Wi-Fi 6: как устроен новый стандарт и нужен ли он вам, если и так все работает?
Новые стандарты Wi-Fi появляются нечасто, и каждый раз причина одна: возможностей предыдущего уже не хватает. Настоящим спасением в условиях резкого увеличения устройств с модулями беспроводной связи должен стать Wi-Fi 6. Что в нем особенного и так ли сильно он отличается от более привычного Wi-Fi 5?
Например, новый роутер HUAWEI WiFi AX2 с поддержкой Wi-Fi 6, обеспечивает теоретическую скорость до 1,5 Гбит/с, то есть способен раздать интернет «по воздуху» с максимально возможной для частных пользователей скоростью.
Роутеры научили совсем другим принципам «общения» с устройствами, и это сказалось на эффективности их взаимодействия. Но давайте обо всем по порядку: какие именно технологии позволили сетевой технике шагнуть так далеко вперед?
OFDMA: все по пакетам
Вы наверняка замечали, что чем больше устройств подключено к одному роутеру, тем медленнее работает Wi-Fi. Этому есть логичное объяснение. Роутеры старой формации создавали пакеты и передавали их последовательно, в одном потоке. Например, если к роутеру подключено четыре устройства, он не может работать со всеми одновременно. Каждому из устройств придется дожидаться своей очереди, пока в канале не появится предназначенный ему пакет.
Если бы все осталось на том же уровне, в скором будущем нас ожидал бы коллапс. Сегодня как никогда активно развиваются экосистемы умных домов, а каждый умный дом – это набор умных устройств (от датчиков и сенсоров до крупной бытовой техники). И хорошо, если они работают по своему протоколу типа ZigBee с собственным хабом, но облачные экосистемы типа «Яндекса» или Google подразумевают подключение напрямую по Wi-Fi к роутеру. Теперь представьте, насколько возрастет количество конечных устройств, когда умные дома станут действительно массовым явлением.
В стандарте Wi-Fi 6 эту проблему стали решать использованием OFDMA – это мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов. Суть ее в следующем. Роутер создает несколько подчастот на базе частоты своего канала. Визуально это можно представить себе как разметку дороги. Условно говоря, единую проезжую часть шириной 21 метр разделили на 7 полос по 3 метра. И каждая из них по сути стала самостоятельной. Набор таких полос получил название Resource Unit или просто RU (аббревиатура в данном случае не имеет ничего общего с нашей страной).
С такой технологией роутер может передавать информацию не по одному каналу, а по нескольким подканалам. Соответственно, разные устройства будут получать пакеты одновременно, а не стоять в очереди и ждать, пока «прилетит» нужный пакет. Это заметно увеличивает скорость обмена информацией при большом количестве клиентов. Причем в зависимости от величины пакет может занимать и несколько подканалов. Вернемся к сравнению с дорогой: если по шоссе повезут судовой дизель на тягаче, этот транспорт может занять сразу две или три полосы, но остальные окажутся по-прежнему свободны и независимы.
Два диапазона: выбирай свободный
Изначально сети Wi-Fi использовали частотный диапазон 2,4 ГГц. Когда его перестало хватать, открыли еще один: 5 ГГц. Со временем появились двухдиапазонные роутеры, которые умели разворачивать одновременно две сети в разных диапазонах. И каждая имела свои преимущества: например, 2,4 ГГц лучше «пробивала» стены, но была более загруженной, а 5 ГГц могла предложить более высокую скорость, но преграды на пути вызывали интенсивное затухание сигнала.
В Wi-Fi 5 вам нужно было выбрать, к какой из частот подключать устройство. А в Wi-Fi 6 разработчики решили дать возможность выбора самим устройствам.
Например, в роутере HUAWEI WiFi AX2 реализована технология True Dual-band, которая позволяет устройствам с поддержкой Wi-Fi 6 анализировать качество связи в обоих диапазонах и выбирать тот, где сигнал сильнее. Выбор и подключение происходят в автоматическом режиме и не требует участия пользователя.
MU-MIMO: каждому свою антенну
Теперь отвлекитесь на минуту от диапазонов, частот и прочей радиотехники. Просто скажите: если вы подключили три квартиры к одному роутеру, и его возможностей уже не хватает, каким может быть самый логичный выход из ситуации? Правильно, подключить каждую на свой роутер. Примерно так работает MU-MIMO. У роутера с поддержкой этой технологии несколько антенн, и каждая отвечает за передачу сигнала конкретному устройству за счет формирования узконаправленного луча. При этом для Wi-Fi 5 есть ряд условий: технология будет работать только в диапазоне 5 ГГц, а устройства должны быть разнесены в пространстве (то есть не находиться рядом). Таким образом удается транслировать четыре разных потока одновременно.
Что изменилось в Wi-Fi 6? Теперь задействованы два диапазона: 2,4 и 5 ГГц. А максимальное количество независимых каналов возросло до 8. Еще один способ работать быстро и со всеми сразу.
Роутеры, поддерживающие технологию MU-MIMO, легко определить по наличию четырех и более антенн. В характеристиках обычно указан цифровой тип стандарта: например, MIMO 4х4. У нового роутера HUAWEI WiFi AX2 как раз четыре антенны, при этом две могут работать с диапазонами 802.11 ax/ac/a/n, еще две – 802.11b/g/n.
BSS Coloring: узнаю вас по цвету
Как мы уже выяснили, в текущий момент в одном диапазоне могут работать (да что уж там, точно работают!) одновременно несколько устройств и роутеров. Выглядит это примерно так. Роутеры отправляют по каналу зашифрованные пакеты информации. Можно считать, что данные идут непрерывным потоком.
Устройства, подключенные по Wi-Fi 5, расшифровывают все пакеты подряд, затем определяют, какие из них принадлежат их точке доступа и принимают только их. Но при таком процессе времени на обработку пакетов уходит много, следовательно, производительность невысока.
Как в Wi-Fi 6 решили эту проблему? В новом стандарте каждая точка доступа передает пакеты со своего рода цифровой подписью. По этой подписи клиенты сети сразу понимают, что этот пакет предназначен именно им, а на другие время не тратят.
Подписи представляют собой фактически номера, но разработчики назвали их цветами. Поэтому и технология получила название BSS Coloring. Всего предусмотрено 63 разных «цвета», и для большинства ситуаций этого достаточно.
Target Wake Time: отдохните, когда не работаете
А эта технология уже косвенно влияет на скорость передачи данных. Изначально ее предназначение – уменьшить количество трафика от умных вещей и снизить затраты энергии. В существующих протоколах (например, Wi-Fi 5) роутер и устройства постоянно находятся на связи. При этом они «забивают канал» и тратят энергию на передачу. Если для роутера, подключенного к сети, вопросы экономии энергии не так актуален, то для устройства IoT, многие из которых работают на аккумуляторах или батарейках, – очень даже.
<"