Базові положення стандарту Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) для мереж Wi-Fi

В 2018 році група Wi-Fi Alliance анонсувала Wi-Fi 6 - новий стандарт Wi-Fi на основі технології IEEE 802.11ax. Були введені нові спрощені назви для поточних і майбутніх стандартів Wi-Fi (дивись статтю: Нові назви Wi-Fi стандартів (Wi-Fi 4, Wi-Fi 5, Wi-Fi 6)).  Wi-Fi 6 certification program почалася у вересні 2019 року, а асоціація стандартів IEEE офіційно прийняла (ратифікувала) стандарт у вересні 2020 року. У 2021 році Keenetic випустила першу модель маршрутизатора, що підтримує клас Wi-Fi 6.

Загалом, IEEE 802.11ax базується на сучасному, поточному стандарті 802.11ac (Wi-Fi 5) і використовує існуючі технології. За словами розробників стандарту, деякі нові технології стануть у нагоді при розгортанні мереж Wi-Fi високої щільності. Деякі рішення підвищать якість зв’язку в місцях з високим навантаженням на мережу та в умовах високої завантаженості радіотрафіку (наприклад, у громадському транспорті, торгових центрах, готелях, стадіонах чи корпоративних мережах). Відчутний результат переходу на 802.11ax буде видно тільки в тому випадку, якщо всі пристрої в мережі підтримають новий стандарт.

Переваги стандарту Wi-Fi 6 суттєво не вплинуть на домашніх користувачів. Маршрутизатор Wi-Fi з підтримкою 802.11ax не стане потужнішим за 802.11ac, а покриття сигналу не збільшиться. Швидкість підключення пристроїв без підтримки 802.11ax не збільшиться.
Один маршрутизатор Wi-Fi 6 все ще не може замінити  Wi-Fi систему і покрити багатокімнатне або багаторівневе приміщення з суцільними стінами та стелями без значних втрат швидкості. Використання кількох точок доступу, і без підтримки клієнтів для нових технологій OFDMA та UL MU-MIMO, матиме набагато більший ефект.

Якщо у вас вже є клієнтські пристрої з підтримкою 802.11ax або ви плануєте придбати новітній маршрутизатор з підтримкою новітнього стандарту Wi-Fi 6 «на майбутнє», з урахуванням темпів розвитку нових технологій та гаджетів, з перспективою оновлюючи пристрої W-Fi в мережі, найкращим рішенням буде вибір маршрутизатора Keenetic з підтримкою стандарту Wi-Fi 6. Але навіть сьогодні в багатьох випадках практичним і найкращим варіантом підключення до Інтернету та організації власної мережі Wi-Fi є використання a дводіапазонного 802.11ac Wi-Fi маршрутизатора та клієнтів з підтримкою 802.11ac. У цьому випадку ви також отримаєте переваги дводіапазонних мереж і високу швидкість передачі даних Wi-Fi. Старші флагманські моделі Keenetic Wi-Fi 5 (Ultra, Giant) за продуктивністю майже такі самі, як і нові моделі з підтримкою 802.11ax.

Новий стандарт Wi-Fi 6, безумовно, має деякі корисні інновації, і є наступним етапом у розвитку мережевих технологій. Але перехід від Wi-Fi 5 до Wi-Fi 6 не виглядає проривним і суттєвим для користувачів, таким, яким був перехід з Wi-Fi 4 (802.11n) на Wi-Fi 5 (802.11ac). Стандарт 802.11ac дозволив користувачам використовувати вільний від завад діапазон частот 5 ГГц, що в рази підвищило швидкість передачі даних, шляхом збільшення ширини каналу та впровадження нових технологій Airtime Fairness і Beamforming. З часом, оновлюючи свої пристрої, користувачі зможуть розраховувати на користь від нових технологій стандарту Wi-Fi 6, адаптація та впровадження яких тільки починається.

Будь ласка, зверніть увагу, що заміною програмного забезпечення моделі Keenetic Wi-Fi 5 неможливо оновити до Wi-Fi 6.

Нижче ви можете дізнатися про основні нововведення стандарту Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax).

 

Збільшення номінальної канальної швидкості передачі даних

Загалом, швидкість передачі даних у Wi-Fi 6 не значно вища, ніж у Wi-Fi 5.

У Wi-Fi 6 максимальна теоретична швидкість передачі даних може становити 600 Мбіт/с (80 МГц, 1 просторовий потік) і 9607 Мбіт/с (160 МГц, 8 просторових потоків) замість 433 Мбіт/с (80 МГц, 1 просторовий потік) і 6933 Мбіт/с. (160 МГц, 8 просторових потоків) у стандарті Wi-Fi 5.

Деякі недобросовісні виробники в своїх коробках і рекламних листівках заявляють про збільшення швидкості в 802.11ax більш ніж вдвічі, на основі використання каналів 160 МГц, які також доступні в 802.11ac (наприклад, у Keenetic Ultra KN-1810), але рідко використовується через обмеження спектру*. 802.11ax також не уникне цих обмежень.

* — Ширина каналу 160 МГц використовує вісім стандартних каналів 20 МГц одночасно. Цей режим займає вдвічі більший діапазон частот, що для деяких пристроїв, які не підтримують великий набір каналів, призводить до того, що в ефірі буде неможливо організувати мережі, що не перетинаються. Насправді канали 160 МГц актуальні лише для клієнтів, які мають підтримку та працюють у чистому радіоефірі 5 ГГц. Для отримання додаткової інформації зверніться до статті Доступні канали Wi-Fi в діапазоні 5ГГц.

 

Режим OFDMA

Wi-Fi 6 додає режим OFDMA (множинний доступ з ортогональним частотним поділом) для покращення спектральної ефективності. Технологія OFDMA була запозичена з стільникової індустрії 4G LTE і схожа на багатокористувацьку версію OFDM, яка використовується в Wi-Fi 5.

OFDMA надає можливість встановлювати з'єднання між точкою доступу і кількома клієнтами одночасно шляхом поділу сигналу на піднесучі (додаткові менші підканали) і розділення їх на групи для обробки окремих потоків даних, які називаються ресурсними одиницями (RU). Це дозволить кільком клієнтам Wi-Fi 6 одночасно транслювати дані із середньою швидкістю та використовувати той самий канал замість очікування.

Для того, щоб використати ці перевагу, всі клієнти повинні підтримувати стандарт 802.11ax. Але ефект буде непомітним при малому числі пристроїв, а також при сильній завантаженості точки доступу.

OFDMA.png

Поліпшена технологія MU-MIMO

Wi-Fi 6 забезпечує підтримку аплінку для технології MU-MIMO (UL Multi-User Multiple-Input, Multiple-Output). Раніше в Wi-Fi 5 MU-MIMO працював лише від маршрутизатора до клієнта (DL MIMO).

Передбачається, що Wi-Fi 6 теоретично може підтримувати одночасну передачу до 8 просторових потоків в обох напрямках (8x8), з можливістю доставки чотирьох одночасних потоків одному клієнту. Але ця функція може не підтримуватися в ранніх версіях сертифікованого обладнання 802.11ax. Масові пристрої в основному будуть використовувати MIMO 4x4 і 2x2.

Wi-Fi Alliance стверджує, що режим DL MU-MIMO і OFDMA покращать продуктивність мережі, забезпечуючи більше одночасних підключень і краще використовуючи виділений діапазон. Але це спрацює, лише якщо клієнти будуть підтримувати технології. Зараз більшість клієнтів навіть не підтримують MU-MIMO і другу версію Wave2 802.11ac. А ті клієнти, які це мають, все одно не матимуть підтримки двоспрямованого MU-MIMO.

mimo-8x8.png

Збільшення рівня модуляції до 1024-QAM

1024-QAM збільшує довжину кожного символу кодування з 8 біт (у 256-QAM на Wi-Fi 5) до 10 біт, що покращує швидкість передачі та ефективність використання спектру приблизно на 25%, оскільки в кожен пакет буде розміщено більше даних.

Але зауважте, що це покращення працює лише в умовах, коли потужність сигналу висока, а шум низький. Наприклад, рівень потужності прийому сигналу, необхідний для декодування кадру модуляції 1024-QAM 5/6 для каналу 80 МГц, повинен бути щонайменше -45 дБм, і цього можна досягти лише тоді, коли приймач і передавач знаходяться близько один від одного. .

1024-QAM.png

Нижче наведена таблиця максимальної підтримуваної швидкості передачі даних (у Мбіт/с) для 802.11ax, залежно від кількості просторових потоків, модуляції, кодування, ширини каналу (20/40/80/160 МГц) та захисного інтервалу.

mcs-ax-ofdm.png

Використання механізму фарбовування мережевих пакетів BSS Color

У Wi-Fi 6 бездротові пристрої зможуть ідентифікувати сигнали від мереж BSS (базовий набір послуг), що перекриваються, і запобігти конфліктним ситуаціям на основі цієї інформації. Щоб відрізнити пакети від різних BSS, стандарт ввів нову концепцію ідентифікатора кольору — Color Code.

Якщо бездротові пристрої працюють на одному каналі, вони можуть передавати кадри 802.11ax з унікальним кольоровим кодом BSS. Якщо ідентифікатори збігаються, вони можуть обмінюватися даними по ефірі одночасно, не чекаючи. Якщо виявлений кадр має інший кольоровий код BSS ID, пристрій проігнорує його. Механізм BSS Color виконує маркування пакетів на каналах, щоб розпізнати «свій/чужий». Донедавна не було механізму ідентифікації мережевих пакетів за типом «свій/чужий», і якщо один пристрій передає в етері, інші чекають своєї черги. Це призводило до деякого падіння швидкості передачі та збільшення часу очікування в мережах з багатьма пристроями.

Знову зауважимо, що для роботи механізму BSS Color бездротові пристрої у вашій мережі повинні підтримувати стандарт Wi-Fi 6.

bss-color.png

Менше енергоспоживання

Існуючі режими енергозбереження були доповнені новими механізмами. Додано цільовий час пробудження (TWT, цільовий час пробудження або пробудження на вимогу), розроблений у протоколі 802.11ah. Це дозволить клієнтським пристроям з підтримкою Wi-Fi 6 переходити в режим сну та «прокидатися» за розкладом. Маршрутизатор може вказувати клієнту, коли «спати», а коли «прокинутися», що, як очікується, дозволить заощадити заряд акумулятора, збільшити термін служби акумулятора в режимі очікування та зменшити перевантаження мережі.

 

Робота на вулиці

Деякі нові функції стандарту Wi-Fi 6 покращують продуктивність на відкритому повітрі. Найважливішим є те, що новий формат пакету, в якому найбільш чутливе поле тепер повторюється для надійності, а більші інтервали захисту забезпечують надмірність для виправлення помилок.


Опис особливостей і характеристик Wi-Fi 6 можна знайти в офіційному документі від Wi-Fi Alliance Wi-Fi_6_White_Paper_20181003.pdf або за наступними посиланнями:

https://en.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi_6

https://ieeexplore.ieee.org/document/8468986

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

Чи була ця стаття корисною?

69 з 71 вважають статтю корисною

Маєте ще запитання? Надіслати запит