อัตราข้อมูล Wi-Fi 7, และความหน่วงในการทำความเข้าใจมาตรฐาน IEEE 802.11be

เกิดใน 1997, Wi-Fi มีอิทธิพลต่อชีวิตมนุษย์มากกว่าคนดัง Gen Z คนอื่นๆ. การเติบโตอย่างต่อเนื่องและการสุกงอมของมันได้ค่อยๆ ปลดปล่อยการเชื่อมต่อเครือข่ายจากระบบสายเคเบิลและตัวเชื่อมต่อแบบโบราณ จนถึงขอบเขตที่การเข้าถึงอินเทอร์เน็ตบรอดแบนด์ไร้สาย—สิ่งที่คิดไม่ถึงในสมัยของการเรียกผ่านสายโทรศัพท์—มักจะถูกมองข้าม.

ฉันอายุมากพอที่จะจำการคลิกที่น่าพอใจซึ่งปลั๊ก RJ45 บ่งบอกถึงการเชื่อมต่อที่ประสบความสำเร็จกับลิขสิทธิ์ออนไลน์ที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว. ทุกวันนี้ฉันมีความต้องการ RJ45 เพียงเล็กน้อย, และวัยรุ่นที่คลั่งไคล้เทคโนโลยีที่ฉันรู้จักอาจไม่รู้ถึงการมีอยู่ของพวกเขา.

ในยุค 60 และ 70, ที่&T พัฒนาระบบตัวเชื่อมต่อแบบโมดูลาร์เพื่อทดแทนตัวเชื่อมต่อโทรศัพท์ขนาดใหญ่. ระบบเหล่านี้ต่อมาได้ขยายเพื่อรวม RJ45 สำหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์

การตั้งค่า Wi-Fi ในหมู่ประชาชนทั่วไปไม่น่าแปลกใจเลย; สายอีเธอร์เน็ตดูเหมือนเกือบจะป่าเถื่อนเมื่อเทียบกับความสะดวกสบายอันมหาศาลของระบบไร้สาย. แต่ในฐานะวิศวกรที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพของดาต้าลิงค์เพียงอย่างเดียว, ฉันยังคงเห็นว่า Wi-Fi ด้อยกว่าการเชื่อมต่อแบบมีสาย. 802.11 จะทำให้ Wi-Fi ก้าวไปอีกขั้นหรืออาจจะก้าวกระโดดเข้าใกล้การแทนที่ Ethernet โดยสิ้นเชิงหรือไม่?

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับมาตรฐาน Wi-Fi: Wi-Fi 6 และไวไฟ 7

Wi-Fi 6 เป็นชื่อที่เผยแพร่สำหรับ IEEE 802.11ax. ได้รับการอนุมัติอย่างเต็มที่ในช่วงต้น 2021, และได้รับประโยชน์จากการปรับปรุงที่สะสมมามากกว่ายี่สิบปีใน 802.11 โปรโตคอล, Wi-Fi 6 เป็นมาตรฐานที่น่าเกรงขามซึ่งไม่ปรากฏว่าสามารถทดแทนได้อย่างรวดเร็ว.

โพสต์ในบล็อกจาก Qualcomm สรุป Wi-Fi 6 เป็น “ชุดคุณสมบัติและโปรโตคอลที่มุ่งขับเคลื่อนข้อมูลให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ไปยังอุปกรณ์จำนวนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้พร้อมกัน” อินเตอร์เน็ตไร้สาย 6 นำเสนอความสามารถขั้นสูงต่างๆ ที่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและเพิ่มปริมาณงาน, รวมถึงมัลติเพล็กซ์โดเมนความถี่, อัปลิงค์ MIMO ผู้ใช้หลายคน, และการกระจายตัวของแพ็กเก็ตข้อมูลแบบไดนามิก.

Wi-Fi 6 รวมเอา OFDMA (การแบ่งความถี่มุมฉากหลายการเข้าถึง) เทคโนโลยี, ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพสเปกตรัมในสภาพแวดล้อมที่มีผู้ใช้หลายคน

ทำไม, แล้ว, คือ 802.11 คณะทำงานพร้อมเดินหน้าพัฒนามาตรฐานใหม่แล้ว? เหตุใดเราจึงเห็นหัวข้อข่าวเกี่ยวกับ Wi-Fi แรกแล้ว 7 การสาธิต? แม้จะมีการรวบรวมเทคโนโลยีวิทยุที่ล้ำสมัยก็ตาม, Wi-Fi 6 ถูกรับรู้, อย่างน้อยก็ในบางไตรมาส, อย่างท่วมท้นในสองประการที่สำคัญ: อัตราข้อมูลและเวลาแฝง.

โดยการปรับปรุงอัตราการส่งข้อมูลและประสิทธิภาพเวลาแฝงของ Wi-Fi 6, สถาปนิกแห่ง Wi-Fi 7 หวังว่าจะส่งมอบอย่างรวดเร็ว, เรียบ, ประสบการณ์ผู้ใช้ที่เชื่อถือได้ซึ่งยังทำได้ง่ายกว่าด้วยสายอีเธอร์เน็ต.

อัตราข้อมูลเทียบกับ. เวลาแฝงเกี่ยวกับโปรโตคอล Wi-Fi

Wi-Fi 6 รองรับอัตราการส่งข้อมูลที่กำลังใกล้เข้ามา 10 Gbps. สิ่งนี้จะ "ดีพอ" ในความหมายที่แท้จริงหรือไม่ ถือเป็นคำถามเชิงอัตวิสัยสูง. อย่างไรก็ตาม, ในความหมายเชิงสัมพันธ์, Wi-Fi 6 อัตราข้อมูลขาดความดแจ่มใสอย่างเป็นกลาง: Wi-Fi 5 มีอัตราการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นหนึ่งพันเปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับรุ่นก่อน, ในขณะที่ Wi-Fi 6 เพิ่มอัตราการส่งข้อมูลน้อยกว่าห้าสิบเปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับ Wi-Fi 5.

อัตราข้อมูลสตรีมตามทฤษฎีไม่ใช่วิธีการที่ครอบคลุมในการวัด "ความเร็ว" ของการเชื่อมต่อเครือข่าย, แต่ก็สำคัญพอที่จะได้รับความสนใจอย่างใกล้ชิดจากผู้ที่รับผิดชอบต่อความสำเร็จเชิงพาณิชย์ของ Wi-Fi อย่างต่อเนื่อง.

การเปรียบเทียบโปรโตคอลเครือข่าย Wi-Fi สามรุ่นที่ผ่านมา

เวลาแฝงเป็นแนวคิดทั่วไปหมายถึงความล่าช้าระหว่างอินพุตและการตอบสนอง.

ในบริบทของการเชื่อมต่อเครือข่าย, เวลาแฝงที่มากเกินไปสามารถลดประสบการณ์ผู้ใช้ได้มากเท่ากับ (หรือมากกว่านั้นด้วยซ้ำ) อัตราข้อมูลที่จำกัด—การส่งข้อมูลระดับบิตที่รวดเร็วเป็นพิเศษไม่ได้ช่วยอะไรคุณมากนัก หากคุณต้องรอห้าวินาทีก่อนที่หน้าเว็บจะเริ่มโหลด. เวลาแฝงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์ เช่น การประชุมทางวิดีโอ, ความเป็นจริงเสมือน, การเล่นเกม, และการควบคุมอุปกรณ์ระยะไกล. ผู้ใช้มีความอดทนอย่างมากต่อวิดีโอที่ผิดพลาดเท่านั้น, เกมที่ล้าหลัง, และอินเทอร์เฟซของเครื่องขยาย.

อัตราข้อมูลและเวลาแฝงของ Wi-Fi 7

รายงานการอนุญาตโครงการสำหรับ IEEE 802.11be มีทั้งอัตราข้อมูลที่เพิ่มขึ้นและเวลาแฝงที่ลดลงเป็นวัตถุประสงค์ที่ชัดเจน. มาดูเส้นทางการอัปเกรดทั้งสองนี้ให้ละเอียดยิ่งขึ้น.

อัตราข้อมูลและการปรับความกว้างของพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส

สถาปนิกแห่ง Wi-Fi 7 ต้องการดูปริมาณงานสูงสุดอย่างน้อยที่สุด 30 Gbps. เราไม่ทราบว่าคุณลักษณะและเทคนิคใดบ้างที่จะรวมอยู่ในมาตรฐาน 802.11be ที่สรุปผลแล้ว, แต่ผู้สมัครที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการเพิ่มอัตราข้อมูลก็คือ 320 ความกว้างของช่อง MHz, การดำเนินการหลายลิงค์, และการมอดูเลต 4096-QAM.

ด้วยการเข้าถึงแหล่งทรัพยากรคลื่นความถี่เพิ่มเติมจาก 6 ความถี่กิกะเฮิรตซ์, Wi-Fi สามารถเพิ่มความกว้างของช่องสัญญาณสูงสุดได้อย่างเป็นไปได้ 320 MHz. ความกว้างของช่อง 320 MHz จะเพิ่มแบนด์วิดท์สูงสุดและอัตราข้อมูลสูงสุดตามทฤษฎีเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับ Wi-Fi 6.

ในการทำงานแบบมัลติลิงค์, สถานีไคลเอนต์หลายสถานีที่มีลิงค์ของตัวเองทำงานรวมกันเป็น "อุปกรณ์มัลติลิงค์" ที่มีอินเทอร์เฟซเดียวไปยังชั้นควบคุมลิงค์ลอจิคัลของเครือข่าย. Wi-Fi 7 จะสามารถเข้าถึงวงดนตรีได้สามวง (2.4 GHZ, 5 GHZ, และ 6 GHZ); Wi-Fi 7 อุปกรณ์มัลติลิงค์สามารถส่งและรับข้อมูลพร้อมกันได้หลายแบนด์. การดำเนินการมัลติลิงก์มีศักยภาพในการเพิ่มปริมาณงานที่สำคัญ, แต่นำมาซึ่งความท้าทายในการดำเนินงานที่สำคัญบางประการ.

ในการทำงานแบบมัลติลิงค์, อุปกรณ์มัลติลิงค์มีที่อยู่ MAC เดียวถึงแม้ว่าจะมี STA มากกว่าหนึ่งตัวก็ตาม (ซึ่งย่อมาจากสถานี, หมายถึงอุปกรณ์สื่อสารเช่นแล็ปท็อปหรือสมาร์ทโฟน)

QAM ย่อมาจากการปรับความกว้างของพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส. นี่คือรูปแบบการมอดูเลชั่น I/Q ซึ่งการผสมผสานเฟสและแอมพลิจูดเฉพาะจะสอดคล้องกับลำดับไบนารี่ที่แตกต่างกัน. เราทำได้ (ในทางทฤษฎี) เพิ่มจำนวนบิตที่ส่งต่อสัญลักษณ์โดยเพิ่มจำนวนเฟส/จุดแอมพลิจูดใน “กลุ่มดาว” ของระบบ (ดูแผนภาพด้านล่าง).

นี่คือแผนภาพกลุ่มดาวสำหรับ 16-QAM. วงกลมแต่ละวงบนระนาบเชิงซ้อนแสดงถึงการรวมกันของเฟส/แอมพลิจูดที่สอดคล้องกับเลขฐานสองที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

Wi-Fi 6 ใช้ 1024-QAM, ซึ่งรองรับ 10 บิตต่อสัญลักษณ์ (เพราะ 2^10 = 1024). ด้วยการมอดูเลต 4096-QAM, ระบบสามารถส่งได้ 12 บิตต่อสัญลักษณ์ หากสามารถรับ SNR ที่ตัวรับได้เพียงพอเพื่อให้สามารถทำการดีโมดูเลชั่นได้สำเร็จ.

Wi-Fi 7 คุณสมบัติแฝง:

เลเยอร์ MAC และเลเยอร์ PHY
เกณฑ์สำหรับฟังก์ชันการทำงานที่เชื่อถือได้ของแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์คือเวลาแฝงที่แย่ที่สุดที่ 5–10 ms; เวลาแฝงต่ำที่สุด 1 ms มีประโยชน์ในบางสถานการณ์การใช้งาน. การบรรลุเวลาแฝงที่ต่ำนี้ในสภาพแวดล้อม Wi-Fi ไม่ใช่เรื่องง่าย.

คุณสมบัติการทำงานที่ทั้ง MAC (การควบคุมการเข้าถึงระดับกลาง) ชั้นและชั้นทางกายภาพ (พี.วาย) จะช่วยนำ Wi-Fi 7 ประสิทธิภาพแฝงในขอบเขตย่อย 10 ms. ซึ่งรวมถึงการสร้างบีมฟอร์มมิ่งที่ประสานกับจุดเชื่อมต่อหลายจุด, เครือข่ายที่คำนึงถึงเวลา, และการทำงานแบบมัลติลิงค์.

คุณสมบัติที่สำคัญของ Wi-Fi 7

การวิจัยล่าสุดระบุว่าการรวมหลายลิงค์, ซึ่งรวมอยู่ในหัวข้อทั่วไปของการดำเนินการมัลติลิงก์, อาจเป็นเครื่องมือในการเปิดใช้งาน Wi-Fi 7 เพื่อตอบสนองความต้องการด้านเวลาแฝงของแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์.

อนาคตของ Wi-Fi 7?

เรายังไม่ทราบว่า Wi-Fi คืออะไร 7 จะมีลักษณะเช่นนี้, แต่แน่นอนว่าจะประกอบด้วยเทคโนโลยี RF ใหม่ที่น่าประทับใจและเทคนิคการประมวลผลข้อมูล. R ทั้งหมดจะ&คงจะคุ้มค่า.? จะ Wi-Fi 7 ปฏิวัติระบบเครือข่ายไร้สายและขจัดข้อดีบางประการที่เหลืออยู่ของสายอีเธอร์เน็ตให้เป็นกลาง? อย่าลังเลที่จะแบ่งปันความคิดของคุณในส่วนความเห็นด้านล่าง.