Кошик
359 відгуків
+380 (97) 810-20-20
+380 (95) 810-20-20
+380 (63) 810-20-20
Інтернет магазин Rombi
Кошик

Wi-Fi 6

Wi-Fi 6

Новий Wi-Fi 6 цікавим з усіх боків. Тут і фізичне перестроювання антен, і підтримка OFDMA — множинного доступу з ортогональним частотним поділом каналів, і ущільнення інформації за рахунок підтримки модуляції QAM 1024, що дозволяє збільшити кількість біт інформації, що передається в розрахунку на 1 Гц частотного діапазону, й маркування пакетів в каналах з метою розпізнавання «свій-чужий», і сплячі режими. Плюс гнучкість налаштування і високі швидкості передачі даних.


В реальних умовах бездротові мережі насилу справляються з поставленими завданнями, але головна причина не в тому, що в існуючих стандартів не вистачає швидкості передачі. Просто пристроїв стало занадто багато — теоретичних показників на практиці досягти не вдається з-за вимушеного очікування, поки звільниться середовище передачі, взаємного впливу розташованих поруч точок доступу і т. п. І з часом проблема посилюється. Тому при розробці чергової версії стандарту Wi-Fi Alliance приділив більше уваги підвищенню ефективності роботи бездротової мережі.

Нова версія стандарту вперше була представлена восени 2018 року — одночасно з перейменуванням останніх двох версій — 802.11 n і 802.11 ac Wi-Fi 4 і Wi-Fi, 5 відповідно. «Ребрендинг» знадобився для того, щоб позбутися плутанини на ринку пристроїв і полегшити перехід на нові версії.

Офіційне затвердження стандарту заплановано на третій квартал 2019 року. Деякі виробники вже пропонують точки доступу з підтримкою Wi-Fi 6. Восени ж почнеться сертифікація кінцевих пристроїв, так що на ринку вони можуть з'явитися вже в цьому році. Ну а поки можна обговорити, в яких випадках варто поквапитися з оновленням до Wi-Fi 6.

Обмежений частотний ресурс

Одна з основних проблем «уплотняющихся» бездротових мереж — дефіцит спектру.
Ще кілька років тому співтовариство заговорило про тісноту в діапазоні 2,4 ГГц, тоді ж намітилося рух Wi-Fi Alliance в бік спектрального відрізка в районі 5 ГГц, Wi-Fi, 5 навіть позбувся підтримки «перевантаженого» 2,4 ГГц. Але в Wi-Fi 6 цей діапазон повернувся. Причин тому багато: від різних умов розповсюдження сигналу і вартості кінцевих пристроїв до бажання задіяти під популярний бездротовий стандарт всі доступні частоти, адже кількість клієнтських пристроїв зростає в геометричній прогресії. Більше того, теоретично стандарт може використовуватися і в сусідніх частотних смугах. Вже обговорюється пропозиція Федеральної частотної комісії (FCC) про те, щоб виділити під нього додаткові смуги в районі 6 ГГц. Правда, ці обговорення поки не стосуються Росії.

Частотний ресурс можна використовувати по-різному. Можна розділити його на максимально широкі відрізки, щоб забезпечити високу швидкість передачі даних при малій кількості пристроїв — і Wi-Fi 6 підтримує виділення каналів шириною до 160 МГц, — а можна виділити багато каналів мінімальної ширини, щоб працюючі на них пристрою не заважали один одному. І гнучкість, з якою здійснюється «перехід» між цими підходами, визначає універсальність стандарту.

Поділ частот

В Wi-Fi 6 " (за аналогією з мережами 4G) з'явилася підтримка OFDMA — множинного доступу з ортогональним частотним поділом каналів. Щоб ефективніше використовувати спектр там, де на нього претендує багато користувачів, частотний канал поділяється на поднесущие шириною близько 78 кГц. Передача здійснюється на каналах, сформованих з деякої кількості піднесучих, кратного 26.
По суті OFDMA (нижня картинка) — це використовувався раніше OFDM (верхня картинка), оптимізований для безлічі користувачів мережі.

OFDMA дозволяє поліпшити передачу даних в бездротовій мережі з високою щільністю пристроїв. Паралельно зменшується затримка доставки пакетів для кожного користувача окремо.

Більш високорівневе частотне планування можуть забезпечувати рішення від виробників обладнання. Приміром, Huawei інтегрує в своє залізо з підтримкою Wi-Fi 6 технологію DFA, яка забезпечує динамічне присвоєння частотних каналів — вибір неперекрывающихся каналів в діапазоні 2,4 ГГц, перемикання в діапазон 5 ГГц (при наявності такої можливості) і т. п.

Ущільнення інформації

Утилізацію частотної смуги визначає не тільки ефективність її заповнення пакетами різних користувачів, але і те, наскільки щільно туди упакована передана інформація.

Крім модуляції QAM 256 (з попередньої версії стандарту), Wi-Fi 6 підтримується QAM 1024 (у методах кодування MCS 10 і MCS 11), що дозволяє збільшити кількість біт інформації, що передається в розрахунку на 1 Гц частотного діапазону. Це дає зростання швидкості передачі даних приблизно на 25% у порівнянні з Wi-Fi, 5, правда, тільки в тому випадку, якщо якість каналу (чутливість приймача) дійсно дозволяє застосувати цю модуляцію.

Теоретична швидкість нової версії стандарту при використанні ультраширокой смуги пропускання — 9,6 Гбіт/с. Зрозуміло, що на практиці швидкість залежить від підключених пристроїв, їх кількості і загальної завантаженості електромагнітного спектра в околицях. Якість бездротових мереж попередніх версій Wi-Fi істотно падає при зростанні кількості клієнтів, але в Wi-Fi 6 були закладені механізми, що дозволяють скоротити конфлікти і простий пристроїв з-за зайнятою середовища передачі, так що початок багатообіцяючий.

Мережі високої щільності

Досягнення високих швидкостей бездротової передачі заважають конфлікти, неоптимальна утилізація частотного спектру в умовах, коли пристрої заздалегідь не домовляються між собою, як і коли здійснювати передачу. З цими практичними проблемами покликані боротися відразу кілька нововведень Wi-Fi 6.

«Різнобарвний» спектр

Сьогодні не так багато бездротових мереж існують в ізоляції. А якщо поблизу є ще 5-10 точок доступу, значить їх зони обслуговування перекриваються, викликаючи ті самі конфлікти.

В основі Wi-Fi спочатку був закладений механізм доступу до середовища передавання CSMA / CA з відправкою службових кадрів RST і CTS (запит на передачу — вільний для передачі). Якщо пристрою треба передати інформацію, воно слухає середу, і, коли та зайнята — чекає деякий час, щоб спробувати ще раз. Якщо ж середовище вільна, він надсилає запит на передачу (RST) і тільки після підтвердження (CTS) передає дані. Цей механізм до недавнього часу не розбирав «свій — чужий»: хтось передає, значить треба мовчати і чекати своєї черги. Це викликало падіння швидкості передачі і збільшення часу очікування в мережах з великою кількістю пристроїв в безпосередній близькості один від одного.

Для вирішення цієї проблеми в Wi-Fi 6 закладений механізм «розфарбовування» (а точніше, маркування) пакетів в одних і тих же частотних каналах, які використовуються різними пристроями — BSS coloring. При такому розкладі, виявивши пакет з чужим кодом, пристрій проігнорує його. Допомогти процедурою має автоматичне регулювання порогів виявлення сигналу для «своїх» і «чужих», а також удосконалення механізму фокусування передачі в напрямку клієнтських пристроїв (про нього докладніше — далі).

До речі, час очікування в бездротових мережах регулюється механізмом NAV (Network allocation vector), який наказує станції «підглядати» в тривалість переданого кимось іншим пакета, щоб визначити, коли можна знову спробувати передати свій. І в Wi-Fi 6 з'явилося два окремих NAV: для пристроїв всередині «свого» і «чужих» мереж. Нововведення дозволяє не «збивати» налаштування чужими передачами і не помилитися з вибором часу для передачі запиту.

Розподіл у просторі

Крім логічної маркування «свій-чужий» Wi-Fi може поділити клієнтів просторово.

Пристрої попереднього стандарту вже «вміли» корегувати діаграми спрямованості передачі для декількох окремих користувачів (MU-MIMO). Фактично технологія дозволяє сформувати окремий промінь для користувача з пакетами, призначеними саме для нього. Проте в Wi-Fi 5 це працювало тільки на downlink. В Wi-Fi 6 той же механізм з'явився і на uplink, при цьому як і з downlink частотне планування здійснюється на боці точки доступу. Одночасно було розширено кількість можливих підключень в два рази — до 8×8.

Очевидно, що технологія MU-MIMO 8×8 повинна підтримуватися пристроєм, а ефективність формування окремих просторових променів залежить від використовуваних виробниками рішень, зокрема, спрямованих антен.
Наприклад, у нас є власна розробка — Smart Antenna, що представляє собою антенну решітку, на якій для передачі або прийому з певного напрямку в просторі вибирається задана конфігурація елементів (кожен елемент сам по собі може бути як всеспрямований, так і вузьконаправленим). В даному випадку антена — це вже не просто «залізо», а поєднання апаратної частини і алгоритму вибору конфігурації.

У кожної антени 16 режимів роботи, що для чотирьох антен (в одній смузі частот) дає 416 комбінацій. Алгоритм вибору між цими комбінаціями спрацьовує по часу при підключенні нового пристрою або при істотній зміні умов прийому раніше підключеним. Для переконфігурації відправляється деяку кількість навчальних пакетів (з різних конфігурацій антен) — так вибирається нова оптимальна схема. Все це дозволяє забезпечити краще покриття бездротової мережі при наявності перешкод, у тому числі для переміщаються користувачів.

Поділ у часі

Для зниження взаємних перешкод переданих пакетів збільшено тривалість захисного інтервалу і тривалість символу. Це впливає на скорочення втрат пакетів, а значить збільшує ефективність передачі.

«Сплячий» інтернет речей

Все більша частка пристроїв, підключених до бездротових мереж, так чи інакше відноситься до IoT. Тому в Wi-Fi 6 " був закладений механізм, який дозволяє скоротити енергоспоживання пристроїв і зменшити кількість конкурентів за середовище передачі в кожен конкретний момент часу. Цей механізм отримав назву TWT (target wake time). Він передбачає пробудження пристроїв інтернету речей по таймеру тільки тоді, коли потрібно зібрати дані. В інший час пристрій «спить» і не претендує на середу передачі.

В результаті нова версія стандарту дозволяє будувати мережі з більш високою ємністю, ніж Wi-Fi 5. Чотирикратне зростання теоретичної ємкості допоможе розгортання мереж у місцях з високою щільністю споживачів — в громадських і навчальних зонах, ділових центрах, на об'єктах з великою щільністю датчиків інтернету речей. Поряд з цим Wi-Fi 6 залишається дуже гнучким, тобто з його допомогою можна організувати як доступ безлічі терміналів, так і бездротову мережу для передачі до кожного учасника, наприклад, 4К-відео з мінімальними затримками.

Роумінг — надбудови від виробників

Обговорюючи мережі високої щільності, не можна не згадати роумінг при переміщенні клієнтських пристроїв між точками доступу. У стандарт закладені механізми, які дозволяють точкам не заважати один одному, а також не «збивати з пантелику» сусідню підмережа, якщо пристрій нею не обслуговується. Але розподілом пристроїв між точками повинні займатися більш високорівневі системи — рішення від виробників заліза. Наприклад, пристрої Huawei підтримують балансування навантаження — рівномірний розподіл користувачів між точками доступу в зонах з великою щільністю мереж. При цьому для безперебійної передачі даних в момент перемикання клієнтського пристрою пакети для нього буферизуються і відправляються на нову точку.

Більшість описаних нововведень в підмережах буде доступно тільки за умови їх підтримки клієнтськими пристроями. З урахуванням розвитку ринку і циклу життя пристроїв домінуючим на ринку Wi-Fi 6 повинен стати вже через два роки, про що свідчать прогнози IDC.

Wi-Fi 6 на практиці

Перші точки доступу з підтримкою Wi-Fi 6 вже засвітилися на ринку. Також стали з'являтися перші мобільні пристрої з Wi-Fi 6 на борту, і в найближчій перспективі їх купівля та впровадження можуть стати непоганою інвестицією у вдосконалення користувальницького досвіду.

Наприклад, у нашому активі є точка доступу Huawei 7060DN — за фактом перший комерційно доступний продукт, що підтримує Wi-Fi 6, який ми випустили в 2018 році. На поточний момент вона підтримує всі описані нововведення чергової версії стандарту, забезпечуючи обслуговування до 1024 користувачів.

Максимальная теоретическая скорость передачи данных по Wi-Fi составляет 6 Гбит/с (на практике в тестах была достигнута согласованная скорость в 3 Гбит/с). Для поддержки устройств из мира IoT в ней реализованы протоколы ZigBee/RFID/Bluetooth, которые помогут разгрузить Wi-Fi диапазон в условиях активного развития интернета вещей. При этом можно не опасаться, что сейчас они поддерживают лишь черновой варианта стандарта, поскольку практически со 100% вероятностью их можно будет «дотянуть» до финальной версии простой сменой прошивки.

До речі, на внутрішньому ринку Китаю можна знайти вже не тільки окремі пристрої, але і реалізовану інфраструктуру Wi-Fi 6. Так що в найближчі роки нас чекає безліч цікавих проектів з оновлення тих же кампусів, а також з побудови бездротових мереж, орієнтованих на сервіси.

Інші статті

Наскільки вам зручно на сайті?

Розповісти Feedback form banner