Wi-Fi, rojen leta 1997, je na človeško življenje vplival veliko bolj kot katera koli druga slavna oseba generacije Z. Njegova vztrajna rast in zorenje sta omrežno povezljivost postopoma osvobodila starodavnega režima kablov in priključkov do te mere, da je brezžični širokopasovni dostop do interneta – nekaj nepredstavljivega v dneh klicne povezave – pogosto samoumeven.
Dovolj sem star, da se spomnim zadovoljujočega klika, s katerim je vtič RJ45 pomenil uspešno povezavo s hitro rastočim spletnim multiverzumom. Dandanes skoraj ne potrebujem priključkov RJ45 in s tehnologijo zasičeni najstniki mojih znancev se morda sploh ne zavedajo njihovega obstoja.
V 60. in 70. letih prejšnjega stoletja je AT&T razvil modularne sisteme priključkov, ki so nadomestili zajetne telefonske priključke. Ti sistemi so se kasneje razširili na RJ45 za računalniško mreženje
Naklonjenost Wi-Fi med splošno populacijo sploh ni presenetljiva; Ethernetni kabli se zdijo skoraj barbarski v primerjavi z neverjetno priročnostjo brezžičnega omrežja. Toda kot inženir, ki se ukvarja samo z zmogljivostjo podatkovne povezave, še vedno vidim, da je Wi-Fi slabši od žične povezave. Ali bo 802.11be pripeljal Wi-Fi korak – ali morda celo preskok – bližje temu, da popolnoma izpodrine Ethernet?
Kratek uvod v standarde Wi-Fi: Wi-Fi 6 in Wi-Fi 7
Wi-Fi 6 je javno ime za IEEE 802.11ax. Wi-Fi 2021, ki je bil v celoti odobren v začetku leta 802.11 in ima koristi od več kot dvajsetih let nabranih izboljšav v protokolu 6, je izjemen standard, za katerega se zdi, da ni kandidat za hitro zamenjavo.
Objava v spletnem dnevniku podjetja Qualcomm povzema Wi-Fi 6 kot "zbirko funkcij in protokolov, katerih cilj je prenesti čim več podatkov v čim več naprav hkrati." Wi-Fi 6 je predstavil različne napredne zmogljivosti, ki izboljšujejo učinkovitost in povečujejo prepustnost, vključno z multipleksiranjem frekvenčne domene, večuporabniškim MIMO navzgor in dinamično fragmentacijo podatkovnih paketov.
Wi-Fi 6 vključuje tehnologijo OFDMA (ortogonalni frekvenčni večkratni dostop), ki poveča spektralno učinkovitost v okoljih z več uporabniki
Zakaj je potem delovna skupina 802.11 že na dobri poti k razvoju novega standarda? Zakaj že vidimo naslovnice o prvi predstavitvi Wi-Fi 7? Kljub svoji zbirki najsodobnejših radijskih tehnologij se Wi-Fi 6 vsaj v nekaterih krogih dojema kot premajhen v dveh pomembnih vidikih: hitrost prenosa podatkov in zakasnitev.
Z izboljšanjem podatkovne hitrosti in zmogljivosti zakasnitve Wi-Fi 6 arhitekti Wi-Fi 7 upajo, da bodo zagotovili hitro, gladko in zanesljivo uporabniško izkušnjo, ki jo je še vedno lažje doseči z ethernetnimi kabli.
Prenos podatkov v primerjavi z zakasnitvami v zvezi s protokoli Wi-Fi
Wi-Fi 6 podpira hitrosti prenosa podatkov, ki se približujejo 10 Gbps. Ali je to "dovolj dobro" v absolutnem smislu, je zelo subjektivno vprašanje. Vendar so v relativnem smislu hitrosti prenosa podatkov Wi-Fi 6 objektivno šibke: Wi-Fi 5 je dosegel tisočodstotno povečanje hitrosti prenosa podatkov v primerjavi s svojim predhodnikom, medtem ko je Wi-Fi 6 povečal prenos podatkov za manj kot petdeset odstotkov. v primerjavi z Wi-Fi 5.
Teoretična hitrost podatkovnega toka vsekakor ni celovito sredstvo za kvantificiranje "hitrosti" omrežne povezave, vendar je dovolj pomembna, da si zasluži pozornost tistih, ki so odgovorni za stalen komercialni uspeh Wi-Fi.
Primerjava zadnjih treh generacij omrežnih protokolov Wi-Fi
Zakasnitev kot splošni koncept se nanaša na zakasnitve med vnosom in odzivom.
V kontekstu omrežnih povezav lahko čezmerna zakasnitev poslabša uporabniško izkušnjo toliko kot (ali celo bolj kot) omejena hitrost prenosa podatkov – izjemno hiter prenos na bitni ravni vam ne pomaga veliko, če morate počakati pet sekund pred spletno stranjo začne nalagati. Zakasnitev je še posebej pomembna za aplikacije v realnem času, kot so videokonference, navidezna resničnost, igranje iger in nadzor opreme na daljavo. Uporabniki imajo toliko potrpljenja le za videoposnetke z napakami, zaostajajoče igre in zavlačevajoče strojne vmesnike.
Hitrost prenosa podatkov in zakasnitev Wi-Fi 7
Poročilo o odobritvi projekta za IEEE 802.11be vključuje povečano hitrost prenosa podatkov in zmanjšano zakasnitev kot izrecna cilja. Oglejmo si podrobneje ti dve poti nadgradnje.
Hitrost prenosa podatkov in kvadraturna amplitudna modulacija
Arhitekti Wi-Fi 7 želijo videti največjo prepustnost vsaj 30 Gbps. Ne vemo, katere funkcije in tehnike bodo vključene v končni standard 802.11be, vendar so nekateri najbolj obetavni kandidati za povečanje podatkovne hitrosti širina kanala 320 MHz, večpovezavno delovanje in modulacija 4096-QAM.
Z dostopom do dodatnih virov spektra iz pasu 6 GHz lahko Wi-Fi izvedljivo poveča največjo širino kanala na 320 MHz. Širina kanala 320 MHz poveča največjo pasovno širino in teoretično najvišjo hitrost prenosa podatkov za faktor dva glede na Wi-Fi 6.
Pri delovanju z več povezavami več odjemalskih postaj s svojimi lastnimi povezavami skupaj deluje kot »naprave z več povezavami«, ki imajo en vmesnik za plast nadzora logične povezave omrežja. Wi-Fi 7 bo imel dostop do treh pasov (2.4 GHz, 5 GHz in 6 GHz); naprava z več povezavami Wi-Fi 7 lahko pošilja in prejema podatke hkrati v več pasovih. Operacija z več povezavami ima možnost velikega povečanja prepustnosti, vendar vključuje nekaj pomembnih izzivov pri izvajanju.
Pri delovanju z več povezavami ima naprava z več povezavami en naslov MAC, čeprav vključuje več kot en STA (kar pomeni postaja, kar pomeni komunikacijsko napravo, kot je prenosni računalnik ali pametni telefon).
QAM pomeni kvadraturno amplitudno modulacijo. To je modulacijska shema I/Q, v kateri specifične kombinacije faze in amplitude ustrezajo različnim binarnim zaporedjem. (Teoretično) lahko povečamo število prenesenih bitov na simbol s povečanjem števila faznih/amplitudnih točk v "konstelaciji" sistema (glejte spodnji diagram).
To je konstelacijski diagram za 16-QAM. Vsak krog na kompleksni ravnini predstavlja kombinacijo faze/amplitude, ki ustreza vnaprej določenemu binarnemu številu
Wi-Fi 6 uporablja 1024-QAM, ki podpira 10 bitov na simbol (ker je 2^10 = 1024). Z modulacijo 4096-QAM lahko sistem odda 12 bitov na simbol - če lahko doseže zadosten SNR na sprejemniku, da omogoči uspešno demodulacijo.
Wi-Fi 7 Lastnosti zakasnitve:
MAC plast in PHY plast
Prag za zanesljivo delovanje aplikacij v realnem času je zakasnitev v najslabšem primeru 5–10 ms; zakasnitve tako nizke kot 1 ms so koristne v nekaterih scenarijih uporabe. Doseganje tako nizkih zakasnitev v okolju Wi-Fi ni lahka naloga.
Funkcije, ki delujejo tako na ravni MAC (nadzor srednjega dostopa) kot na fizični plasti (PHY), bodo pomagale pripeljati zmogljivost zakasnitve Wi-Fi 7 v področje pod –10 ms. Ti vključujejo koordinirano oblikovanje snopa z več dostopnimi točkami, časovno občutljivo mreženje in delovanje z več povezavami.
Glavne funkcije Wi-Fi 7
Nedavne raziskave kažejo, da je združevanje z več povezavami, ki je vključeno v splošni naslov delovanja z več povezavami, lahko ključnega pomena pri omogočanju Wi-Fi 7, da izpolni zahteve glede zakasnitve aplikacij v realnem času.
Prihodnost Wi-Fi 7?
Ne vemo še, kako točno bo izgledal Wi-Fi 7, vendar bo nedvomno vključeval osupljive nove RF tehnologije in tehnike obdelave podatkov. Se bodo vse raziskave in razvoj splačale? Ali bo Wi-Fi 7 revolucioniral brezžično omrežje in dokončno nevtraliziral nekaj preostalih prednosti ethernetnih kablov? Delite svoje misli v spodnjem oddelku za komentarje.
