Ce imbunatatiri aduce 802.11ax?
Wi-Fi-ul va deveni mai stabil si mai rapid prin urmatoarea actualizare majora. Desi sunt deja disponibile o multime de routere ce pot utiliza Wi-Fi 6, 802.11ax nu va fi finalizat pana in decembrie 2019.
802.11ax, cunoscut si sub denumirea de “wireless cu eficienta ridicata”, va fi denumit Wi-Fi 6.
Acesta reprezinta un nou standard de denumire stabilit de Wi-Fi Alliance, generatiile anterioare fiind cunoscute sub numele de Wi-Fi 5 (802.11ac) si Wi-Fi 4 (802.11n).
Din punct de vedere tehnic, Wi-Fi 6 va avea o rata de transfer a datelor pentru un singur utilizator cu 37% mai rapida decat 802.11ac, dar ceea ce este mai important este ca specificatia actualizata va oferi de patru ori capacitatea de transfer per utilizator in mediile aglomerate. Acest lucru ar trebui sa insemne o crestere a duratei de viata a bateriei dispozitivului precum si multe alte avantaje.
Pentru a obtine aceste imbunatatiri, 802.11ax implementeaza o varietate de modificari, inclusiv cateva tehnologii multi-utilizator care au fost imprumutate de la industria celulara – mai exact tehnicile MU-MIMO si OFDMA – care imbunatatesc foarte mult capacitatea si performanta, permitand conexiuni mai stabile si o mai buna utilizare a spectrului radio.
Pe masura ce numarul de dispozitive creste, utilizatorii care isi modernizeaza hardware-ul pe baza acestor tehnologii se pot astepta la imbunatatiri majore. Unele estimari sugereaza ca pana in 2022 vor exista 50 de noduri per locuinta.
Cu toate acestea, dupa cum s-a mentionat, se anticipeaza ca Wi-Fi 6 va avea un impact mai mare in zonele in care retelele sunt puternic aglomerate (de exemplu, dispozitivele Internet of Things). Wi-Fi 6 va fi capabil sa faca fata cererii din ce in ce mai mari pentru transferuri de date mai rapide pentru din ce in ce mai multe dispozitive. De asemenea, Wi-Fi 6 va acoperi zonele in care semnalul este limitat sau lipseste.
In general, Wi-Fi 6 se bazeaza pe 802.11ac, cu peste cincizeci de caracteristici actualizate, desi nu neaparat toate acestea vor fi incluse in specificatiile finale.
Iata cateva exemple de specificatii:
• Mai multa latime de banda per utilizator pentru streaming ultra-HD si realitatea virtuala
• Suport mai bun pentru fluxuri de date cu o capacitate mai mare de transfer
• Mai mult spectru total (2,4 GHz si 5 GHz, si in cele din urma 1 GHz si 6 GHz)
• Spectrul se imparte in mai multe canale pentru a permite mai multe rute de comunicare
• Pachetele contin mai multe date, iar retelele pot gestiona simultan diferite fluxuri de date
• Performanta imbunatatita (de pana la 4 ori)
• performanta mai buna in mediile din aer liber si multi-path (aglomerate)
• Abilitatea de a prelua o parte din traficul din retelele celulare unde receptia este slaba
802.11n vs. 802.11ac vs. 802.11ax
Lansat in 2013, 802.11ac (cunoscut si acum sub denumirea de Wi-Fi 5) a fost standardizat tot in 2013, si in timp ce aceasta specificatie este adecvata pentru cerintele actuale, 802.11ac utilizeaza benzi numai in spectrul de frecvente de 5 GHz, si nu foloseste tehnologia multi-utilizator la nivelul necesar pentru a sustine numarul din ce in ce mai mare de dispozitive conectate simultan.
Ca un punct de referinta pentru schimbarile ce vor aparea in Wi-Fi 6, iata ce a imbunatatit 802.11ac (Wi-Fi 5) fata de 802.11n (Wi-Fi 4):
• Canale mai mari (frecventa de 80MHz sau 160MHz fata de o frecventa maxima de 40MHz pe o banda de 5GHz)
• Opt fluxuri spatiale in loc de patru
• 256-QAM fata de modulul de 64-QAM (transmite mai multi biti per QAM)
• MIMO multi-utilizator (MU-MIMO) pe 802.11ac Wave 2, permitand simultan patru conexiuni downlink in loc de una singura pe MIMO pentru un singur utilizator (inca foloseste 1×1 pe uplink)
Atunci cand Wi-Fi 6 va fi lansat in intregime, specificatiile vor fi compatibile cu standardele anterioare si vor incorpora atat 2.4GHz cat si 5GHz. In cele din urma Wi-Fi 6, prin extinderea spectrului, va fi capabil sa includa si benzile de 1GHz si 6GHz, atunci cand acestea devin disponibile.
Poate ca mai demn de mentionat decat includerea acestui spectru suplimentar sunt tehnologiile care vor folosi aceasta latime de banda. Cu un spectru disponibil mai mare, Wi-Fi 6 poate imparti latimea de banda in sub-canale mai restranse, creand astfel mai multe cai si puncte de acces pentru utilizatori, si permitand conectarea a unui numar suplimentar de dispozitive pe orice retea.
In timp ce cu ajutorul tehnologiei MU-MIMO Wi-Fi 5 poate fi folosit downstream simultan de patru utilizatori, o imbunatatire considerabila fata de un singur utilizator MIMO pe Wi-Fi 4, AC wireless (Wi-Fi 5) poate fi folosit upstream de un singur utilizator . Teoretic, 802.11ax va creste aceasta numar la opt utilizatori atat upstream, cat si downstream, cu potentialul de a livra patru fluxuri simultane unui singur client.
Cu toate acestea, ULlink-ul MU-MIMO poate sa nu fie suportat in prima runda de hardware-ul certificat pentru 802.11ax si foarte putine (daca exista) dispozitive curente pot beneficia de patru fluxuri spatiale, cu atat mai putin de cele opt suportate pe Wi-Fi 6, deoarece majoritatea smartphone-urilor si laptop-urilor existente folosesc MIMO 2×2: 2 sau 3×3: 3.
Acest format ( AxB : C ) este utilizat pentru a arata cantitatea maxima de antene de transmisie (A), cantitatea maxima de antene de receptie (B) si cantitatea maxima de fluxuri de date spatiale (C) suportate de un radio MIMO. In timp ce un dispozitiv Wi-Fi trebuie sa suporte MU-MIMO pentru a beneficia in mod direct de aceasta tehnologie, si hardware-ul fara chip-uri MU-MIMO poate sa beneficieze in mod indirect de imbunatatirea si extinderea zonelor in aer liber unde conectarea a Wi-Fi este disponibila.
De asemenea, Wi-Fi 6 introduce suport pentru downlinkul “Orthogonal Frequency Division Multiple Access” (OFDMA), o schema de modulare echivalenta unei versiuni multi-utilizator a OFDM (spec. Pe 802.11ac / n), care va reduce latenta , va creste capacitatea de transfer si va imbunatati eficienta, permitand unui numar de 30 de utilizatori sa se conecteze simultan pe un singur canal.
In plus, 802.11ax informeaza mai clar clientii atunci cand un router este disponibil si creste cantitatea de date livrate in fiecare incarcatura utila prin codarea 1024-QAM, un upgrade semnificativ de la modulul 256-QAM pe Wi-Fi 5 si 64-QAM de pe Wi-Fi 4.
Cu toate ca rata de transfer si latimile canalului sunt similare cu Wi-Fi 5, zeci de tehnologii au fost implementate in specificatia actualizata, iar acestea ar trebui sa imbunatateasca semnificativ eficienta si performanta viitoarelor retele Wi-Fi. Acestea ar putea servi zeci de dispozitive pe un singur canal, cu viteze de conectare si transfer mult mai mari.
Iata cateva dintre tehnologiile de baza pe care Wi-Fi 6 le va schimba fata de cele actuale:
MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) – Wi-Fi 5 Wave 2 a introdus MIMO multi-utilizator, dar suporta doar patru conexiuni simultane (doar una in downsteam). Wi-Fi 6 suporta opt fluxuri de date downsteam sau upstream, sustine simultan un numar mult mai mare de utilizatori si ofera de patru ori capacitatea maxima teoretica a Wi-Fi 5.
De asemenea, punctele de acces MU-MIMO pot procesa o cantitate mai mare de semnal decat AP-urile MIMO. Traficul MU-MIMO este considerat mai securizat datorita lipsei de instrumente ce pot fi folosite pentru a citi semnalul si de a fura datele ce urmeaza sa fie transferate.
OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access)
Imprumutata de la retelele 4G LTE, aceasta tehnologie permite alocarea unei unitati de resurse intr-o anumita latime de banda. Aceasta a fost incorporata in Wi-Fi 6 astfel incat mai multi clienti (pana la 30) pot partaja acelasi canal simultan in loc sa-si astepte randul, imbunatatind in acelasi timp eficienta prin combinarea diferitelor tipuri de trafic. OFDMA poate fi comparat cu o versiune multi-utilizator a tehnologiei OFDM.
1024-QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
Aceasta reprezinta o crestere majora de la 256-QAM de pe Wi-Fi 5. Unele routere din aceasta generatie folosesc 1024-QAM ca pe o caracteristica experimentala. Acest upgrade creste transferul prin plasarea mai multor date in fiecare pachet.
1024-QAM utilizeaza 10 biti pe simbolul OFDM, fata de 8 biti pentru 256 QAM, o crestere a capacitatii de 25%, care are ca rezultat o rata de date teoretica, pe un singur flux, de 600Mb / s, folosind un canal de 80MHz (o imbunatatire teoretica de 39% fata de rata de transfer de 433 Mb / s a retelei Wi-Fi 5).
Simboluri OFDM mai lungi duc la cresterea duratei in care un simbol OFDM este transmis (de la 3,2 ms pe Wi-Fi 5 la 12,8 ms pe Wi-Fi 6 ), si suporta un prefix ciclic mai lung pentru fiecare simbol.
Un prefix ciclic (CP) adauga o portiune de la capatul unui simbol OFDM la partea frontala a sarcinii utile, pentru a asigura un interval de protectie impotriva interferentelor dintre simboluri si pentru a imbunatati infrastructura retelei. Daca este necesar, aceasta portiune poate fi si ea utilizata. Aceasta cifra poate fi ajustata in functie de cerintele de retea (un CP mai lung repeta mai multe date si ocupa mai mult spatiu intr-un simbol, rezultand o rata de transfer mai mica).
Fragmentarea dinamica
Intrucat Wi-Fi 5 are o fragmentare statica, care necesita ca toate fragmentele dintr-un pachet de date sa aiba aceeasi dimensiune (cu exceptia ultimului fragment), fragmentarea dinamica permite acestor piese sa aiba o dimensiune diferita pentru o mai buna utilizare a resurselor de retea .
Reutilizarea frecventei spatiale / OBSS (colorare BSS)
Daca mai multe puncte de acces functioneaza pe aceleasi canale, acestea pot transmite date cu un identificator unic (de aceeasi culoare) care le permite sa comunice simultan pe mediul wireless, fara a fi nevoite sa astepte.
Beamforming
Beamforming imbunatateste rata de transfer si extinde raza de acoperire, prin directionarea semnalelor catre anumiti clienti. Acest lucru ajuta tehnologia MU-MIMO, deoarece aceasta nu functioneaza bine cu dispozitivele care se misca rapid. Beamforming a fost disponibil (optional) pe dispozitivele Wi-Fi 4, dar a devenit necesar odata cu implementarea MU-MIMO pe Wi-Fi 5 Wave 2.
TWT (Target Wake Time)
Un router poate spune unui client cand sa ramana in modul sleep si cand sa devina activ. Este de asteptat ca acest lucru sa faca o diferenta considerabila in durata de viata a bateriei.
Planificatorul resurselor Uplink
In mod similar, in loc de a lasa utilizatorii sa concureaze in permanenta pentru a se conecta la o retea, Wi-Fi 6 programeaza uplink-uri pentru a minimiza conflictele, rezultand intr-o mai buna gestionare a resurselor.
Trigger-based Random Access
Si aceasta functie reduce coliziunile de date prin specificarea lungimii unei ferestre uplink, si se numara printre alte atribute care imbunatatesc alocarea resurselor si sporesc eficienta.
Doua NAV-uri (Network Allocation Vector – Vector de alocare a retelei)
Wi-Fi 6 introduce doua NAV-uri: una pentru reteaua careia ii apartine statia si una pentru retele invecinate. Acest lucru ar trebui, de asemenea, sa reduca consumul de energie, prin minimizarea nevoii de detectare a operatorului.
Functionare imbunatatita in aer liber
O parte dintre aceste caracteristici vor avea ca rezultat o performanta mai buna in aer liber, incluzand un nou format de pachete, intervale de protectie mai lungi, precum si moduri pentru imbunatatirea eficientei si recuperarea pachetelor de date de tip erori.
Extinderea Wi-Fi 6 pentru a include 6GHz
Liderii din industrie, cum ar fi Qualcomm, au stabilit ca serviciile disponibile pe viitoarele retele vor necesita mai mult spectru decat poate oferi o banda 2.4GHz sau 5GHz. Banda de 2,4 GHz este de mult timp saturata de dispozitive comune, in timp ce frecventa de 5 GHz este insuficienta pentru canalele cu o latime de banda mai mare (cum ar fi 80 MHz sau 160 MHz), si, ca urmare, portiuni de 5 GHz sunt supuse unor restrictii care limiteaza utilizarea acesteia.
Qualcomm a sugerat ca autoritatile de reglementare ar trebui sa aloce in jur de1280MHz spectru pentru tehnologii fara licenta.
Ca raspuns la solicitarea FCC din iulie 2017 privind extinderea spectrului de frecvente medii intre 3.7GHz si 24GHz, mai mult de 30 de companii de tehnologie, inclusiv Qualcomm, au prezentat o propunere care insista asupra faptului ca banda 5925-7125MHz (“banda de 6GHz”) este “esentiala pentru satisfacerea cererii pentru urmatoarea generatie de servicii wireless”.
Pentru a indeplini aceasta cerere viitoare de Wi-Fi, companiile au propus ca banda de 6 GHz sa fie deschisa tehnologiilor fara licenta, si sa fie impartita in patru sub-benzi cu diferite norme tehnice si protectie impotriva interferentelor.
Avand in vedere ca Wi-Fi 6 este in curs de dezvoltare, si ca SUA si multe alte tari au deschis banda de 6 GHz, IEEE 802.11ax a decis sa implementeze suportul pentru acest spectru necesar urmatoarei generatii de Wi-Fi.
Alocarea benzii de 6 GHz ca spatiu neautorizat este atragatoare pentru companii, deoarece acestea pot utiliza aceasta frecventa fara a cere acces la FCC.
“Prin deschiderea acestei benzi si oferirea accesului nelimitat, comisia ne va permite sa aducem consumatorilor servicii mai rapide, o latenta mai redusa si o acoperire mai larga si, de asemenea, va permite natiunii sa profite de avantajele economice si de siguranta publica asociate cu aceste tehnologii noi si performante “, au scris companiile in propunerea lor catre FCC.
Wi-Fi 6 sau 802.11ax este doar unul dintre numeroasele standarde wireless dezvoltate pentru a satisface varietatea cerintelor de retea si numarul din ce in ce mai mare de dispozitive ce au nevoie de acces la internet.
De asemenea, amintim standardele 802.11 aj / ay, care pot furniza zeci de gigabiti pe secunda, iar pentru specificatiile sub-1GHz avem 802.11ah, care ofera o latime de banda mai mica si o gama mai buna pentru senzorii IoT.
Pe scurt: Wi-Fi 6
802.11ax sau Wi-Fi 6 este in curs de dezvoltare pentru a genera cresteri considerabile ale eficientei retelei si capacitatii pentru centrele dens populate, dar si cu imbunatatiri moderate privind rata de transfer a datelor. Wi-Fi 6 este dezvoltat cu scopul de a inlocui atat 802.11n, cat si 802.11ac, ca urmatorul standard WLAN.
“Problema nu este cat de rapid poate fi Wi-Fi-ul, ci daca reteaua Wi-Fi are o capacitate suficienta pentru a face fata cererii tot mai mari de conexiuni” a declarant Qualcomm.
Deoarece Wi-Fi 6 va avea un impact imediat asupra performantei retelelor in zone aglomerate, cum ar fi stadioanele sau cladirile de apartamente, se asteapta ca standardul sa fie adoptat mai repede decat iteratiile anterioare de Wi-Fi, si sa devina, in cele din urma, o necesitate pentru utilizatorii casnici.
Imbunatatirea suportului pentru mai multi utilizatori si cresterea conexiunilor simultane de downstream vor veni alaturi de o cerere de accelerare a datelor de utilizator colectate de la dispozitivele IoT si utilizate in scopuri precum invatarea masinilor, alimentarea inteligentei artificiale, precum si multe altele.
Dupa cum am mentionat in introducere, routerele sunt deja disponibile (pe baza specificatiilor draft 802.11ax), iar ratificarea finala a standardului va fi realizata in decembrie 2019. Amintim ca prima runda de dispozitive oficiale ar putea sa nu fie complet compatibila cu Wi-Fi 6, insa va exista, cel mai probabil, un val suplimentar de imbunatatiri hardware care sa permita sprijin suplimentar pentru caracteristici precum spectrul MU-MIMO si spectrul de frecvente de 6GHz.
