Wi-Fi QoS (Quality of Service) odnosi się do zestawu mechanizmów i protokołów zaprojektowanych w celu zwiększenia wydajności i niezawodności komunikacji bezprzewodowej w sieciach Wi-Fi. Standard Wi-Fi QoS jest przede wszystkim zdefiniowany przez rodzinę standardów IEEE 802.11, która określa protokoły i procedury dla bezprzewodowych sieci lokalnych (WLAN). Oto szczegółowe wyjaśnienie standardu Wi-Fi QoS w kontekście specyfikacji IEEE 802.11:
1. IEEE 802.11 Rodzina standardów:
- Wprowadzenie: Rodzina IEEE 802.11 obejmuje zestaw standardów definiujących działanie sieci WLAN. Do najczęściej stosowanych standardów należą 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac i 802.11ax.
- Ewolucja standardów: Wraz z rozwojem technologii wprowadzono nowsze poprawki do pierwotnego standardu 802.11, aby poprawić szybkość transmisji danych, zasięg i ogólną wydajność sieci.
2. Struktura QoS Wi-Fi:
- Przegląd: Ramy QoS Wi-Fi zdefiniowano w poprawce IEEE 802.11e, która wprowadziła ulepszenia w celu obsługi QoS dla aplikacji multimedialnych.
- Parametry QoS: Struktura uwzględnia kluczowe parametry QoS, takie jak opóźnienie, wahania i utrata pakietów, aby zapewnić bardziej przewidywalne i niezawodne wrażenia użytkownika.
3. EDCA (ulepszony dostęp do kanałów rozproszonych):
- Kategorie dostępu: EDCA wprowadza cztery kategorie dostępu (AC), aby nadać priorytet ruchowi: tło, najlepszy wysiłek, wideo i głos.
- Przestrzeń międzyramkowa arbitrażu (AIFS): Różne AC mają różne wartości przestrzeni międzyramkowej arbitrażu, co pozwala na priorytetowy dostęp do kanałów.
4. HCF (funkcja koordynacji hybrydowej):
- Wprowadzenie: HCF jest częścią standardu 802.11e i zapewnia mechanizm dostępu zarówno opartego na rywalizacji, jak i bez niej.
- HCCA (HCF Controlled Channel Access): HCF obejmuje HCCA, metodę dostępu bez rywalizacji, która obsługuje schematy odpytywania i rezerwacji dla ruchu wrażliwego na czas.
5. WMM (multimedia Wi-Fi):
- Udoskonalenia QoS: WMM to certyfikat Wi-Fi Alliance oparty na standardzie 802.11e, zapewniający interoperacyjność pomiędzy urządzeniami Wi-Fi z obsługą QoS.
- Kategorie ruchu: WMM definiuje cztery kategorie ruchu: Tło, Najlepszy wysiłek, Wideo i Głos, zgodnie z AC w ramach EDCA.
6. Agregacja ramek:
- A-MSDU i A-MPDU: Zastosowanie agregacji ramek, zarówno A-MSDU (Aggregate MSDU), jak i A-MPDU (Aggregate MPDU), pomaga poprawić wydajność poprzez zmniejszenie narzutu i zwiększenie przepustowości.
- Wydajna transmisja: Agregacja wielu ramek w jedną transmisję zmniejsza liczbę potrzebnych ramek sterujących, poprawiając ogólną wydajność sieci.
7. Mapowanie i tagowanie QoS:
- Znakowanie priorytetu 802.1p: Mapowanie QoS pomiędzy różnymi domenami QoS, np. pomiędzy Ethernetem i Wi-Fi, można osiągnąć przy użyciu znakowania priorytetu 802.1p w nagłówku ramki.
- DSCP (punkt kodowy usług zróżnicowanych): QoS można również wskazać za pomocą punktu kodowego usług zróżnicowanych w nagłówku IP.
8. 802.11k i 802.11v:
- Ulepszenia zarządzania siecią: Poprawki te nie skupiają się bezpośrednio na QoS, ale zapewniają funkcje usprawniające zarządzanie siecią i powiązanie klientów, pośrednio przyczyniając się do lepszej jakości QoS.
- Efektywne wykrywanie i wybór sieci: 802.11k usprawnia wykrywanie sąsiadów, podczas gdy 802.11v ułatwia efektywne wykrywanie i wybór sieci.
9. 802.11ax (Wi-Fi 6):
- Wprowadzenie: Standard 802.11ax wprowadza dalsze ulepszenia Wi-Fi, w tym ulepszone mechanizmy QoS.
- OFDMA (wielokrotny dostęp z podziałem częstotliwości ortogonalnych): OFDMA umożliwia bardziej efektywny dostęp do kanałów, poprawiając QoS dla większej liczby urządzeń w zatłoczonym otoczeniu.
10. Wi-Fi 6E i przyszłe rozwiązania:
- Wi-Fi 6E Wprowadzenie: Wi-Fi 6E, rozszerzenie Wi-Fi 6, wprowadza obsługę pasma częstotliwości 6 GHz, zapewniając dodatkowe widmo w celu poprawy wydajności.
- Ciągłe ulepszenia QoS: Oczekuje się, że przyszły rozwój standardów Wi-Fi będzie w dalszym ciągu skupiał się na ulepszeniach QoS, odpowiadając na pojawiające się wyzwania i wymagania.
Podsumowując, rodzina standardów IEEE 802.11, ze specyficznymi poprawkami, takimi jak 802.11e, definiuje standard Wi-Fi QoS. Struktura obejmuje mechanizmy takie jak EDCA, HCF, WMM i agregacja ramek w celu ustalania priorytetów ruchu, zarządzania rywalizacją i poprawy ogólnej jakości komunikacji bezprzewodowej w sieciach Wi-Fi. W miarę ciągłego rozwoju technologii Wi-Fi oczekuje się, że kolejne poprawki i standardy przyniosą dalszy postęp w obsłudze QoS.