Что нужно знать о стандарте Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax)

В 2018 году группа Wi-Fi Alliance анонсировала новую версию стандарта IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6, AX). При анонсе были представлены новые упрощенные названия для текущих и будущих стандартов Wi-Fi (мы ранее сообщали об этом "Новые названия Wi-Fi-стандартов"). В сентябре 2019 года началась программа сертификации Wi-Fi 6 и ассоциация стандартов IEEE официально приняла (ратифицировала) его в сентябре 2020 года. Минкомсвязи РФ в августе 2020 года разрешила  сертификацию оборудования с поддержкой стандарта Wi-Fi 6. В 2021 году компания Keenetic выпустила первую модель роутера с поддержкой класса Wi-Fi AX.

В целом IEEE 802.11ax базируется на современном, актуальном стандарте 802.11ac (Wi-Fi 5, AC) и использует уже существующие технологии. По словам разработчиков стандарта, некоторые новые технологии будут полезны при развертывании Wi-Fi-сетей с высокой плотностью. Отдельные решения улучшат качество связи в местах с высокой нагрузкой на сеть и в условиях высокой заполненности радиоэфира (например, в общественном транспорте, торговых центрах, отелях, на стадионах или в корпоративных сетях). Ощутимый результат перехода на 802.11ax окажется заметен только в том случае, если все устройства сети будут поддерживать новый стандарт.

Преимущества стандарта Wi-Fi 6 не скажутся кардинально для домашних пользователей. Сеть Wi-Fi роутера с поддержкой 802.11ax не станет мощнее в сравнении с 802.11ac, зона покрытия сигнала не увеличится, скорости подключения устройств, не имеющих поддержки AX, не возрастут. 
Один роутер стандарта Wi-Fi 6 по-прежнему не способен заменить Wi-Fi-систему и без существенных потерь скорости покрыть многокомнатное или разноуровневое помещение с капитальными стенами и перекрытиями. В отсутствие поддержки клиентами новых технологий OFDMA и UL MU-MIMO намного больший эффект даст использование нескольких точек доступа.

Если у вас уже есть клиентские устройства с поддержкой 802.11ax или вы планируете приобрести самый современный роутер с поддержкой последнего стандарта Wi-Fi 6, что называется "на будущее", с учетом темпов развития новых технологий и гаджетов, с перспективой обновления W-Fi-устройств сети, выбор интернет-центра Keenetic с поддержкой стандарта AX будет лучшим решением. Но и сегодня во многих случаях практичным и оптимальным вариантом для подключения к Интернету, и организации собственной сети Wi-Fi, остаётся использование двухдиапазонного Wi-Fi-роутера стандарта 802.11ac и мобильных устройств с поддержкой стандарта AC. В этом случае вы также получите преимущества двухдиапазонных сетей и быстрые скорости передачи данных по Wi-Fi. Старшие флагманские AC-модели Keenetic (Peak, Ultra, Giga, Giant) практически не уступают в производительности новым моделям с поддержкой AX.

Новый стандарт Wi-Fi 6 безусловно имеет ряд полезных нововведений и является очередным этапом развития сетевых технологий. Но переход с Wi-Fi 5 на Wi-Fi 6 не выглядит таким прорывным и значительным для пользователей, как был переход с 802.11n (Wi-Fi 4) на 802.11ac (Wi-Fi 5). Стандарт AC принес пользователям возможность использования свободного диапазона частот 5 ГГц, многократное увеличение скорости передачи данных, за счет увеличения ширины каналов и внедрения новых технологий Airtime Fairness и Beamforming. Со временем, когда пользователи обновят свои устройства, можно будет рассчитывать на преимущества новых технологий стандарта Wi-Fi 6, адаптация которого и внедрение пока только начинаются.

Обращаем ваше внимание, что невозможно программно обновить модели Keenetic с классом Wi-Fi AC до стандарта Wi-Fi AX.

Далее вы можете узнать об основных нововведениях стандарта Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax).

 

Увеличение номинальной физической скорости передачи данных

Общие скорости передачи данных в Wi-Fi 6 несущественно превосходят значения на стандарте Wi-Fi 5.

В Wi-Fi 6 максимальная теоретическая скорость передачи данных составит 600 Мбит/с (80 МГц, 1 пространственный поток) и 9607 Мбит/с (160 МГц, 8 пространственных потоков), вместо 433 Мбит/с (80 МГц, 1 пространственный поток) и 6933 Мбит/с (160 МГц, 8 пространственных потоков) в стандарте Wi-Fi 5.

Некоторые недобросовестные производители на своих коробках и маркетинговых листовках заявляют о более чем двукратном приросте скорости в 802.11ax, исходя из использования каналов шириной 160 МГц, которые доступны и сейчас в 802.11ac (например, в Keenetic Ultra KN-1810), но используются редко из-за ограничений по спектру*. Cтандарт 802.11ax эти ограничения также не обойдет.

* — При ширине канала 160 МГц используется сразу восемь стандартных каналов шириной 20 МГц. Данный режим в два раза больше занимает частотный диапазон, что для некоторых устройств, поддерживающих не очень большой набор каналов, приводит к тому, что в эфире нельзя будет организовать непересекающиеся сети. Каналы 160 МГц в реальности актуальны только для клиентов, которые имеют их поддержку, и работают в чистом радиоэфире 5 ГГц. Дополнительная информация представлена в статье "Доступные каналы в диапазоне 5 ГГц".

 

Режим OFDMA

В Wi-Fi 6 добавлен режим OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access, множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов) для улучшения спектральной эффективности. Технология OFDMA была позаимствована из сотовой индустрии 4G LTE и похожа на многопользовательскую версию OFDM, которая используется в Wi-Fi 5.

OFDMA обеспечивает возможность установления соединений между точкой доступа и несколькими клиентами одновременно за счет деления сигнала на поднесущие частоты (дополнительные более мелкие подканалы) и выделять их в группы для обработки отдельных потоков данных, называемых ресурсными единицами (Resource Units, RU). Она позволит одновременно транслировать данные сразу нескольким клиентам Wi-Fi 6 с усредненной скоростью и использовать один и тот же канал вместо ожидания.

Чтобы воспользоваться этим улучшением, все клиенты должны обязательно поддерживать стандарт 802.11ax. Эффект совершенно незаметен при малом числе устройств, а также при сильной загруженности точки доступа.

OFDMA.png

 

Улучшение технологии MU-MIMO

Wi-Fi 6 обеспечивает для технологии MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input, Multiple-Output; многопользовательский многоканальный вход - выход) поддержку восходящего направления (UL MU-MIMO). Ранее в стандарте Wi-Fi 5 технология MU-MIMO работала только в нисходящем направлении от роутера к клиентам (DL MIMO).

Предполагается, что Wi-Fi 6 теоретически может поддерживать одновременную передачу до 8 пространственных потоков в обоих направлениях (8x8), с возможностью доставки четырех одновременных потоков одному клиенту. Но данный функционал может не поддерживаться в первых версиях оборудования, сертифицированного по стандарту 802.11ax. В массовых устройствах в основном будет применяться MIMO 4х4 и 2х2.

В Wi-Fi Alliance заявляют, что механизм DL MU-MIMO совместно с режимом OFDMA смогут повысить нагрузочную способность и производительность сети, обеспечивая большее количество одновременных подключений и более полное использование выделенного диапазона. Но это будет работать только если клиенты поддерживают указанные технологии. Сейчас большинство клиентов не поддерживают даже MU-MIMO и стандарт 802.11ac второй версии Wave2. А у тех клиентов, которые поддерживают, всё равно не появится поддержка двунаправленного MU-MIMO.

mimo-8x8.png

 

Увеличение уровня модуляции до 1024-QAM

В 1024-QAM увеличена длина каждого символа кодировки с 8 бит (в 256-QAM на стандарте Wi-Fi 5) до 10 бит, что повышает скорость передачи данных и эффективность использования спектра примерно на 25%, т.к. в каждый пакет будет помещаться больше данных.

Но обратим ваше внимание, что данное улучшение работает только в условиях, где уровень сигнала высокий, а шум низкий. Например, уровень мощности приема сигнала, необходимый для декодирования кадра с модуляцией 1024-QAM 5/6 для канала 80 МГц, должен быть не ниже -45 дБм, а достичь этого можно только когда приемник и передатчик находятся на близком расстоянии друг от друга.

1024-QAM.png

Ниже приведена таблица максимальных поддерживаемых скоростей передачи данных (Data rate, в Мбит/с) стандарта 802.11ax, в зависимости от числа пространственных потоков (Spatial Stream), типа модуляции (Modulation), скорости кодирования (Coding rate), ширины канала (20/40/80/160 MHz), длительности защитного интервала (Guard Interval).

mcs-ax-ofdm.png

 

Использование механизма окрашивания сетевых пакетов BSS Color

В стандарте Wi-Fi 6 беспроводные устройства смогут идентифицировать сигналы от перекрывающихся BSS-сетей (Basic Service Set, сеть с базовым набором услуг), и на основе этой информации предотвращать конфликтные ситуации. Для того чтобы отличать пакеты от разных BSS, в стандарте ввели новое понятие "цветного" идентификатора – Color Code.

Если беспроводные устройства работают на одном и том же канале, они могут передавать в кадре 802.11ax данные с уникальным Color Code BSS, и если идентификаторы совпадают, они смогут обмениваться данными в радиоэфире в одно и то же время, без ожидания. Если обнаруженный кадр имеет другой идентификатор Color Code BSS, устройство его проигнорирует. Механизм BSS Color выполняет маркировку пакетов в каналах с целью распознавания "свой—чужой". До недавнего времени отсутствовал механизм для определения сетевого пакета по типу "свой—чужой", и если какое-то устройство передает в эфире, другие ожидают своей очереди. Это вызывало некоторое падение скорости передачи и увеличение времени ожидания в сетях с большим количеством устройств.

Опять обратим ваше внимание, что для работы механизма BSS Color беспроводные устройства вашей сети должны поддерживать стандарт Wi-Fi 6.

bss-color.png

 

Сниженное энергопотребление

Существующие режимы энергосбережения дополнены новыми механизмами. Добавлена функция Target Wake-up Time (TWT, целевое время пробуждения или пробуждение по запросу), разработанная в протоколе 802.11ah. Она позволит клиентским устройствам, с поддержкой Wi-Fi 6, переходить в режим сна и "просыпаться" по расписанию. Маршрутизатор может сообщить клиенту, когда ему "спать", а когда "проснуться", что, как ожидается сэкономит заряд батареи, повысит автономность в режиме ожидания и уменьшит загруженность сети.

 

Работа вне помещений

Ряд новых функций стандарта Wi-Fi 6 улучшают производительность при работе в уличных условиях. Наиболее важным является новый формат пакета, в котором наиболее чувствительное поле теперь повторяется для надежности, а более длинные защитные интервалы обеспечивают избыточность для корректировки ошибок.


Описание особенностей и характеристик Wi-Fi 6 можно найти в официальном документе от Wi-Fi Alliance "Wi-Fi_6_White_Paper_20181003.pdf" или по ссылкам:

https://ru.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11ax

https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8468986 

https://www.techspot.com/article/1769-wi-fi-6-explained/

 

Была ли эта статья полезной?

Пользователи, считающие этот материал полезным: 27 из 27

Еще есть вопросы? Отправить запрос

Комментарии

Комментариев: 2

Войдите в службу, чтобы оставить комментарий.