Стандарт Wi-Fi 6 и чем он хорош

Кто выбрал название Wi-Fi 6?

Так назвала технологию группа Wi-Fi Alliance, которая, собственно, и разрабатывает стандарты сетей Wi-Fi (протокол 802.11). В дальнейшем его новые версии будут получать не сложные для запоминания буквенно-цифровые маркировки, а порядковый номер. Но во избежание неясностей уточним, что за обозначением Wi-Fi 6 скрывается протокол 802.11ax. Более ранним поколениям начиная с 802.11 (а это далекий 1997 год) были присвоены номера 1–5. Так намного проще. Кроме того, по заявлениям Wi-Fi Alliance, вскоре номер стандарта (не раньше Wi-Fi 4) будет отображаться и в строке состояния. Вот так:

И тогда достаточно будет посмотреть на экран ровно один раз, чтобы понять причину низкой скорости подключения — неправильный выбор протокола в настройках.

2,4 ГГц снова в моде

Многие пользователи были огорошены новостью, что в стандарте Wi-Fi 5 (802.11ac) не будет поддержки диапазона 2,4 ГГц. Их разочарование было связано не только с тем, что большинство конечных устройств не поддерживает частоты 5 ГГц. Вторая причина для недовольства заключалась в меньшей длине и, соответственно, снижении проникающей способности радиоволн. При одинаковой мощности излучателя площадь беспроводной сети 2,4 ГГц обычно намного больше зоны покрытия 5 ГГц.

Представители Wi-Fi Alliance учли все пожелания, и Wi-Fi 6 умеет работать с обоими диапазонами, поэтому возможностей у него заметно больше.

Новые рекорды скорости подключения

В каждом следующем поколении Wi-Fi максимальная скорость передачи данных ощутимо возрастала, и стандарт 802.11ax в данном случае не исключение. Максимальная физическая скорость подключения между двумя устройствами по каналу 160 МГц достигает 1,2 Гбит/с (600 Мбит/с, если ширина пространственного потока 80 МГц). Оговоримся, что это показатель для идеальных условий.

При взаимодействии по Wi-Fi 6 может быть создано до 8 каналов, поэтому теоретический предел составляет до 9,6 Гбит/с. На практике можно добиться примерно 60% от этого числа, но даже так это очень немало.

OFDMA: никаких очередей

OFDMA — это «гость» из сферы 4G LTE. Технология напоминает многопользовательскую версию режима OFDM, используемого в стандарте Wi-Fi 5. Это полезно в городе, так как помогает добиться более высокой скорости соединения при значительной загруженности спектра.

Роутеры Wi-Fi 5, получая запросы от нескольких конечных устройств, формируют пакеты данных и отправляют их поочередно. Если клиентов много, то и ответы на запросы будут приходить с значительными задержками. OFDMA позволяет устанавливать подключения между роутером и несколькими клиентами сразу. Для этого канал разбивается на поднесущие частоты (подканалы) по количеству запросов, и все ответы отправляются одновременно. Также поддерживается изменение ширины подканала с учетом объема пакета.

Главное правило в данном случае — все клиенты должны поддерживать Wi-Fi 6.

Увеличенная плотность сигнала благодаря модуляции 1024-QAM

В сетях Wi-Fi данные передаются посредством квадратурной модуляции. Это значит, что у поднесущих частот для кодировки сигнала одинаковая длина волны, но есть фазовый сдвиг. Если взять самый простой пример, модуляцию QAM-2, то одно состояние сигнала отправляет 2 бита информации.

С увеличением числа подканалов растет и количество бит, которое передается одним состоянием сигнала: от 4 до 256 в стандарте 802.11ac с шагом 4. В поколении Wi-Fi 6 используется модуляция 1024-QAM, длина каждого символа увеличена до 10 бит, за счет чего повышается скорость, а диапазон используется эффективнее примерно на 25%, потому что каждый пакет содержит больше информации.

Однако это возможно, если уровень помех низкий, а мощность сигнала высокая. То есть реальный, а не теоретический прирост возможен только в идеальных условиях.

Механизм MIMO 8x8

Если в поколении Wi-Fi 5 технология MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input, Multiple-Output; многопользовательский многоканальный ввод-вывод) применялась в направлении от роутера к клиентам, то в Wi-Fi 6 появилась поддержка восходящего направления.

Возможно создание до 8 каналов в обоих направлениях (поэтому 8x8). При этом максимальная скорость, которую выдает роутер, распределяется между клиентами в необходимых долях. Это может быть 1 подчастота для смартфонов и 3 для ноутбуков (если у него 3 антенны на прием).

При таком распределении конкурирующих устройств становится в несколько раз меньше. Поэтому оборудование Wi-Fi 6 хорошо подходит для развертывания высокоскоростных сетей небольшого размера.

Механизм BSS Coloring: разноцветные сети

Эта технология также направлена на увеличение скорости соединений. Современные клиенты принимают и расшифровывают любые сигналы, отправленные на знакомой им частоте — и не имеет значения, откуда они были получены. Когда рядом есть другие сети или устройства, использующие тот же диапазон частот, что и ваше, быстродействие серьезно снижается из-за конфликтов и помех. Роутер «отбросит» пакет, но не раньше, чем расшифрует его целиком и определит, что он принадлежит другой сети.

С технологией BSS Coloring пакетам добавляется «цвет»: цифровая подпись, которую можно прочитать и без полной расшифровки. Это как если бы все сигналы в одной сети были подкрашены, чтобы их принадлежность определялась сразу. Расход ресурсов сокращается, а скорость передачи данных увеличивается. И вновь отметим, что это преимущество реализуется, только если конечные устройства поддерживают Wi-Fi 6.

TWT: всему свое время

Технология под названием TWT (Target Wake Time, пробуждение по запросу) добавлена в первую очередь для поддержки Интернета вещей, то есть интеллектуальных устройств, к которым относятся датчики движения, детекторы дыма, камеры и другие гаджеты с модулями Wi-Fi. Стандарт Wi-Fi 5 позволяет им оставаться в сети всегда, когда они включены, в результате чего нагрузка возрастает. Благодаря TWT эти устройства «просыпаются» только в те моменты, когда нужно передать или принять информацию.

При разработке Wi-Fi 6 было сделано очень многое, чтобы даже в высоконагруженных сетях скорость передачи данных заметно увеличилась. Нововведения нельзя назвать революционными, однако в совокупности они позволяют говорить о серьезном шаге вперед. К сожалению, большинство новых технологий требуют поддержки 802.11ax не только от роутера, но и от клиентов, а их пока что немного, так как внедрение стандарта только началось. Тем не менее, Wi-Fi 6 имеет обратную совместимость с предыдущими поколениями, поэтому пользователи могут купить роутер с поддержкой новейшего протокола и подождать, пока последний получит широкое распространение.