Wi-Fi เกิดในปี 1997 และมีอิทธิพลต่อชีวิตมนุษย์มากกว่าคนดัง Gen Z คนอื่นๆ การเติบโตอย่างต่อเนื่องและการสุกงอมของมันได้ค่อยๆ ปลดปล่อยการเชื่อมต่อเครือข่ายจากระบบเคเบิลและตัวเชื่อมต่อแบบโบราณ จนถึงขอบเขตที่การเข้าถึงอินเทอร์เน็ตบรอดแบนด์ไร้สาย—สิ่งที่คิดไม่ถึงในสมัยของการเชื่อมต่อผ่านสายโทรศัพท์—มักจะถูกมองข้าม
ฉันอายุมากพอที่จะจำเสียงคลิกที่น่าพึงพอใจซึ่งปลั๊ก RJ45 บ่งบอกถึงการเชื่อมต่อที่ประสบความสำเร็จกับลิขสิทธิ์ออนไลน์ที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว ทุกวันนี้ ฉันมีความต้องการ RJ45 เพียงเล็กน้อย และวัยรุ่นที่ชื่นชอบเทคโนโลยีซึ่งฉันรู้จักอาจไม่รู้ถึงการมีอยู่ของพวกมัน
ในยุค 60 และ 70 AT&T ได้พัฒนาระบบตัวเชื่อมต่อแบบโมดูลาร์เพื่อทดแทนตัวเชื่อมต่อโทรศัพท์ขนาดใหญ่ ระบบเหล่านี้ต่อมาได้ขยายเพื่อรวม RJ45 สำหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์
การตั้งค่า Wi-Fi ในหมู่ประชาชนทั่วไปนั้นไม่น่าแปลกใจเลย สายอีเธอร์เน็ตดูเหมือนเกือบจะป่าเถื่อนเมื่อเทียบกับความสะดวกสบายอันมหาศาลของระบบไร้สาย แต่ในฐานะวิศวกรที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพของดาต้าลิงค์ ฉันยังคงมองว่า Wi-Fi นั้นด้อยกว่าการเชื่อมต่อแบบมีสาย 802.11 จะนำ Wi-Fi ไปอีกขั้นหนึ่งหรืออาจถึงขั้นก้าวกระโดดเข้าใกล้การแทนที่ Ethernet โดยสิ้นเชิงหรือไม่
ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับมาตรฐาน Wi-Fi: Wi-Fi 6 และ Wi-Fi 7
Wi-Fi 6 เป็นชื่อที่เผยแพร่สำหรับ IEEE 802.11ax ได้รับการอนุมัติอย่างสมบูรณ์ในต้นปี 2021 และได้รับประโยชน์จากการปรับปรุงที่สั่งสมมายาวนานกว่ายี่สิบปีในโปรโตคอล 802.11 ทำให้ Wi-Fi 6 เป็นมาตรฐานที่น่าเกรงขามซึ่งดูเหมือนจะไม่เป็นตัวเลือกสำหรับการทดแทนอย่างรวดเร็ว
โพสต์ในบล็อกจาก Qualcomm สรุป Wi-Fi 6 ว่าเป็น "ชุดของคุณสมบัติและโปรโตคอลที่มุ่งขับเคลื่อนข้อมูลให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ไปยังอุปกรณ์จำนวนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้พร้อมกัน" Wi-Fi 6 นำเสนอความสามารถขั้นสูงต่างๆ ที่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและเพิ่มปริมาณงาน รวมถึงการมัลติเพล็กซ์โดเมนความถี่, MIMO อัปลิงก์สำหรับผู้ใช้หลายราย และการกระจายตัวของแพ็กเก็ตข้อมูลแบบไดนามิก
Wi-Fi 6 รวมเอาเทคโนโลยี OFDMA (การเข้าถึงหลายครั้งด้วยการแบ่งความถี่มุมฉาก) ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพสเปกตรัมในสภาพแวดล้อมที่มีผู้ใช้หลายคน
เหตุใดคณะทำงาน 802.11 จึงสามารถพัฒนามาตรฐานใหม่ได้ดีอยู่แล้ว? เหตุใดเราจึงเห็นพาดหัวข่าวเกี่ยวกับการสาธิต Wi-Fi 7 ครั้งแรกแล้ว แม้จะมีการรวบรวมเทคโนโลยีวิทยุที่ล้ำสมัย แต่อย่างน้อยในบางไตรมาส Wi-Fi 6 ก็ถูกมองว่ามีประสิทธิภาพไม่เพียงพอในสองประการที่สำคัญ ได้แก่ อัตราข้อมูลและความล่าช้า
ด้วยการปรับปรุงอัตราการส่งข้อมูลและประสิทธิภาพความหน่วงของ Wi-Fi 6 สถาปนิกของ Wi-Fi 7 หวังว่าจะมอบประสบการณ์ผู้ใช้ที่รวดเร็ว ราบรื่น และเชื่อถือได้ ซึ่งยังทำได้ง่ายขึ้นด้วยสายเคเบิลอีเธอร์เน็ต
อัตราข้อมูลเทียบกับเวลาแฝงที่เกี่ยวข้องกับโปรโตคอล Wi-Fi
Wi-Fi 6 รองรับอัตราการส่งข้อมูลใกล้ถึง 10 Gbps สิ่งนี้จะ "ดีพอ" ในความหมายที่แท้จริงหรือไม่ ถือเป็นคำถามเชิงอัตวิสัยสูง อย่างไรก็ตาม ในแง่สัมพัทธ์ อัตราข้อมูล Wi-Fi 6 นั้นขาดความสดใสอย่างเห็นได้ชัด: Wi-Fi 5 มีอัตราการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นหนึ่งพันเปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับรุ่นก่อน ในขณะที่ Wi-Fi 6 เพิ่มอัตราการส่งข้อมูลน้อยกว่าห้าสิบเปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับ Wi-Fi 5
อัตราข้อมูลสตรีมตามทฤษฎีไม่ใช่วิธีการที่ครอบคลุมในการวัด "ความเร็ว" ของการเชื่อมต่อเครือข่ายอย่างแน่นอน แต่มีความสำคัญเพียงพอที่จะได้รับความสนใจอย่างใกล้ชิดจากผู้ที่รับผิดชอบความสำเร็จเชิงพาณิชย์ของ Wi-Fi ที่กำลังดำเนินอยู่
การเปรียบเทียบโปรโตคอลเครือข่าย Wi-Fi สามรุ่นที่ผ่านมา
เวลาแฝงเป็นแนวคิดทั่วไปหมายถึงความล่าช้าระหว่างอินพุตและการตอบสนอง
ในบริบทของการเชื่อมต่อเครือข่าย เวลาแฝงที่มากเกินไปสามารถลดประสบการณ์ของผู้ใช้ได้มากเท่ากับ (หรือมากกว่า) อัตราข้อมูลที่จำกัด การส่งผ่านระดับบิตที่รวดเร็วเป็นพิเศษไม่ได้ช่วยอะไรคุณมากนัก หากคุณต้องรอห้าวินาทีก่อนที่จะเปิดหน้าเว็บ เริ่มโหลด เวลาแฝงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์ เช่น การประชุมทางวิดีโอ ความเป็นจริงเสมือน การเล่นเกม และการควบคุมอุปกรณ์ระยะไกล ผู้ใช้มีความอดทนอย่างมากต่อวิดีโอที่ผิดพลาด เกมที่แลค และอินเทอร์เฟซของเครื่องขยาย
อัตราข้อมูลและเวลาแฝงของ Wi-Fi 7
รายงานการอนุญาตโครงการสำหรับ IEEE 802.11be มีทั้งอัตราข้อมูลที่เพิ่มขึ้นและเวลาแฝงที่ลดลงเป็นวัตถุประสงค์ที่ชัดเจน มาดูเส้นทางการอัปเกรดทั้งสองนี้ให้ละเอียดยิ่งขึ้น
อัตราข้อมูลและการปรับความกว้างของพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส
สถาปนิกของ Wi-Fi 7 ต้องการดูปริมาณงานสูงสุดอย่างน้อย 30 Gbps เราไม่ทราบว่าคุณลักษณะและเทคนิคใดที่จะรวมอยู่ในมาตรฐาน 802.11be ขั้นสุดท้าย แต่ตัวเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการเพิ่มอัตราข้อมูลคือ ความกว้างของช่องสัญญาณ 320 MHz การทำงานแบบมัลติลิงก์ และการปรับ 4096-QAM
ด้วยการเข้าถึงทรัพยากรสเปกตรัมเพิ่มเติมจากแบนด์ 6 GHz Wi-Fi สามารถเพิ่มความกว้างของช่องสัญญาณสูงสุดเป็น 320 MHz ได้อย่างเป็นไปได้ ความกว้างของช่องสัญญาณ 320 MHz จะเพิ่มแบนด์วิดท์สูงสุดและอัตราข้อมูลสูงสุดตามทฤษฎีเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับ Wi-Fi 6
ในการดำเนินการแบบมัลติลิงค์ สถานีไคลเอนต์หลายสถานีที่มีลิงค์ของตัวเองจะทำหน้าที่รวมกันเป็น “อุปกรณ์มัลติลิงค์” ที่มีอินเทอร์เฟซเดียวไปยังเลเยอร์ควบคุมลิงค์แบบลอจิคัลของเครือข่าย Wi-Fi 7 จะสามารถเข้าถึงสามแบนด์ (2.4 GHz, 5 GHz และ 6 GHz) อุปกรณ์มัลติลิงก์ Wi-Fi 7 สามารถส่งและรับข้อมูลพร้อมกันในหลายแบนด์ การดำเนินการมัลติลิงก์มีศักยภาพในการเพิ่มปริมาณงานที่สำคัญ แต่ก็นำมาซึ่งความท้าทายในการใช้งานที่สำคัญบางประการ
ในการทำงานแบบมัลติลิงค์ อุปกรณ์มัลติลิงค์จะมีที่อยู่ MAC เดียวถึงแม้ว่าจะมีมากกว่าหนึ่ง STA (ซึ่งย่อมาจาก station ซึ่งหมายถึงอุปกรณ์สื่อสาร เช่น แล็ปท็อปหรือสมาร์ทโฟน)
QAM ย่อมาจากการปรับความกว้างของพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส นี่คือรูปแบบการมอดูเลชั่น I/Q ซึ่งการผสมเฟสและแอมพลิจูดเฉพาะเจาะจงจะสอดคล้องกับลำดับไบนารี่ที่ต่างกัน (ในทางทฤษฎี) เราสามารถเพิ่มจำนวนบิตที่ส่งต่อสัญลักษณ์ได้โดยการเพิ่มจำนวนจุดเฟส/แอมพลิจูดใน “กลุ่มดาว” ของระบบ (ดูแผนภาพด้านล่าง)
นี่คือแผนภาพกลุ่มดาวสำหรับ 16-QAM วงกลมแต่ละวงบนระนาบเชิงซ้อนแสดงถึงการรวมกันของเฟส/แอมพลิจูดที่สอดคล้องกับเลขฐานสองที่กำหนดไว้ล่วงหน้า
Wi-Fi 6 ใช้ 1024-QAM ซึ่งรองรับ 10 บิตต่อสัญลักษณ์ (เพราะ 2^10 = 1024) ด้วยการมอดูเลต 4096-QAM ระบบสามารถส่ง 12 บิตต่อสัญลักษณ์ หากสามารถรับ SNR ที่เครื่องรับได้เพียงพอเพื่อให้สามารถทำการดีโมดูเลชั่นได้สำเร็จ
Wi-Fi 7 คุณสมบัติแฝง:
เลเยอร์ MAC และเลเยอร์ PHY
เกณฑ์สำหรับฟังก์ชันการทำงานที่เชื่อถือได้ของแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์คือเวลาแฝงที่แย่ที่สุดที่ 5–10 ms เวลาแฝงที่ต่ำเพียง 1 ms มีประโยชน์ในบางสถานการณ์การใช้งาน การบรรลุเวลาแฝงที่ต่ำนี้ในสภาพแวดล้อม Wi-Fi ไม่ใช่เรื่องง่าย
คุณสมบัติที่ทำงานทั้งเลเยอร์ MAC (การควบคุมการเข้าถึงสื่อ) และเลเยอร์กายภาพ (PHY) จะช่วยนำประสิทธิภาพเวลาแฝงของ Wi-Fi 7 มาสู่ขอบเขตย่อย 10 ms ซึ่งรวมถึงการสร้างบีมฟอร์มมิ่งที่ประสานงานกับจุดเชื่อมต่อหลายจุด เครือข่ายที่คำนึงถึงเวลา และการทำงานแบบมัลติลิงก์
คุณสมบัติที่สำคัญของ Wi-Fi 7
การวิจัยล่าสุดระบุว่าการรวมหลายลิงก์ซึ่งรวมอยู่ในหัวข้อทั่วไปของการดำเนินการมัลติลิงก์ อาจเป็นเครื่องมือในการทำให้ Wi-Fi 7 สามารถตอบสนองความต้องการด้านเวลาแฝงของแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์
อนาคตของ Wi-Fi 7?
เรายังไม่รู้ว่า Wi-Fi 7 จะมีหน้าตาเป็นอย่างไร แต่ไม่ต้องสงสัยเลยว่ามันจะประกอบด้วยเทคโนโลยี RF ใหม่ที่น่าประทับใจและเทคนิคการประมวลผลข้อมูล R&D ทั้งหมดจะคุ้มค่าหรือไม่? Wi-Fi 7 จะปฏิวัติเครือข่ายไร้สายและกำจัดข้อดีบางประการของสายอีเธอร์เน็ตที่เหลืออยู่โดยสิ้นเชิงหรือไม่ อย่าลังเลที่จะแบ่งปันความคิดของคุณในส่วนความเห็นด้านล่าง
