Обзор стандарта Wi-Fi 802.11/ac. Характеристики и особенности.

Развитие Wi-Fi оборудования идет высокими темпами. Производители регулярно обновляют модельный ряд своих роутеров и точек доступа, улучшая их характеристики и оптимизируя программное обеспечение. Однако любая технология имеет определенный предел, по достижению которого для улучшения параметров необходимо кардинальное обновление схемы и принципов работы. И Wi-Fi не исключение.

До недавнего времени большая часть Wi-Fi устройств поддерживала стандарт 802. 11/ n, который был принят в 2009 году и мог обеспечивать пропускную способность до 150 Мб/с на канал при его ширине в 40 МГц. Также в нем была впервые примененная схема MIMO 4×4, основанная на технологии пространственного мультиплексирования сигналов, позволяющая синхронно использовать до 4 каналов, благодаря чему теоретический максимум скорости для 802. 11/ n составляет 150 Мб/с * 4 канала = 600 Мб/с. Для 2009 года это был настоящий прорыв.

Но одновременно с повышением пропускной способности беспроводных сетей росла и нагрузка на них. Этому способствовал быстрый рост количества Wi-Fi устройств, широкое распространение фото и видео контента в форматах высокой четкости. Эта тенденция сохраняется и сейчас. Поэтому очевидна необходимость дальнейшего увеличения пропускной способности Wi-Fi.

Очередным этапом развития технологии было обозначено создание стандарта, способного обеспечить максимальную пропускную способность более 1 Гб/с при сохранении прежней дальности и стабильности соединения. Задача была решена в 2011 году с выходом черновых вариантов — draft — нового стандарта Wi-Fi, который получил название 802.11/ac. Однако окончательная сертификация и утверждение стандарта произошло лишь в конце 2013 года и первые устройства с поддержкой 802.11/ac начали появляться в продаже к 2014 году.

В чем отличия нового стандарта 802.11/ac от предыдущего 802. 11/n Отличий много и они существенны. Wi-Fi 802.11/ac использует для передачи данных частоту 5 ГГц. Это связано с большим количеством и шириной каналов, которые могут использоваться на этой частоте, а также с меньшей зашумленностью данного диапазона. Но, несмотря на использование диапазона 5 ГГц, оборудование с поддержкой 802.11/ac полностью совместимо с предыдущими версиями Wi-Fi.

Естественно, в 802.11/ac увеличилась скорость передачи данных, которая составляет 866 Мб/с на один канал. Достигнуты такие цифры за счет увеличения максимальной ширины канала до 160 МГц и использования модуляции 256 QAM. Правда, следует отметить, что в доступных на данный момент устройствах каналы ограничены шириной 80 МГц, но в дальнейшем ожидается выход устройств с поддержкой каналов 160 МГц. Внедрена технология MU-MIMO, которая отличается от MIMO поддержкой OFDM мультиплексирования, а также возможностью синхронного использования до 8 пространственных потоков данных, что в перспективе позволяет достигать скорости почти в 7 Гб/с.

Надо сказать, что в поддержке OFDM нет чего-то принципиально нового, технология уже использовалась в Wi-Fi и раньше. Но разница заключается в том, что в 802.11/n все потоки использовались для передачи данных одному абоненту. Минусом такой схемы являлось крайне нерациональное использование ресурсов канала, к примеру, при передаче потока данных на скорости 15 Мб/с абонент полностью занимал канал пропускной способностью канала 150 Мб/с. Wi-Fi точка доступа работала лишь с ним, в то время как остальные устройства ожидали своей очереди на передачу данных.

MU-MIMO разделяет канал на несколько меньших OFDM подканалов для одновременной работы с разными клиентами, тем самым значительно повышая эффективность использования сети, что особенно критично в условиях большого количества низкоскоростных абонентов.

Еще один плюс 802.11/ac — это опциональная поддержка beamforming — технологии, которая оптимизирует энергопотребление и повышает помехоустойчивость беспроводного соединения за счет динамического управления диаграммой направленности. Принцип работы beamforming состоит в создании эффекта усиливающий интерференции в зоне нахождения абонента с помощью сдвига фазы при передаче сигнала несколькими WiFi антеннами или излучающими элементами антенной решетки. Попытки применения технологии в Wi-Fi были и ранее, но стандартизацию и, следовательно, совместимость при использовании оборудования от разных производителей она получила лишь с выходом 802.11/ac.

Подводя итог, можно сказать, что обновление стандарта Wi-Fi выглядит перспективно и многообещающе. Благодаря увеличению ширины канала, использованию модуляции 256 QAM и поддержке до 8 пространственных каналов стандарт Wi-Fi 802.11/ac обладает очень высоким скоростным потенциалом — до 7 Гб/с, а использование MU-MIMO обеспечит значительный прирост производительности при работе в крупных сетях.