Какой стандарт сети wi fi является более новым
В начале октября Wi-Fi Alliance анонсировали новую версию стандарта Wi-Fi – Wi-Fi 6. Её выход намечен на конец 2019 года. Разработчики поменяли подход к именованию — заменили привычные конструкции типа 802.11ax на одиночные цифры. Разбираемся, что еще есть нового.
/ Wikimedia / yonolatengo / CC
Какими функциями снабдили Wi-Fi 6
Подробное описание всех особенностей и характеристик Wi-Fi 6 можно найти в официальном документе от Wi-Fi Alliance (чтобы его получить, нужно заполнить форму) или документе, подготовленном компанией Cisco. Далее, мы поговорим об основных нововведениях.
Поддержка диапазонов 2,4 и 5 ГГц. В идеале одновременная поддержка 2,4 и 5 ГГц поможет увеличить число сценариев работы с несколькими устройствами. Однако на практике от этого преимущества может не быть толку. На рынке слишком много legacy-устройств (которые поддерживают 2,4 ГГц), потому новые девайсы будут регулярно работать в режиме совместимости.
Поддержка OFDMA. Речь идет о множественном доступе с ортогональным частотным разделением (OFDMA). По сути, эта технология является «многопользовательской» версией OFDM. Она позволяет делить сигнал на поднесущие частоты и выделять их группы для обработки отдельных потоков данных.
Это позволит синхронно транслировать данные сразу нескольким клиентам Wi-Fi 6 с усредненной скоростью. Но тут есть одна оговорка: все эти клиенты должны обязательно поддерживать Wi-Fi 6. Поэтому «старые» гаджеты, снова, оказываются «за бортом».
Совместная работа MU-MIMO и OFDMA. В Wi-Fi 5 (это 802.11ac в старых обозначениях, который был утвержден в 2014 году) технология MIMO (Multiple Input Multiple Output) позволяла транслировать данные четырем клиентам с помощью разных поднесущих. В Wi-Fi 6 число возможных подключений устройств увеличили в два раза — до восьми.
В Wi-Fi Alliance заявляют, что системы MU-MIMO вкупе с OFDMA помогут организовывать многопользовательскую передачу данных со скоростью до 11 Гбит/с по нисходящей линии связи. Такой результат продемонстрировали тестовые устройства на CES 2018. Однако резиденты Hacker News отмечают, что обычные гаджеты (ноутбуки, смартфоны) подобной скорости не увидят.
Во время тестов на CES использовали трехдиапазонный маршрутизатор D-Link DIR-X9000, и 11 Гбит/с — это сумма максимальных скоростей передачи данных в трех каналах. Резиденты Hacker News отмечают, что чаще всего устройства используют только один канал, потому данные будут транслироваться со скоростью до 4804 Мбит/с.
Функция Target Wake Time. Она позволит устройствам переходить в режим сна и «просыпаться» по расписанию. Target Wake Time определяет время, когда девайс бездействует, а когда работает. Если гаджет не передает данные в конкретный промежуток времени (например, ночью), его Wi-Fi-подключение «засыпает», что экономит заряд батареи и уменьшает загруженность сети.
Для каждого устройства устанавливается «целевое время пробуждения» — момент, когда условный ноутбук всегда передает данные (например, в рабочие часы в корпоративных сетях). В такие периоды режим сна активироваться не будет.
/ Wikimedia / Guido Sorarù / CC
Взгляд сквозь стену
Специалисты из китайского Университета науки и технологии еще несколько лет назад использовали Wi-Fi для захвата движений и распознавания жестов. В то же время развивались инициативы, в рамках которых инженеры смотрели сквозь стены с помощью беспроводной технологии. Они анализировали изменения в электромагнитном поле, возникающие при движении объектов, а затем определяли их расположение. Однако такие проекты не выходили за пределы лабораторий, но только до недавнего времени — к 2024 году IEEE финализирует 802.11bf с технологией SENS, превращающей Wi-Fi-устройства в сенсоры, способные мониторить объекты в пределах досягаемости сигнала.
Unsplash / ThisisEngineering RAEng
В перспективе новый стандарт поспособствует развитию интересных технологий. Например, в Вашингтонском университете разработали гаджеты, которые сделаны из пластика и передают данные по Wi-Fi без использования электроники. Трансляция информации происходит за счет отражения сигнала маршрутизатора. В перспективе на подобных механизмах можно будет построить системы пассивных сенсоров.
Но экспертов уже беспокоят потенциальные ИБ-риски. Они могут стать причиной утечек персональных данных — в теории, SENS позволит считывать нажатия клавиш на клавиатуре. Уверенности не добавляет и реакция разработчиков — они пока не думали над вопросами ИБ и занимаются техническими аспектами (стр.5). Очевидно, что в этом направлении необходимо провести много работы. Возможно, устройства, использующие эту технологию, будут предлагать отключить SENS насовсем.
В каком направлении будут развиваться Wi-Fi-стандарты покажет только время, но хочется надеяться, что ИБ-вопросы разрешат до их массового распространения.
802.11n
Является усовершенствованным типом 802.11b. Технические возможности устройств достигли уровня, который позволял перерабатывать более тяжелый контент, и обновление было очень кстати. Волны способны проходить через бетонные преграды. Позволяет нескольким аппаратам в доме работать одновременно стабильно и без сбоев.
Одновременно может поддерживать обе частоты, была внедрена разработка MIMO, что обеспечивает скорость передачи до 150 Мбит/с.
Главные характеристики 802.11n:
- стабильной скоростью передачи пакета информации — в 200 Мбит/с;
- радиусом действия — до 0,1 км;
- частотой в 5 или 2,4 ГГц.
Будущее Wi-Fi 802.11ac
802.11ac в будущем будет становиться ещё быстрее. Теоретическая максимальная скорость 802.11ac едва не достигает 7 Гбит/с, и хотя в реальности она не будет достигнута, 2 Гбит/с или более в следующие несколько лет получить вполне возможно. При 2 Гбит/с скорость передачи данных равна 256 Мбайт/сек и Ethernet уже не так необходим. Для достижения таких скоростей производители чипов и устройств должны научиться задействовать больше потоков 802.11ac, от четырёх и более, как в программной, так и в аппаратной части.
Наверняка Broadcom, Qualcomm, MediaTek, Marvell и Intel уже находятся на пути к реализации четырёх и восьми потоков 802.11ac для интеграции в новых маршрутизаторах, точках доступа и мобильных устройствах, но до завершения спецификации 802.11ac второй волны чипсетов и устройств можно не ждать. Предстоит проделать много работы для реализации передовых функций, таких как формирование луча, соответствие стандартам и совместимости с другими устройствами 802.11ac.
Ну а на смену стандарту Wi-Fi 802.11ac придёт новый, более скоростной и производительный стандарт Wi-Fi 802.11ax (он же Wi-Fi 6). Но это уже совсем другая история. В прочем, мы её обязательно коснёмся.
Wi-Fi Alliance и IEEE разрабатывают несколько стандартов — в том числе кандидата на звание Wi-Fi 7. Поговорим об их особенностях — геолокации в помещениях и координированном обмене данными с несколькими точками доступа.
Unsplash / Marius Masalar
Где найдет применение Wi-Fi 6
По словам разработчиков, технология будет полезна при развертывании Wi-Fi-сетей с высокой плотностью. Отдельные решения, например, MU-MIMO и OFDMA улучшат качество связи в общественном транспорте, корпоративной среде, торговых залах, отелях или на стадионах.
Однако участники ИТ-сообщества видят у Wi-Fi 6 большой минус в контексте внедрения технологии. Ощутимый результат перехода на Wi-Fi 6 окажется заметен только в том случае, если все устройства сети будут поддерживать новый стандарт. А с этим определенно возникнут проблемы.
Разбираемся вместе, что означают a/b/g/n, которые можно встретить при настройке Wi-Fi-роутера, и почему на эти характеристики следует обращать внимание при покупке устройства.
Бонус в конце статьи: режим на роутере, который увеличит скорость Интернета.
Самый первый стандарт не имел никакого буквенного обозначения. Он появился в 1996 году и использовался до 1999 года. Данные по воздуху при применении этого протокола скачивались со скоростью 1 Мбит/с. По современным меркам это чрезвычайно мало. Но тогда никто особо и не пользовался Интернетом. В те годы ещё даже WAP не был развит, а интернет-странички весили не более 20 Кб.
Стандарт использовался в строго специфических целях — для отладки оборудования и удаленной настройки компьютера.
Почему столько стандартов?
У каждой последующей технологии Wi-Fi собственные минусы и плюсы. Разработчики постоянно улучшают первоначальные параметры, пытаясь ускорить быстродействие и стабильность линии.
Разработкой стандартов официально занимаются в Институте электроники и электротехники (IEEE). Специалисты помогают компаниям выпускать совместимые устройства.
802.11а
Относится к первым сертифицированным вариантам, разработанным в 1999 г. Отличием его от первоначального варианта стала возможность использовать частоту 5 ГГц, что позволило возрасти мощности потока до 54 Мбит/с.
- скоростью передачи — не выше 11 Мбит/с;
- радиусом действия — в 50 м;
- частотой — 2,4 ГГц;
- невысокой стоимостью по сравнению с другой аппаратурой.
Зачем поменяли название
По словам разработчиков стандарта, новый подход к наименованию сделает названия стандартов Wi-Fi понятными для широкой аудитории.
В Wi-Fi Alliance отмечают, что сейчас довольно распространена ситуация, когда пользователи покупают ноутбуки, поддерживающие стандарт, с которым не может работать их домашний роутер. В результате более новое устройство прибегает к механизмам обратной совместимости — обмен данными осуществляется с помощью старого стандарта. В некоторых случаях это может снижать скорость передачи данных на 50–80%.
Чтобы наглядно показать, какой стандарт поддерживает тот или иной гаджет, в Альянсе проработали новую маркировку — иконка Wi-Fi, поверх которой указана соответствующая цифра.
Основные разновидности Wi-Fi
Насколько быстр стандарт Wi-Fi 802.11ac?
Наконец, главный вопрос: насколько быстро работает Wi-Fi 802.11ac? Как всегда, есть два ответа: теоретическая максимальная скорость, которая может быть достигнута в лаборатории, и практическая максимальная скорость для реального мира, в окружении множества ослабляющих сигнал препятствий.
Теоретическая максимальная скорость 802.11ac — восемь каналов 160 МГц 256-QAM, каждый из которых способен выдать 866,7 Мбит/с — итого 6933 Мбит/с (7 Гбит/с). Это скорость передачи данных 900 мегабайт в секунду — быстрее, чем по стандарту SATA 3. В реальном мире, благодаря разделению каналов, вы, вероятно, не получите больше, чем два или три канала по 160 МГц, так что максимальная скорость составит где-то между 1,7 Гбит/с и 2,5 Гбит/с. Сравните это с максимальной теоретической скоростью 802.11n, которая составляет 600 Мбит/с.
В тестировании портала AnandTech года Wi-Fi маршрутизатор WD MyNet AC1300 802.11ac (до трёх потоков) соединили с устройствами на 802.11ac с поддержкой либо одного, либо двух потоков. Наибольшая скорость передачи данных была достигнута в ноутбуке с беспроводным адаптером Intel 7260 802.11ac, который использует два потока, чтобы достичь 364 Мбит/с на расстоянии 1,5 м. На 6 м и через стену этот же ноутбук также был самым быстрым, со скоростью 140 Мбит/с. Максимальная скорость для Intel 7260 по спецификациям — 867 Мбит/с (2×433 Мбит/с).
В ситуациях, когда вам нужна максимальная производительность и надёжность беспроводной сети, 802.11ac является крайне привлекательным вариантом. Вместо того, чтобы загромождать свою гостиную кабелями Ethernet, 802.11ac теперь имеет достаточную полосу пропускания для беспроводной передачи контента высочайшего разрешения до вашего компьютера или телевизора. Для всех, кроме наиболее требовательных случаев, 802.11ac является весьма жизнеспособной альтернативой Ethernet.
Решение для геолокации
Еще один стандарт, который должен пройти сертификацию в 2023 году, — 802.11az. Главная задача инженеров — реализация Fine Time Measurement (FTM), определяющей расстояние между пользовательскими устройствами по RTT.
Unsplash / Luca Severin
Что интересно, это — не первая такая попытка. Еще несколько лет назад аналогичную функциональность реализовали в 802.11mc. Её даже тестировали в Google — корпорация выпустила приложение WifiRttScan (есть на GitHub). Однако тогда стандарт не прижился из-за высокой погрешности в определении местоположения, она превышала пять метров. Специалисты IEEE говорят, что внесли ряд улучшений в 802.11az — например, добавили обработку сигналов с нескольких точек доступа — что позволило увеличить точность до одного метра. В перспективе значение доведут до нескольких сантиметров. Эксперименты исследовательского центра NYU Wireless показали, что это возможно на диапазоне 140 ГГц (стр. 22).
Новый стандарт поможет отыскать потерянный в доме смартфон и расширит возможности управления IoT-устройствами (например, роботами-пылесосами). Технология может найти применение и в ритейле. Сейчас крупные торговые центры устанавливают Bluetooth-маячки, которые помогают посетителям с навигацией на территории и отслеживают их перемещение (для сбора статистики по продажам). 802.11az позволит делать это без сторонних девайсов средствами Wi-Fi.
Как работает Wi-Fi 802.11ac
Много лет назад стандарт 802.11n представил некоторые интересные технологии, которые привели к значительному увеличению скорости передачи данных по сравнению с 802.11b и g. 802.11ac делает то же самое по отношению к 802.11n. У 802.11n поддерживается четыре пространственных потока (4×4 MIMO) и ширина канала 40 МГц, а 802.11ac может использовать восемь пространственных потоков и имеет каналы шириной 80 МГц, которые могут быть объединены в каналы по 160 МГц. Даже если всё остальное осталось бы прежним (а оно не осталось), это означает, что 802.11ac имеет спектр пропускания 8×160 МГц против 4×40 МГц — огромная разница, которая позволяет передавать намного больше данных.
Чтобы увеличить пропускную способность ещё выше, 802.11ac также вводит модуляцию 256-QAM (по сравнению с 64-QAM в 802.11n), которая сжимает 256 различных сигналов на одной частоте, смещая их фазы. Теоретически это повышает спектральную эффективность 802.11ac в четыре раза по сравнению с 802.11n. Спектральная эффективность является мерой того, насколько хорошо данный беспроводной протокол или метод мультиплексирования использует доступную ширину канала. В диапазоне 5 ГГц, где каналы достаточно широки (более 20 МГц), спектральная эффективность не столь важна. Зато в сотовых диапазонах каналы часто имеют ширину только 5 МГц, там спектральная эффективность очень важна.
802.11ac вводит стандартизированную технологию формирования луча (в 802.11n она не была стандартизирована, что вело к проблемам совместимости). Формирование луча — передача радиосигналов таким образом, что они направлены на конкретные устройства. Это может увеличить общую пропускную способность и сделать её более последовательной, а также снизить потребление энергии. Формирование луча может быть достигнуто смарт-антеннами, которые отслеживают перемещение устройств, или путём модуляции амплитуды и фазы сигналов, чтобы в результате интерференции формировался узкий луч. 802.11n использует второй способ, который может быть реализован с помощью маршрутизаторов и мобильных устройств. Наконец, 802.11ac, как и прежние версии 802.11, полностью совместим с 802.11n и 802.11g — так что вы можете купить 802.11ac роутер и он будет работать со старыми Wi-Fi устройствами.
802.11b
Начал применяться в 2001 г. При создании упор делался на показатели тактовой частоты и уровень пропускной способности. Вернулись к использованию частоты в 2,4 ГГц, потому что преимуществ у нее оказалось больше из-за пропускной способности. Разработчикам удалось добиться скорости потока данных в пределах 5,5 — 11 Мбит/с
- скоростью при передаче данных — до 54 Мбит/с;
- радиусом действия — до 30 м;
- частотой — в 5,8 ГГц.
Диапазон Wi-Fi 802.11ac
В теории на частоте 5 ГГц с формированием луча стандарт 802.11ac должен иметь тот же или лучший диапазон, чем 802.11n (без формирования луча). Частота 5 ГГц, благодаря меньшей проникающей способности, не обладает тем же радиусом действия, что 2,4 ГГц (802.11b/g/n). На этот компромисс приходится идти: в перегруженной полосе 2,4 ГГц не хватает спектральной пропускной способности для обеспечения скорости 802.11ac в несколько гигабит. Если маршрутизатор находится в идеальном положении или у вас есть несколько маршрутизаторов, это не играет роли. Более важным фактором будет мощность передачи устройств и качество их антенн, а также поддержка технологии MIMO.
802.11ac
Относится к новейшим стандартам, позволяющим получить новое качество интернета. Преимущества:
Логика переименований понятна. Сможете ли вы сходу назвать, какой стандарт беспроводной связи лучше: 802.11n или 802.11ac? Вряд ли. А так сразу понятно, что чем больше цифра в названии, тем стандарт новее и быстрее.
Раз уж мы начали эту тему, давайте вспомним, чем стандарты отличаются друг от друга, и на какой стандарт нужно ориентироваться при покупке новых гаджетов и оборудования.
Wi-Fi — технология беспроводной локальной сети с устройствами на основе стандартов IEEE 802.11.
Первые коммерчески успешные стандарты — 802.11a (он имеет неофициальное название Wi-Fi 2) и 802.11b — появились еще в 1999 году. Первый стандарт работал на 5 ГГц и давал максимальную теоретическую скорость 54 Мбит/с. В реальности эту цифру можно было смело поделить на два-три. Второй стандарт давал в теории до 11 Мбит/с, но работал на более распространенной частоте 2,4 ГГц.
802.11g был создан в 2003 году и на несколько лет стал самым популярным решением для массового рынка. Стандарт работал на 2,4 ГГц и в теории мог раздавать скорость до 54 Мбит/с.
Скоростной прорыв произошел спустя два года после выхода 802.11n (он же Wi-Fi 4 ). При использовании одной антенны теоретическая скорость выросла до 150 Мбит/с, четырех антенн — 600 Мбит/с. Работает на 2,4 ГГц и 5 ГГц. Сегодня это самое популярное решение на массовом рынке, но эти устройства постепенно замещаются на более новые.
IEEE 802.11ac ( Wi-Fi 5 ) увидел свет в 2013 году. В одноканальном режиме может выдавать до 433 Мбит/с, при восьми антеннах — до 6,77 Гбит/с. Возможна работа на двух частотах: 2,4 ГГц и 5 ГГц.
IEEE 802.11ax ( Wi-Fi 6 ) — это самый последний стандарт. Планируется, что он заменит собой предыдущий. В Wi-Fi 6 используется много новых технологических новшеств, что увеличивает максимальную теоретическую скорость до 11 Гбит/с. В базовом виде будут все те же 433 Мбит/с.
Если вы собираетесь в ближайшее время покупать новый роутер, берите с поддержкой IEEE 802.11ac. Сегодня это оптимальный вариант.
Если вы хотите повысить производительность сети Wi-Fi, нужно использовать стандарт 802.11ac. Wi-Fi 802.11ac является обновлением версии 802.11n (с которым наверняка работают ваши нынешние смартфоны и ноутбуки), предлагая скорость передачи данных от 433 мегабит в секунду до нескольких гигабит в секунду. Для достижения в десятки раз более высоких скоростей 802.11ac работает исключительно в диапазоне 5 ГГц, использует полосу пропускания 80 МГц или 160 МГц, работает в восьми пространственных потоках (MIMO) и применяет технологию формирования луча.
Нужно больше скорости
Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) планирует к 2024 году завершить работу над стандартом 802.11be, который, вероятно, получит название Wi-Fi 7. Он станет развитием 802.11ax, и в его основу ляжет уже знакомая технология OFDMA. Это — вариация решения для параллельной передачи данных, разделяющего канал связи на поднесущие с помощью быстрого преобразования Фурье (FFT). Ориентировочная пропускная способность 802.11be составит 40 Гбит/с.
Известно, что 802.11be будет поддерживать работу с диапазоном в 6 ГГц. Его уже открыли регуляторы США и Европы. Однако в России судьба этих частот пока неизвестна, так как их занимают средства фиксированной радиосвязи, а в будущем их могут выделить под 5G — госкомиссия примет решение до конца года.
Еще одним важным улучшением станет возможность агрегирования каналов. Технология ускорит адаптацию новых частотных диапазонов (в Великобритании идут разговоры о выделении полос в диапазоне 100 ГГц). Также устройства с Wi-Fi 7 смогут передавать и принимать данные посредством нескольких точек доступа.
Но внедрение такой функциональности ставит перед инженерами проблему энергоэффективности, которую им еще предстоит решить (стр.26) — обработка нескольких потоков данных рискует уменьшить время работы мобильных устройств. Однако переход с Wi-Fi 5 на Wi-Fi 6 несколько лет назад сократил энергопотребление гаджетов на 40%. Смогут ли специалисты IEEE достигнуть аналогичных показателей, станет известно через три года.
802.11g
Популярность версии связана с совместимостью со стандартом 802.11b и показателями скорости передачи информации. Впервые появилась в 2002 г., сейчас встречается реже. К его преимуществам относят:
- невысокое энергопотребление;
- неплохую дальность действия — до 50 м;
- высокую пробивающую способность.
Устройство функционирует на частоте 2,4 ГГц, со скоростью в 54 Мбит/с.
Читайте также: