“تم تصميم معيار IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6) لتحسين كفاءة أنظمة WLAN ، وتحسين تجربة المستخدم ، وضمان الإنتاجية لكل مستخدم ، خاصة في بيئات الإشارة الكثيفة والبيئات الخارجية. يسمح Wi-Fi 6 / 6E لأول مرة بالاتصال المجدول من نقطة وصول (AP) إلى عدة نقاط طرفية (محطة) ، وهو تغيير ثوري قدمه معيار تقنية Wi-Fi. نظرًا لإدخال هذه الميزة الجديدة ، تمت إضافة بعض الوظائف الجديدة إلى جزء الطبقة المادية للمعيار التقني لشبكة Wi-Fi 6. يتطلب التحقق من هذه الوظائف الجديدة تنفيذ طرق اختبار واعتماد جديدة.
“
01 مقدمة أساسية
تم تصميم معيار IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6) لتحسين كفاءة أنظمة WLAN ، وتحسين تجربة المستخدم ، خاصة في بيئات الإشارة الكثيفة والبيئات الخارجية ، وضمان الإنتاجية لكل مستخدم. يسمح Wi-Fi 6 / 6E لأول مرة بالاتصال المجدول من نقطة وصول (AP) إلى عدة نقاط طرفية (محطة) ، وهو تغيير ثوري قدمه معيار تقنية Wi-Fi. نظرًا لإدخال هذه الميزة الجديدة ، تمت إضافة بعض الوظائف الجديدة إلى جزء الطبقة المادية للمعيار التقني لشبكة Wi-Fi 6. يتطلب التحقق من هذه الوظائف الجديدة تنفيذ طرق اختبار واعتماد جديدة.
تعد الطبقة المادية 802.11ax في الأساس تطورًا يعتمد على المعيار الفني 802.11ac ، ويتم تقليل تباعد الموجة الحاملة الفرعية المستخدمة في 802.11ax إلى 78.125 كيلو هرتز ، مما يضاعف الوقت لكل رمز ويتيح أوقات حماية أطول ، وتغيير هذه المعلمات المميزة الأساسية يساعد على تحسين متانة وكفاءة النظام. في الوقت نفسه ، ستدعم الطبقة المادية تعديل 1024QAM و MU-MIMO ، وكلاهما يساعد على زيادة معدل الذروة وقدرة النظام بأكمله. التغيير الرئيسي في الطبقة المادية هو إدخال OFDMA. وبالمقارنة مع الأسلوب التقليدي ، الذي يقوم فقط بجدولة خدمات مطراف واحد في كل لحظة ، فإنه يمكن جدولة محطات متعددة لأداء الخدمات في نفس الوقت ، وذلك لتحسين إجمالي القدرة في بيئة إشارة كثيفة ، وتقليل التأخير وتحسين الكفاءة. في OFDMA ، من خلال مفهوم وحدة الموارد (RU) ، يتم تقسيم الطيف المتاح إلى أجزاء أصغر لضمان أن كل مطراف يحتل جزءًا من موارد الطيف لضمان أقل معدل صبيب. بالإضافة إلى ذلك ، وبالنظر إلى متطلبات التأخير متعدد المحطات ، فإن عملية الجدولة باستخدام رتل الزناد (TB) يمكن أن تضمن اتصال الوصلة الصاعدة المتزامن في مخططات OFDMA و MU-MIMO.
الشكل 1: قائمة ميزات Wi-Fi 6
في عملية تطوير منتج Wi-Fi 6 ، من أجل التحقق بشكل كامل وفعال من أداء عمل الجهاز ، يوصى باعتماد مخطط اختبار إشارات لاختبار جودة إشارة الجهاز في ظل ظروف العمل العادية. في هذا الوقت ، يمكن محاكاة اختبار الاتصال اللاسلكي عريض النطاق R & S®CMW كنقطة وصول (AP) أو محطة طرفية (محطة) ، والتي يمكنها إجراء تفاعل تشوير مع DUT ، ثم إجراء مؤشر RF المقابل أو اختبار معدل النقل. في هذا المخطط ، يتوافق تفاعل الإشارات بين أداة الاختبار و DUT مع عملية البروتوكول ، والاتصال الثابت مشابه لطريقة الاتصال المستخدمة في البيئة الحقيقية ، وبغض النظر عن الشريحة المستخدمة ، يمكن اختبارها مباشرة. لا يحتاج المستخدم أيضًا إلى برنامج خاص للتحكم في شريحة Wi-Fi ، ولا يحتاج إلى جهاز كمبيوتر خارجي لتثبيت برنامج تشغيل الشريحة ، مما يبسط عملية الاختبار إلى حد كبير. إلى جانب برنامج الاختبار الآلي R & S®CMWrun المقدم من Rohde & Schwarz ، يمكنه تحسين كفاءة الاختبار وتقليل تعقيد الاختبار.
02R & S®CMW محاكاة سيناريو AP
بعد ذلك ، سنقدم عدة سيناريوهات تشوير باستخدام R & S®CMW لمحاكاة نقاط الوصول واختبار بعض ميزات Wi-Fi 6. شبكة الاختبار على النحو التالي: ينشئ الجهاز مباشرة اتصال إشارة تردد لاسلكي مع الجهاز دون أي تحكم خارجي.
الشكل 2: اختبار شبكة الاتصال
واحد: اختبار أداء TWT (وقت الاستيقاظ المستهدف)
TWT (Target Time Wakeup) هي ميزة جديدة لتوفير الطاقة للأجهزة التي لا تتطلب الكثير من اتصالات البيانات ، وخاصةً أجهزة إنترنت الأشياء التي تعمل بالبطارية. يمكن لمعلمات TWT ضبط وقت السكون والاستيقاظ للمحطة الطرفية ، ويمكن للمحطة (المحطة) تحديد متى وكم مرة تستيقظ لإرسال البيانات أو تلقيها.
تسمح آلية توفير الطاقة الحالية لمعدات WLAN ، وهي إشارة معلومات حركة النقل (DTIM) ، للمحطة (المحطة) بدخول حالة السكون على فترات من خلال استقبال عدد صغير من الإشارات. عادة ، يجب على الجهاز قراءة معلومات DTIM التي تبثها نقطة الوصول (AP) في المنارة على فترات منتظمة. عند توفير الطاقة ، يمكن لنقطة الوصول (AP) تخزين بيانات الوصلة الهابطة مؤقتًا وعندما تحتاج إلى الإرسال إلى مطاريف محددة ، يمكنها إخطار هذه المطاريف عن طريق إضافة المعلومات المناسبة إلى المنارة. هذه الطريقة ليست مرنة ، وفي الوقت نفسه ، تكون كفاءة توفير استهلاك الطاقة منخفضة نسبيًا.
تتيح آلية TWT الجديدة في Wi-Fi 6 تكوينًا أكثر مرونة للمعلمات ، ويمكنها ضبط وضع السكون طويل المدى أو حتى متعدد الأطراف. يمكن أن يكون وقت نشاط الاستيقاظ والاتصال المتفق عليه بين نقطة الوصول والمحطة فترة طويلة متعددة المنارات ، والتي يمكن أن تصل إلى دقائق أو ساعات أو حتى أيام. تسمح مواصفات البروتوكول أيضًا لنقطة الوصول بتكوين معلمات مستقلة بين معرفات TWT مختلفة لتتوافق مع سيناريوهات التطبيق المختلفة.
الشكل 3: إعداد R & S®CMW لمعلمات TWT
ثانيًا: اختبار المشهد اللوني BSS
مجموعة الخدمات الأساسية (BSS) هي بنية شبكة WLAN تكمل الخدمات الأساسية ، بما في ذلك نقاط الوصول والمحطات الطرفية ذات الصلة. كل مطراف متصل فقط بخدمة BSS واحدة ، ويمكن أن توجد شبكات BSS متعددة بجوار بعضها البعض لتحقيق تغطية خدمات مختلفة. كما هو موضح في الشكل أدناه ، لا يستقبل المطراف 2 (STA2) الإشارة من نقطة الوصول الخاصة به (AP1) فحسب ، بل يستقبل أيضًا الإشارة من نقطة الوصول المجاورة (AP2). في الوضع التقليدي ، لا يمكن لـ AP1 و AP2 التعرف على بعضهما البعض ، فهما مستقلان عن بعضهما البعض ، وقد ينقلان حزم البيانات في نفس الوقت ، مما يتسبب في حدوث تصادم وتداخل للمطار 2. في النهاية ، تكون حزمة الاختبار التي استقبلتها المحطة 2 خاطئة ، ويجب إعادة إرسال البيانات ، مما يضع عبئًا إضافيًا على الشبكة. لذلك ، يقدم IEEE 802.11ax مفهوم معرف لون BSS لتحسين الشبكات وتحسين كفاءة الشبكة. يخصص البروتوكول التمهيد لإشارة Wi-Fi لمعرف لون BSS مختلف وفقًا لكل نقطة وصول ، ويمكن للطرف أن يميز حزم البيانات عن BSS الخاصة به (intra-BSS) و BSS المجاور (inter-BSS) وفقًا لـ هذا معرف اللون.) البيانات. نتيجة لذلك ، يمكن أن يتجاهل STA2 الإشارات التي لا تنتمي إلى شبكة BSS الخاصة به ويتواصل فقط مع BSS الخاص به ، مما يقلل التداخل. في R & S®CMW ، يمكن للأداة تعيين معرفات ألوان BSS مختلفة لمحاكاة نقاط الوصول المختلفة.
الشكل 4: الربط الشبكي لنقاط وصول ألوان مختلفة لـ BSS
ثالثًا: اختبار جهاز الإرسال الزناد
في الوصلة الصاعدة OFDMA ، عندما يتم تشغيل خدمة الوصلة الصاعدة ، يرسل المطراف إشارة الوصلة الصاعدة التي تحمل حزمة البيانات إلى نقطة الوصول (AP). من أجل التأكد من أن DUTs المتعددة خالية من التعارض في هذه العملية ، تحتاج نقطة الوصول (AP) إلى تحديد الرسالة ، أي RU يتم تخصيصه لأي محطة ، وكم البيانات المراد إرسالها ، وقدرة الإرسال لكل محطة. هذا جدولة المعلومات أمر بالغ الأهمية. يجب أن تصل الإشارات من مطاريف مختلفة إلى جهاز الاستقبال الجانبي لنقطة الوصول (AP) في نفس الوقت وعلى مستوى مماثل لتجنب التداخل المتبادل. لذلك ، في OFDMA ، قبل أن يرسل المطراف إشارة ، ترسل نقطة الوصول أولاً إطار إطلاق إلى المطراف ، وهو ما نسميه رشقة الزناد. يحتوي الإطار على معلمات التكوين المقابلة بما في ذلك طول الحمولة وعرض النطاق وتخصيص RU وأسلوب التشكيل. يجب على المستخدمين البدء في إرسال إشارات الحزم الأولية بعد فترة زمنية محددة مسبقًا تسمى مساحة الإطار القصير (SIFS).
الشكل 5: رسم تخطيطي لانفجار الزناد
يمكن لطريقة إشارات Wi-Fi في R & S®CMW أن تحقق تكوينًا بسيطًا لمعلمة انفجار الزناد وتصبح سارية المفعول في الوقت الفعلي ، وهي مريحة ومرنة للتحقق بسرعة من أداء التردد اللاسلكي تحت نطاقات مختلفة ، RUs و MCSs مختلفة.
الشكل 6: رسم تخطيطي لتأثير اختبار انفجار الزناد
في اختبار إشارة اندفاع الوصلة الصاعدة ، سيكون للخطأ الزمني وخطأ التردد للمستخدم النهائي تأثير مباشر على جودة الإشارة ، ويجب تغطية هذين العنصرين في الاختبار. خاصة خطأ الوقت ، من أجل ضمان عدم تداخل المطاريف المختلفة مع بعضها البعض عند الإرسال بالتوازي ، يجب أن تصل الإشارة المرسلة للوصلة الصاعدة إلى مستقبل نقطة الوصول في نفس الوقت. وإلا ، فإن تخالفات التوقيت بين الإشارات المختلفة ستؤدي إلى تداخل بين الرموز ، مما يؤثر على إزالة تشكيل الإشارات. لذلك ، ينص البروتوكول على أن التأخير بين نهاية الطرف الذي يستقبل إطار الزناد وبداية إطار الاستجابة يجب أن يكون قصيرًا قدر الإمكان ، ويكون المتطلب في حدود ± 0.4μs.
ما سبق هو سيناريوهات نموذجية لاختبار الإشارات في شبكة Wi-Fi 6. بالطبع ، هناك بعض الميزات التي تتطلب أيضًا محاكاة سيناريو إشارة مماثلة ، مثل عملية صوت NDP ، واختبار مستقبل MU ، وكلها يمكن إجراؤها في R & S®CMW لتحقيق ، هنا لم يتم سرد واحد تلو الآخر.
03R & S®CMW سيناريو محطة محاكاة
بالنسبة لبعض منتجات AP ، يمكن عكس وظيفة إرسال الإشارات في R & S®CMW لمحاكاة محطة. يمكن توصيل الطرف الذي تم محاكاته بواسطة الجهاز بجهاز نقطة الوصول (AP) المراد اختباره ، ومن ثم يمكن إجراء اختبارات المرسل والمستقبل المقابلة.
1: اختبار المستقبل
بعد توصيل الجهاز بالجانب AP كمحطة ، يمكن تهيئته لإرسال حزم البيانات إلى نقطة الوصول قيد الاختبار. في الوقت الحقيقي وإرسالها مباشرة. ثم تقوم الأداة بعد ذلك بحساب عدد ACK / NACK الذي تم إرجاعه بواسطة AP ، وعرض نسبة PER مباشرةً ، وهو أمر مناسب جدًا لاختبار جهاز الاستقبال. في حالة التوافق مع برنامج التشغيل الآلي ، يمكن تحقيق اجتياز كل معلمة وأداء جهاز الاستقبال بسرعة تحت كل قناة.
الشكل 7: الرسم البياني لنتائج اختبار جهاز الاستقبال
ثانيًا: اختبار إشارة OFDMA للوصلة الهابطة
نظرًا لأن جانب AP موجود في بروتوكول Wi-Fi 6 ، فمن المشترط أن الوصلة الهابطة يمكنها إرسال إشارات OFDMA وتحمل محتوى البيانات لعدة مستخدمين (محطات) في نفس الوقت ، مما يحسن سرعة نقل جهاز التوجيه. في هذه الحالة ، قد لا يكون لإخراج الإشارة بواسطة AP عرض نطاق كامل ، ويختلف تمامًا عن إشارة WLAN التقليدية ، لذلك يجب أيضًا تضمين اختبار مؤشر إشارة OFDMA المقابل في وظيفة الاختبار للأداة.
الشكل 8: مخطط اختبار إشارة OFDMA
الشكل 9: نتائج اختبار RUs المختلفة
كما هو مبين في الشكلين أعلاه ، هي إشارة OFDMA المرسلة بواسطة AP المقاسة بواسطة R & S®CMW ، ويمكن الحصول على نتائج جودة وقوة إشارات المستخدمين المختلفين بشكل بديهي.
04 ملخص
نظرًا لأن تقنية 802.11ax (Wi-Fi 6) لها العديد من التغييرات مقارنة بشبكة Wi-Fi التقليدية ، فقد تمت إضافة ميزات جديدة أيضًا إلى الطبقة المادية ، كما تمت زيادة متطلبات محتوى وعناصر الاختبار وفقًا لذلك. تم تطوير وظيفة اختبار الإشارة في R & S®CMW خصيصًا لاختبار Wi-Fi 6. يمكنها محاكاة أجهزة التوجيه (APs) والمحطات الطرفية (المحطات) ، وتحقيق مؤشرات RF واختبارات الأداء لمنتجات Wi-Fi 6 في ظل اتصال يومي مماثل ضمان شامل وفعال لجودة المنتج.