Новые возможности. Обзор стандарта 802.11 AX.

Системы беспроводной цифровой связи постоянно обновляются. Увеличиваются скорости передачи данных, улучшается качество соединения. Естественно, это относится в полной мере и к WiFi. Эволюция здесь идет постоянно. На данный момент последней действующей ревизией WiFi является 802.11 ac.

Первые варианты 802.11 ac значительно превосходили по эффективности предыдущее поколение 802.11 n, обеспечивая теоретическую пропускную способность канала шириной 40 мгц на уровне порядка 215 мбит/Сек, против максимума 150 мбит/сек у 802.11 n. При этом, теоретическая ширина канала у 802.11 могла достигать 160 мгц, что давало уже весьма внушительную цифру в 833 мбит/Сек. Еще одним значимым отличием являлась поддержка схемы mimo 8x8, против mimo 4x4 у предыдущей ревизии WiFi. Правда, нельзя сказать, что это было сильно востребовано, найти устройства с mimo 8x8 сложно даже в провайдерском сегменте, однако, в качестве задела на будущее любое расширение функционала стандарта является безусловным плюсом.

Далее была выпущена вторая ревизия 802.11 ac - wave 2. Главными новшествами здесь стала поддержка таких технологий как MU-MIMO и Beamforming. MU-MIMO позволяет в рамках стандарта разделить канал на 4 подканала, за счет пространственного разнесения потоков, правда, функционирует mu-mimo здесь только в нисходящем направлении (от базовой станции к абонентам). В общем, технология была полезна, но, все же эффективности OFDMA использующейся в LTE достичь не удалось даже несмотря на применение подобного новшества.

Beamforming свои надежды оправдал больше. Ни для кого не секрет, что переотражение волн в помещении для WiFi большая проблема. Вызванная данным эффектом интерференция негативно влияет на качество связи, значительно снижая скорость передачи данных. Однако, интерференция может быть не только деструктивной, но и усиливающей – или «конструктивной». Именно этот эффект и используется Beamforming, технология обеспечивает интеллектуальное управление фазовым сдвигом излучаемого несколькими антеннами радиосигнала таким образом, чтобы в месте нахождения абонентов формировалась зона сложения отрицательных и положительных пиков радиоволн. Таким образом, обеспечивается значительное усиление уровня сигнала, и, естественно, реальной скорости передачи данных.

 

Сама по себе данная технология не нова, и использовалась достаточно давно. Родилась она в недрах оборонных КБ нашей страны, и использовалась для повышения эффективности работы РЛС, называясь «фазированной антенной решеткой» или ФАР. Однако применение подобной схемы в WiFi безусловно было большим  шагом вперед.
Но, вернемся к эволюции WiFi. Как видно из нашего экскурса, с момента выхода в 2012 году спецификаций 802.11 ac прошло уже  7 лет, и явно назрела необходимость полноценного обновления стандарта. 
 
Естественно, в Wi-Fi Alliance (союз разработчиков  создающий и стандартизирующий WiFi)  об этом знали и плотно занимались выпуском нового стандарта – который получил название 802.11 ax. На сегодня стандарт Итак, какие же отличия нового 802.11 ac будут по сравнению с действующим 802.11 ac? Их немало.

• Увеличение скорости.

Благодаря использованию модуляции 1024  QAM, максимальная пропускная способность стандарта повысилась до 300 287 мбит/Сек на канал шириной 40 мгц. Напомним, что у предыдущего 802.11 ac данный показатель составлял приблизительно 215 мбит/Сек – увеличение весьма существенное. Для наглядности приведем ниже таблицу характеристик этих стандартов.

 

• Вновь появится поддержка  частотного диапазона 2.4 Ггц.

Несмотря на то, что на нем работает достаточно много оборудования, в  том числе устаревшего, его актуальность все же достаточно велика. Дело в том, что частоты 2.4 Ггц имеют наибольшую в СВЧ диапазоне проникающую способность, и значительно лучше распространяются сквозь стены и другие преграды. Конечно, это же является и минусом, поскольку шум от соседних устройств так же слышен на больших расстояниях, но бывают ситуации когда 2.4 Ггц предпочтительнее.

 

• Использование OFDMA

Наконец, было увеличено количество поднесущих в схеме мультиплексирования. Ранее с самых первых ревизий WiFi  использовалась схема OFDM. По стандарту на канал шириной 20 мгц приходилось до 64 независимых поднесущих. Сегодня, особенно в сетях высокой плотности  при сотнях подключений на одну базовую станцию подобное число недостаточно. В 802.11 ax появилась поддержка OFDMA, где количество поднесущих  в 4 раза больше, и на канал 20 мгц их  будет выделено до 256. Это действительно важное новшество, которое позволит значительно улучшить эффективность работы в сетях высокой и сверхвысокой плотности, с максимальным количеством подключений, поскольку OFDMA эффективно используется в сетях LTE демонстрируя прекрасные результаты.  При этом в рамках одного канала 40 мгц  станет возможна организация до 18 полностью независимых подканалов!

• Увеличение частоты повторного использования канала.

Еще одним вариантом оптимизации и увеличения производительности является более короткий промежуток разделения повторного использования подканала. При этом, для снижения перекрестных помех с соседними клиентами в 802.11 ax планируется внедрение схемы с пакетной маркировкой трафика устройств.

• MU-MIMO Downlink/Uplink.

Данная технология уже использовалась в стандарте 802.11 ac, позволяя вести трансляцию одновременно 4 клиентам. Однако работала она только в нисходящем направлении. 802.11 ax увеличивает количество одновременных подключений до 8, и при этом реализует полноценную схему с двухсторонней связью, в обоих направлениях.

Подводя итог можно сказать, что новый стандарт 802.11 ax действительно содержит множество технологий, значительно повышающих емкость беспроводной сети и ее пропускную способность. Фактически, при поддержке базовой станцией mimo 8x8 в новом стандарте мы получим 8 независимых радиомодулей, каждый из которых будет способен в свою очередь мультиплексировать каналы с использованием OFDMA. То есть, теоретически, производительность повышается практически на порядок. Однако, все нововведения OFDMA касающиеся мультиплексирования можно будет в полной мере оценить лишь тогда, когда все подключенные клиенты будут работать со схемой 802.11 AX, а этот переход займет немало времени. С другой стороны, прогресс неизбежен, а задел на будущее с выходом 802.11 ax однозначно положен.