amplitúdová modulácia
Architekti Wi-Fi 7 chcú dosiahnuť maximálnu priepustnosť aspoň 30 Gbps. Nevieme, ktoré funkcie a techniky budú začlenené do dokončeného štandardu 802.11be, ale niektorí z najsľubnejších kandidátov na zvýšenie rýchlosti prenosu dát sú šírka kanála 320 MHz, prevádzka s viacerými linkami a modulácia 4096-QAM.
S prístupom k dodatočným zdrojom spektra z pásma 6 GHz môže Wi-Fi reálne zvýšiť maximálnu šírku kanála na 320 MHz. Šírka kanálu 320 MHz zvyšuje maximálnu šírku pásma a teoretickú špičkovú dátovú rýchlosť dvojnásobne v porovnaní s Wi-Fi 6.
V multilinkovej prevádzke viaceré klientske stanice s vlastnými linkami fungujú spoločne ako „multilinkové zariadenia“, ktoré majú jedno rozhranie k vrstve riadenia logických liniek siete. Wi-Fi 7 bude mať prístup k trom pásmam (2.4 GHz, 5 GHz a 6 GHz); viaclinkové zariadenie Wi-Fi 7 mohlo odosielať a prijímať dáta súčasne vo viacerých pásmach. Operácia s viacerými linkami má potenciál na výrazné zvýšenie priepustnosti, ale prináša so sebou niekoľko významných implementačných problémov.
Pri prevádzke s viacerými linkami má viaclinkové zariadenie jednu MAC adresu, aj keď obsahuje viac ako jednu STA (čo znamená stanicu, čo znamená komunikujúce zariadenie, ako je laptop alebo smartfón)
QAM znamená kvadratúrnu amplitúdovú moduláciu. Toto je schéma modulácie I/Q, v ktorej špecifické kombinácie fázy a amplitúdy zodpovedajú rôznym binárnym sekvenciám. Môžeme (teoreticky) zvýšiť počet bitov prenášaných na symbol zvýšením počtu fázových/amplitúdových bodov v „konštelácii“ systému (pozrite si diagram nižšie).
Toto je konštelačný diagram pre 16-QAM. Každý kruh v komplexnej rovine predstavuje kombináciu fázy/amplitúdy, ktorá zodpovedá vopred definovanému binárnemu číslu
Wi-Fi 6 používa 1024-QAM, ktorý podporuje 10 bitov na symbol (pretože 2^10 = 1024). S moduláciou 4096-QAM môže systém prenášať 12 bitov na symbol – ak dokáže v prijímači dosiahnuť dostatočný SNR na umožnenie úspešnej demodulácie.
Wi-Fi 7 Vlastnosti latencie:
Vrstva MAC a vrstva PHY
Hranica pre spoľahlivú funkčnosť aplikácií v reálnom čase je v najhoršom prípade latencia 5–10 ms; v niektorých scenároch používania sú výhodné latencie len 1 ms. Dosiahnutie tak nízkej latencie v prostredí Wi-Fi nie je ľahká úloha.
Funkcie fungujúce na vrstve MAC (riadenie stredného prístupu) aj na fyzickej vrstve (PHY) pomôžu preniesť výkon latencie Wi-Fi 7 do oblasti nižšej ako 10 ms. Patria sem koordinované vytváranie lúčov s viacerými prístupovými bodmi, časovo citlivé sieťovanie a prevádzka s viacerými linkami.
Kľúčové vlastnosti Wi-Fi 7
Nedávny výskum naznačuje, že multilinková agregácia, ktorá je zahrnutá do všeobecného názvu multilinkovej prevádzky, môže byť nápomocná pri umožňovaní Wi-Fi 7, aby uspokojila požiadavky na latenciu aplikácií v reálnom čase.
Budúcnosť Wi-Fi 7?
Zatiaľ nevieme, ako presne bude Wi-Fi 7 vyzerať, ale nepochybne bude zahŕňať pôsobivé nové RF technológie a techniky spracovania dát. Bude všetok výskum a vývoj stáť za to? Prinesie Wi-Fi 7 revolúciu v bezdrôtovej sieti a definitívne neutralizuje niekoľko zostávajúcich výhod ethernetových káblov? Neváhajte a podeľte sa o svoje myšlienky v sekcii komentárov nižšie.
