Следующее поколение Wi-Fi — кратко о 802.11ac
В конце прошлого года 802.11n окончательно подмял под себя (как минимум в плане поставок чипсетов) все предыдущие стандарты Wi-Fi — некоторые эксперты озвучивали цифры порядка 70%. Распробовав высоких скоростей публика хочет больше, и в наследники прочат 802.11ac, обещая до гигабитные скорости. Давайте разберемся, что же мы получим на самом деле.
Что со скоростью?
- Оптимизированные механизмы модуляции и передачи пакетов позволяли «прорваться» с 54Mbps до ~75Mbps
- Затем включался Channel Bonding — каналы шириной 40Mhz (в два раза шире традиционных 22Mhz) обеспечивали удвоение скорости — до 150Mbps.
- Затем включался механизм Multiple Spatial Streams, коих по стандарту может быть до четырех, что позволяет достичь в теории 150*4 = 600Mbps
- Каналы шириной 80Mhz и 160Mhz, что позволяет моментально удвоить/учетверить результаты 802.11n.
- Максимальное число Spatial Streams увеличили до 8, что позволяет еще раз удвоить скорости.
- Оптимизация модуляции и методов передачи пакетов позволяет выжать еще немного ресурса и добиться того, что высокие скорости будут доступны не только в радиусе 4м от точки доступа.
- Новые каналы уже не вписываются в диапазон 2.4Ghz, поэтому 802.11ac будут работать только в 5Ghz. Но и в 5Ghz не все так просто. В той же Европе беспроблемно можно работать только на первых четырех каналах: 36/40/44/48 — на остальных необходимо включать DFS/TPC (сосуществование с радарами), что исключает возможность построения мало-мальски надежной сети. А в эти 4 канала влезет только 1 канал 802.11ac, да и то «всего-то» на 80Mhz. В качестве упражнения попробуйте посчитать сколько 160Mhz-каналов впишется в весь диапазон 5Ghz в разных регионах. Некоторые надежды возлагают на 802.11ad — версию стандарта, работающую в 60Ghz, где мегагерц доступно побольше, но этот частотный диапазон пока четко оформлен только в США, и дальность связи в нем измеряется десятками метров (что очень неплохо для того, чтобы сбросить видео с телефона на телевизор или пользования беспроводной мышкой, но не для серьезных сетей). Так что, делим скорость пополам.
- 8 Spatial Streams требуют радиомодуля с 8 антеннами и подходящей обстановки (чтобы все 8 потоков в итоге сошлись на клиенте). Как будет выглядеть Dual-Radio точка доступа с 8×8:8 MIMO (16 антенн при Dual Radio!) остается только гадать. 🙂 Мобильные устройства, скорее всего, не пойдут дальше 4×4:4 из-за необходимости экономить электроэнергию и пространство в корпусе. Так что, режем скорость еще пополам.
Почему же мы все равно перейдем на 802.11ac?
- Beamforming — возможность динамически менять диаграмму направленности антенн (что реально для антенной решетки из 8 элементов). В идеале, это обозначает, что зона покрытия точки доступа оптимально подстраивается под текущее расположение клиентов. Beamforming не нов для Wi-Fi, его даже сделали частью стандарта 802.11n. Но частью опциональной! В 802.11ac он станет частью обязательной. Пока неясно как именно будет работать Beamforming в 802.11ac и будет ли от него в итоге хоть какая-то польза, но совершенно очевидно, что вводится он для максимизации эффекта следующего (и основного) улучшения.
- В 802.11ac наконец-то появится MU-MIMO! Сети Wi-Fi — полудуплексные: пока один передает — остальные слушают. Пакеты передаются последовательно — в один момент времени передается один пакет. Если по «трубе» в 450Mbps (802.11n 3×3:3 MIMO) идет поток в 1Mbps — используется 1/450 полосы пропускания. Если при этом прибывают данные для другого клиента — использовать незадействованную полосу пропускания не удастся. В итоге толку от сверхвысоких скоростей 802.11n в сетях с большим количеством небыстрых клиентов (т.е. корпоративных) очень мало. MU-MIMO позволяет разбить «трубу» на несколько «трубок меньшего диаметра» и передавать данные по ним параллельно. Эта технология хорошо известна телекомщикам. Пока что, говорят о двух вариантах реализации MU-MIMO в 802.11ac: SDMA (Space Division Multiple Access) позволяет передавать данные разным клиентам по разным Spatial Streams (вот где нужен Beamforming!), Downlink MIMO позволяет разбить поднесущие OFDM на группы, и динамически (вроде-бы) выделять каждому клиенту нужное число поднесущих. Таким образом, даже если на точке доступа будут сидеть клиенты 2×2:2 MIMO — все равно можно будет использовать весь потенциал «трубы».
Итого
Как видно, даже если ограничить максимальную скорость одним Gbps, стандарт 802.11ac обещает существенные выгоды как для домашних (высокие скорости), так и для корпоративных сетей (эффективная утилизация этих самых высоких скоростей в сетях с большим числом клиентов). Кроме того, для поддержки новых радиорежимов нужно целиком и полностью менять все оборудование, что обещает существенные выгоды вендорам и интеграторам — все довольны, в общем 🙂 В настоящее время ожидается, что стандарт будет ратифицирован в конце 2012/начале 2013 года, однако наболее оптимистично настроенные вендоры уже представили чипсеты и продукты на их основе на CES-2012. Уготована ли 802.11ac судьба 802.11n, принятого на несколько лет позже, чем ожидалось, покажет время. Ждем-с.
802.11ac – новый стандарт Wi-Fi
Чрезвычайный рост объема и типов различных Wi-Fi приборов, в сочетании с увеличением популярности потокового видео в высоком расширении, рождает спрос на более совершенные и производительные технологии. Стандарт связи 802.11ac — это новый стандарт Wi-Fi, который предназначен для удовлетворения данных потребностей.
Новый стандарт связи дает возможность сильно расширить пропускные возможности сети, начиная от 430 Мбит/с (устройства на скорости 433 Мбит/с на один канал уже были доступны в 2014 году) и до максимальной скорости в 6.77 Гбит/с с 8x MU-MIMO-антеннами. Это самое существенное нововведение в данной сфере относительно IEEE 802.11n. Кроме этого, ожидается уменьшение энергопотребления (Дж/бит) , а это, в свою очередь, увеличит время независимой работы всех мобильных устройств.
Подробнее о технологии Wi-Fi IEEE 802ac:
За первую точку отсчета в истории 802.11ac можно считать начало 2011 года, в то время, когда Институт инженеров по электронике (IEEE) взял первую черновую редакцию очередной «версии» Wi-Fi. И уже через полгода компания Quantenna выбросила на рынок первый такой чипсет, который отлично совместим с роутерами, а также коммерческими приборами. За еще один важный рубеж в деле развития высокоскоростного Wi-Fi можно взять прошедшую в 2014 году выставку CES. На этой выставке новые контроллеры были анонсированы крупным изготовителем микросхем Broadcom, в то время как внедрить их в собственную продукцию решились компании: Lenovo, ZTE, Huawei, Comcast, а также другие известные игроки на современном рынке электроники.
В чем отличие нового стандарта 802.11ac от более распространенного сегодня 802.11n?
- Самое основное отличие заключается в том, что обновленный стандарт Wi-Fi предлагает в разы большую скорость передачи данных (1,3 гигабит в теории) , что благоприятно скажется на потоковом медиа (в особенности это коснется HD-видео) , мобильных приложениях и передаче данных. Стандарт 802.11n гарантирует максимальную скорость передачи данных 150 Мбит/с от 1-й антенны, 300 от 2-х и 450 от 3-х. У стандарта 802.11ac данные показатели на несколько порядков выше: 450/900 и 1,3 Гбит/с. Также, скорость у совместимых с 802.11ac аппаратов, имеющих 8 антенн сразу, может достигать 6-7 Гбит/c.
- Другое преимущество нового стандарта Wi-Fi — еще более широкий диапазон сетевого покрытия и более сильный и стабильный сигнал, который дает возможность покрыть квартиру, используя только один маршрутизатор. Данные улучшения были достигнуты за счет используемой технологии формирования луча (так называемый «бимформинг») — которая способна распознавать местоположение установленного устройства и пускает Wi-Fi сигнал прямо на это устройство.
- Электроника с «устаревшим» Wi-Fi работает в основном на сильно заполненной частоте 2,4 ГГц, деля ее с находящейся рядом микроволновкой и другими приборами. Следовательно, еще одним достоинством стандарта 802.11ac является — устранение помех за счет работы на диапазоне 5 ГГц.
- Процесс перехода к стандарту 802.11ac будет длиться в течение нескольких лет, поэтому в приборах и устройствах работающих на новом стандарте Wi-Fi планируется поддержка обратной совместимости со устаревшими стандартами. Выкидывать свой роутер после покупки нового устройства не придется: если это необходимо, они смогут автоматическим переключиться с чистоты 5 ГГц на 2,4.
802.11ac на практике. WiGig и LTE-A и SG
Как и ожидается, Wi-Fi и IEEE Alliance утвердила новую спецификацию к концу 2014-го года. В текущем, 2015-м году, по словам экспертов, с новой технологией будет совместим минимум один миллиард устройств. Однако, долго сидеть в ожидании не придется: все коммерческие решения, поддерживающие сверхскоростной, гигабитный Wi-Fi, уже существуют на рынке. Туда можно отнести и ноутбук MacBook выпущенный в 2013 году и AirPort Extreme, смартфоны Galaxy S4 работающие на чипах Broadcom (BCM4435), серию ноутбуков ASUS G75VW, планшет Toshiba EXCITE, а также большое количество роутеров производителей Tp-Link, Asus, D-Link, Belkin и т. д.
Доступность:
Несмотря даже на то, что до официальной ратификации нового стандарта 802.11ac далеко, а провайдеры пока не готовы давать необходимую скорость, физически новый Wi-Fi доступен уже сейчас. Обычные пользователи могут уже сейчас получить выгоду из нового стандарта, транслируя свое «потоковое» видео HD-разрешения на сразу несколько устройств внутри локальной сети, синхронизируя «большие» файлы (при помощи например Time Capsule) . Но, стоят такие роутеры довольно дорого — от 200 долларов, а совместимых с 802.11ac устройств пока слишком мало.
Совместно с 802.11ac развивается другой перспективный стандарт — 802.11ad (называют — WiGig) . В сравнении с 802.11ac, данная технология работает на еще более высокой частоте (60 ГГц), а это не дает возможности пропускать сигнал через стены. Данную спецификацию можно скорее назвать «USB без проводов», нежели наследником Wi-Fi, поскольку с помощью WiGig можно подключать только находящиеся близко друг к другу устройства (в пределах нескольких метров) . Но, несмотря на свою «близорукость», WiGig гарантирует скорость до 7 гигабит/c, то есть практически в 50 раз выше, чем 802.11n.
Сфера применения стандарта — подключение внешних жестких дисков, подключение мониторов и остальной периферии, а также передача больших файлов и данных, например несжатого видео HD.
Развитие сетей для сотовых телефонов тоже движется вперед. Весной компания Samsung рассказала о создании технологии, которая должна стать основой в передаче мобильной сети 5-го поколения (5G). Сделанный компанией передатчик показал скорость более 1 Гбит/с на расстоянии до 2 км. В реальности данный результат значит, что HD-видео может быть загружено на планшет или смартфон за полсекунды, а фильм за десять секунд. Однако, несмотря на достижение, использовать 5G-сети возможно будет еще нескоро — не ранее 2020 года.
И еще несколько слов о IEEE 802.11ac
802.11ac — уже не какое-то светлое завтра, а свершившееся сегодня со своими достоинствами (надежность, скорость) и кое-какими недостатками. Все что осталось, только немного подождать. У многих сейчас возникнет вопрос: стоит ли переходить на 802.11ac, что можно от него ожидать в ежедневном использовании, и чем он лучше стандарта 802.11n? Я думаю, что пока спешить не стоит. Ну, купите вы роутер, который поддерживает 802.11ac, и толку с него, если скорее всего, все устройства которые вы будете подключать работают по стандарту 802.11n. Лучше уже купить нормальный, дорогой роутер стандарта 802.11n, который будет работать стабильно и на частоте 5Gh.
Со временем, все ровно все перейдут на новый стандарт. Когда появлялся 802.11n, тоже все говорили о бесполезности нового стандарта.