Защитный интервал 11ax что это

Wi-Fi 6 (802.11ax) – что это такое? Все что нужно знать о новом стандарте Wi-Fi

Wi-Fi 6 и 802.11ax – это одно и то же. Просто в организации Wi‑Fi Alliance решили дать более простые и понятные названия для стандартов Wi-Fi. Так стандарт 802.11n стал Wi-Fi 4, 802.11ac – Wi-Fi 5, а новый 802.11ax получил название Wi-Fi 6. Все просто и понятно.

Развитие беспроводных сетей происходит очень быстро. Появляется необходимость в увеличении скорости передачи данных и в подключении большого количества устройств. Появляется все больше точек доступа, которые мешают друг другу и создают помехи. Именно на решение этих проблем ориентировались специалисты из Wi‑Fi Alliance при разработке Wi-Fi 6. Какие улучшения были внедрены в новый стандарт, как это повлияло на работу подключения, стабильность и скорость – мы рассмотрим в этой статье. Постараюсь объяснить на простом языке. Так же отвечу на самые популярные вопросы связанные с Wi-Fi 6.

Что нового в Wi‑Fi 6 и чем этот стандарт лучше предыдущего?

Мы рассмотрим 4 основных улучшения:

Скорость в сетях Wi‑Fi 6

Скорость удалось увеличить за счет изменения алгоритма кодирования информации. Если предыдущий стандарт использовал 8‑битное кодирование информации, то новый стандарт использует 10‑битное кодирование.

Важный момент, что стандарт 802.11ax может работать в диапазоне 2.4 ГГц и 5 ГГц.

Улучшенная работа при подключении большого количества устройств

Чем больше устройств подключено к роутеру и чем активнее они используют соединение – тем ниже скорость и стабильность подключения. В Wi‑Fi 6 эта ситуация сильно улучшилась. Роутеры с поддержку более старых стандартов Wi-Fi могут одновременно обмениваться данным максимум с несколькими устройствами. Благодаря технологии OFDMA, которая появилась в Wi‑Fi 6, появилась возможность вести параллельный обмен данными с большим количеством устройств. Идет передача более коротких пакетов, но большему количеству устройств. Графика с сайта TP-Link:

Так устройства получают пакеты данных одновременно, а не ждут своей очереди. Это значительно увеличивает пропускную способность сети и скорость подключения. Особенно при подключении к роутеру большого количества устройств.

Улучшенная работа в местах с большим количеством Wi-Fi сетей

Если не все, то многие знают, что соседние Wi-Fi сети создают помехи и сети пересекаются между собой. Это негативно влияет на скорость и стабильность подключения. С появлением поддержки диапазона 5 ГГц удалось немного разгрузить сети. Но так как роутеры с поддержкой диапазона 5 ГГц пользуются большой популярностью, в этом диапазоне так же могут возникнуть проблемы с помехами.

Функция BSS Color, которая появилась в Wi-Fi 6 подписывает каждый пакет данных цифровой подписью конкретной сети. То есть роутер/приемник может различать пакеты данных от соседних сетей и просто игнорировать их. Это снижает влияние соседних сетей, даже если они находятся на одном канале с вашей сетью.

Уменьшенное потребление энергии

Target Wake Time – это функция, которая сообщает устройствам (клиентам) когда им нужно пробуждаться для обмена данными с точкой доступа. То есть устройства не всегда находятся в режиме ожидания и тратят энергию, а только когда это необходимо. Это в первую очередь актуально для мобильных устройств.

Ответы на популярные вопросы о Wi-Fi 802.11ax

Отвечу на несколько популярных вопросов. Если у вас есть другие вопросы по этой теме – задавайте их в комментариях. Я буду дополнять статью отвечая на ваши вопросы.

Увеличится ли покрытие Wi-Fi после перехода на стандарт 802.11ax?

Нет, покрытие сети (радиус действия) не увеличится. Этот стандарт работает на том же диапазоне 2.4 ГГц и 5 ГГц. Радиус действия больше зависит от мощности передатчика, который установлен в роутере. Ну и от антенн. А вообще, мощность всех роутеров примерно одинаковая, так как она ограничена законодательством определенной странны.

Покупать ли роутер с поддержкой Wi-Fi 6 в 2020 году?

В статье с рекомендациями по выбору роутера в 2020 году я не рекомендовал пока покупать эти роутеры. Почему? Стандарт очень новый. В сети есть информация, что окончательное утверждение стандарта Wi-Fi 6 запланировано на середину 2020 года. Роутеры, которые уже есть в продаже могут оказаться «сырыми». Я бы подождал до начала 2021 года и там уже смотрел, какие варианты есть на рынке и что можно приобрести. Да и цены на это оборудование должны немного снизиться.

Но если очень хочется и у вас есть устройства с поддержкой 802.11ax – покупайте.

Совместим ли роутер с Wi-Fi 6 со старыми устройствами?

Да, полная обратная совместимость. К новому роутеру который поддерживает стандарт 802.11ax вы сможете подключить даже старое устройство с поддержкой 802.11g.

Источник

Чего не ждать от 802.11ax?

Еще не утвержденный 802.11ax («Следующее поколение Wi-Fi») уже достаточно популярен для того, чтобы плохой маркетинг начал туманить разум потенциальным клиентам. Спецификация планируется к утверждению только в Декабре 2018, но уже можно купить точки!

Самое время написать разоблачительный уточняющий пост. Пока я собирался с мыслями, другой авторитетный товарищ – Devin Akin (если вы занимаетесь профессионально WLAN – следите за ним обязательно) сделал это за меня, да так что мне осталось только пересказать его отличную статью и добавить пару комментариев. Учтите, это не перевод – а пересказ!

Предыстория:

С точки зрения развития Wi-Fi, последним значимым событием был выход 802.11n:

Первая попытка была с введением в 802.11ac Wave2 механизма MU-MIMO на основе пространственного разделения потоков. Если вам это звучит мутно – вы абсолютно правы: механизм работы оказался чересчур сложным, а выхлоп – чересчур ничтожным. Зато пиара было более чем, и всё это вылилось в сплошное разочарование.

Задачей 802.11ax была как-раз увеличение не скорости, а ёмкости сети и так, чтобы на этот раз не опозориться. С помощью «взрослой» технологии OFDMA.(пришедшей из LTE/WiMax) канал можно было «нарезать» на подканалы и запустить туда гораздо больше клиентов, как это происходит во «взрослой» сотовой связи. Просто, раньше базовую станцию GSM было сложно запихнуть в коробочку размером с точку доступа, а теперь – вполне реально 🙂

Ну, а теперь к статье (пересказ)

802.11ax – не свитч

Wi-Fi по-прежнему полудуплексный. Чуда не произошло, да и вряд-ли произойдет. Старые ограничения всё еще действуют. Добро пожаловать в 1990 год снова.

802.11ax не решит проблемы в 2.4ГГц

802.11ax поддерживает 2.4 (802.11ac, к примеру, не поддерживал). Но там от этого ноль толку. Повторяю: толку ноль. Учитывая огромное число старых b/g/n клиентов, помехи и бОльшую (по сравнению с 5ГГц) дальность — из режима совместимости вы не вылезете никогда. Если владеете английским – смотрите мое выступление здесь.

802.11ax – не PCF (Point Coordination Function)

Ваше счастье, если вы не знаете, что это такое Тем не менее, это часть стандарта (опциональная, почти никем не реализованная), в которой точка доступа могла командовать клиентам, когда и как говорить (вместо текущего базара с CSMA/CA и DCF). Но, 802.11ax использует не PCF, а EDCA (со времен 802.11a/g).

Когда приходит черед точки, она может передавать сразу на 9 клиентов (20 МГц канал) или затребовать передачу данных от тех же 9 клиентов одновременно. Это тот самый OFDMA в действии и это круто!

Ноооо… Эти 9 (или меньше) клиентов должны уметь 802.11ax. Все остальные остаются за бортом. Так что, при наличии достаточного количества старых клиентов — из режима совместимости вы не вылезете почти никогда. Для того, чтобы от 802.11ax была хоть какая-то польза, надо всё менять на 802.11ax и всё сразу.

802.11ax – не всё сразу

Равно как 802.11n и 11ac, новый стандарт будет выходить «волнами». В первом поколении
будет, однако, много нового и для ускорения, и для уплотнения передачи данных:

802.11ax не нуждается в новых антеннах

Непонятно почему, но этот вопрос часто задают. Не нужны.

802.11ax не улучшит работу старых клиентов

Точки 11ax ничем не могут помочь клиентам 11a/b/g/n/ac. Они не будут более чувствительными (дальше некуда), у них вряд ли будет больше антенн для «восстановления» сигнала с помощью MRC. Quallcom Atheros (QCA), конечно, обещает чипсеты 8×8:8, но их нам обещают еще с 802.11ac. В реальности, выхлоп от всего выше 4×4:4 несущественен, хотя маркетологи, естественно, нас еще поубеждают в обратном.

802.11ax не починит MU-MIMO (из 802.11ac)

Как было сказано раньше, 802.11ac MU-MIMO на основе Beamforming был мертворожденным, бесполезным и разочаровывающим. Не верите? Смотрите тут.
MU-MIMO на основе OFDMA – совсем другая технология. Равно как самолет и подводная лодка – оба виды транспорта.

802.11ax не ах как хорош для IoT

Не надо. Для этого есть 802.11ah (HaLow). Правда, статьи на тему «HaLow в пролете – ждем 802.11ax» уже есть и наверняка будут еще. И наверняка будут выпущены соответствующие продукты. Не надо. 2.4 уже протеряли.

802.11ax – не панацея

«Ну да» скажете вы. Но реально, каждое новое поколение Wi-Fi сопровождается таким уровнем оголтеолого маркетинга, как будто нам продают решение проблемы с раком, мировым голодом, энергетическим кризисом и всем таким прочим. Если сеть целиком (и грамотно!) перестроить под 802.11ax – эффект будет. Во всех остальных случаях (95%+) – будет как всегда.

Итого

Еще при выходе 802.11ac стало понятно, что для больших сетей было бы больше пользы от каналов в 5МГц, чем от каналов в 160Mz – чем уже каналы, тем меньше клиентов мешают друг другу.

Именно поэтому все серьезные сети даже сейчас строятся на 20 МГц каналах, даже на 802.11ac Wave2. Именно этим интересен 802.11ax, обещающий «как-бы» порезать каналы на кусочки вплоть до 2 МГц (но только для клиентов 802.11ax). В завершение, иллюстрация из статьи с реальными данными от Aruba Networks для 802.11ac на 20/40/80 МГц каналах.

Источник

«Эффективный» Wi-Fi 802.11ax (часть 1): изменения на уровне MAC

Введение

Если опустить некоторые технические нюансы, то при грубом приближении можно сказать, что первый стандарт 802.11b Wi-Fi имел максимальную скорость передачи данных в 11 Мбит/с. Затем через несколько лет вышли 802.11 a / g (2003 год) и скорость передачи данных была увеличена до 54 Мбит/сек. Такой скачек удалось совершить благодаря внедрению технологии OFDM – мультиплексированию с ортогональным частотным разделением. Позже появился 802.11n с революционными технологиями MIMO и агрегацией каналов, в результате чего удалось добиться скоростей до 600 Мбит/сек. А в последние несколько лет с выходом 802.11ac скорости передачи данных приблизились к 7 гигабитам, однако, как и в далеком 99-м году реальные скорости передачи данных были в разы (если не на порядки) меньше.

Даже разработчики стандарта уже не отрицают факт того, что заявленные «на коробке» скорости доступны лишь в идеальных лабораторных условиях. В действительности же, пользователи испытывают разочарование при попытке проверить свою почту, подключившись к общедоступному Wi-Fi в оживленном месте.

Новая версия стандарта Wi-Fi-802.11ax, которую уже окрестили «Эффективной» (High Efficiency Wireless) предназначена для решения проблем со скоростью доступа в высоконагруженных сетях. Задачей HEW Wi-Fi (802.11ax) будет повышение средней пропускной способности в беспроводной сети на одного пользователя. Подобная попытка была сделана ранее в стандарте 802.11ac, когда были предложены различные способы увеличения согласованной работы большого количества устройств, но многие из них, оказывается, работают недостаточно эффективно.

Основные характеристики 802.11ax HEW

При сравнении с предыдущим стандартом 802.11ac, можно отметить, что с появлением 11ax будет осуществлен возврат в диапазон 2.4 ГГц. Ранее из этого диапазона ушли (в 802.11ac он не поддерживался), но, в конечном итоге, поняли, что 5-гигагерцовый диапазон имеет свои недостатки, и в частности, малый радиус действия. Даст ли возврат в диапазон 2.4 ГГц какие-то преимущества, момент спорный: в этом диапазоне хоть и больший радиус действия, но старых устройств b/g/n тоже значительно больше, а значит, придется работать в режиме совместимости с ними. Также, в новом стандарте в 4 раза вырос уровень применяемой модуляции с QAM-256 до QAM-1024. Более подробный список изменений приведен в таблице ниже:

На Wi-Fi по прежнему возлагают большие надежды, а конкретно к offloading (возможности производить разгрузку сотового трафика с помощью Wi-Fi), ведь по прогнозируемым данным, к 2020 году через Wi-Fi-сети операторов связи будет прокачиваться 38.1 эксабайт данных каждый месяц. Еще в прошлом году прогнозируемая цифра не превышала 30 эксабайт. В пересчете на фильмы в формате Blue-ray, это более 6 тысяч фильмов в минуту.

Проблемы в Wi-Fi сетях с высокой нагрузкой

Пожалуй, самая главная проблема Wi-Fi устройств заключается в том, что они являются Хабами. Да, эти Хабы напичканы новыми возможностями по последнему слову техники, но это Хаб, который, как и в далеких 90-х годах, «умирает» от увеличения количества абонентских устройств.

Вообще, основные проблемы Wi-Fi-устройств (как в общем и любых других устройств связи) могут быть рассмотрены на двух уровнях модели OSI: на физическом уровне и на уровне MAC. Грубо говоря, физический уровень включает в себя радиотехнологии, методы модуляции и пр., а уровень MAC – это уровень доступа к среде передачи, т.е. включает в себя логику работы устройств в сети (и соответственно проблемы, возникающие в результате этого). В этой статье мы рассмотрим изменения, которые появятся на MAC-уровне, а во второй части статьи будет произведен анализ физического уровня.

Работа протокола CSMA / CA

Протокол 802.11 использует метод множественного доступа к среде с контролем несущих и предотвращением коллизии CSMA, в котором беспроводные станции сначала прослушивают канал связи и стараются передавать данные только тогда, когда канал не активен. Тем самым, они пытаются избежать коллизий при передаче пакетов. Когда станция Wi-Fi обнаруживает в канале активность другого оборудования, она ожидает определенное количество времени, прежде чем снова прослушать канал и попытаться передать пакет. В те промежутки времени, когда канал оказывается свободен, устройство Wi-Fi пытается передать свои данные. Понятно, что чем больше устройств работает в одной сети, тем дольше приходится ждать для передачи пакета.

Также, в Wi-Fi сетях может возникать проблема «скрытого терминала». В беспроводных сетях возможна ситуация, когда два устройства А и В удалены друг от друга достаточно далеко, чтобы не слышать друг друга, однако оба попадают в зону охвата третьего устройства С. Если оба устройства А и В начнут передачу данных к C, то они принципиально не смогут обнаружить конфликтную ситуацию и определить, почему пакеты не доходят:

Затем, станция ожидает пакет подтверждения ACK о получении данных от точки доступа. Получение ACK является своего рода подтверждением того, что пакет был корректно передан. Если станция не получает ACK в течение определенного интервала времени, то пакет считается потерянным в результате коллизии. После этого станция увеличивает период отсрочки и повторно пробует передать свой пакет. Подробнее работу RTS и CTS можно почитать здесь.

Хотя протокол CSMA хорошо подходит для равноправного разделения канала среди всех участников в общей зоне радиопокрытия, ясно, что с увеличением количества устройств в сети, его эффективность довольно быстро уменьшается. С увеличением количества устройств в сети происходит также и увеличение служебных кадров, а время ожидания для получения доступа нелинейно увеличивается.

Перекрывающиеся области обслуживания

Другим фактором, который приводит к коллизиям в беспроводной Wi-Fi-сети, является наличие множества точек доступа с перекрывающимися областями обслуживания. На рисунке ниже изображено «Устройство A», которое работает в сети My BSS. «Устройство B» также работает в сети My BSS и будет пытаться получить доступ к среде передачи наравне с «Пользователем А» в своей зоне обслуживания. Однако этот B-пользователь может частично находиться в зоне обслуживания другой точки доступа и слышать трафик от Overlapping BSS справа:

В этом случае трафик с OBSS будет вынуждать «Устройство B» вызывать процедуру отсрочки, описанную в предыдущем пункте. Из-за того, что абонентские устройства слышат трафик из других сетей, это приводит к тому, что устройствам приходится дольше ждать своей очереди для передачи, что также снижает среднюю пропускную способность в сети.

Совместное использование каналов

Но каналов шириной по 160 МГц в нелицензируемом диапазоне 5 ГГц можно организовать лишь 1 или (в некоторых странах) 2. Это приводит к тому, что устройства в сети должны работать на одном канале, создавая тем самым друг другу помехи. Широкие каналы позволяют многократно увеличивать скорости передачи данных, но уже с выходом 802.11ac было ясно, что для больших сетей лучше использовать как можно более узкие каналы, чтобы клиентские устройства как можно меньше мешали друг другу.

Работая на одном канале (пусть даже и очень широком – 160 МГц!), пользователи будут испытывать взаимные помехи, что ухудшает производительность и лишает преимущества от использования Carrier Aggregation в принципе. Это особенно актуально для высоких скоростей передачи данных MCS 8, 9, 10 и 11, которые намного более требовательны к отношению сигнал / шум. Кроме того, при текущей реализации сетей 802.11, довольно много устройств работает на каналах с шириной 20 МГц, что делает каналы в 40, 80 и 160 МГц бесполезным, ведь использующее их оборудование при обнаружении устройств, работающих на узких каналах, должно будет «упасть» в режим совместимости с ними.

Повышение эффективности за счет изменения логики работы на уровне MAC

Как было отмечено ранее, в первой части статьи мы рассмотрим, какие нововведения нас ждут на уровне MAC с выходом 802.11ax. Для повышения производительности устройств и эффективного использования спектра, на уровне MAC в стандарте 802.11ax беспроводные устройства научат идентифицировать сигналы от перекрывающихся BSS, и на основе этой информации предотвращать конфликтные ситуации. Для того чтобы отличать пакеты от разных BSS в стандарте ввели новое понятие – «Color Code». Переводить его дословно особого смысла нет, но для простоты понимания достаточно отметить, что это определенный код, по которому можно будет идентифицировать пакеты разных BSS.

Когда станция, которая активно прослушивает спектр, обнаруживает в нем кадр 802.11ax, она проверяет его Color Code BSS или MAC-адрес в заголовке пакета. Если Color Code BSS в обнаруженном пакете имеет тот же тип, что и в «родной» сети, тогда станция будет обрабатывать этот кадр. Однако если обнаруженный кадр имеет другой Color Code, тогда она его проигнорирует:

Кроме этого, стандарт будет определять еще некоторые механизмы фильтрации трафика от перекрывающихся BSS. Например, будет реализовано автоматическое повышение порога обнаружения сигнала для кадров от смежных BSS, при сохранении более низкого порога для трафика внутри BSS. Таким образом, трафик от соседних OBSS не будет создавать ненужные конфликты доступа к каналу:

То есть, станции 802.11ax помимо использования Color Code также смогут самостоятельно регулировать порог обнаружения сигнала OBSS вместе с управлением мощностью передачи. Предполагается, что это улучшит производительность устройств на уровне MAC и обеспечит более оптимальное использование канала.

В дополнение к вышесказанному, в стандарте 802.11 используется алгоритм логического определения доступности среды передачи (Network Allocation Vector, NAV), который работает следующим образом.

Заключение

С выходом 802.11ax, Wi-Fi устройства по-прежнему останутся Хабами, у которых попытались «подкрутить» логику работы и тем самым увеличить среднюю скорость в сети. По факту, увеличение скорости будет произведено за счет уменьшения конфликтных ситуаций, возникающих при работе устройства в перекрывающихся сетях. Устройства научили различать трафик из перекрывающихся сетей, дали им возможность автоматически регулировать чувствительность канала и добавили NAV, который будет передаваться между перекрывающимися станциями. Также в Wi-Fi HEW помимо изменений в логике работы на уровне MAC, также планируется доработать физический уровень, и все значимые изменения на этом уровне мы более подробно рассмотрим во второй части нашей статьи.

От редакции

Мы попросили дать комментарий к статье технического эксперта компании «НАГ» Михаила Ваняшкина. И вот, что он сказал:

«Стандарт 802.11ax, действительно, несет в себе много изменений, но существенных перемен в короткие сроки ждать не стоит.
1. Практическая реализация «в железе» обычно далека от максимальных возможностей, заложенных в стандарт.
2. Большое количество клиентских устройств, выпущенных в стандартах 802.11ac/n, еще долго будут мешать получить результат от нововведений 802.11ax.»

Источник

Что такое 802.11ax – обзор нового стандарта WI-FI 6

Экскурс в историю развития группы 802.11

По данным немецкого аналитического агентства на 2019 год в мире ежедневно около 15 миллиардов устройств подключается к Wi-Fi сети. Подсчитано, что уже через год это число может возрасти до 20 миллиардов.

Начиная с 2012 года, и по сегодняшний день, 802.11ac является последней действующей ревизией Wi-Fi.

Улучшения от 802.11n к 802.11ac

В стандарте 802.11ac увеличение скорости происходит за счет 3 улучшений:

Обратите внимание! Найти устройства с 8×8 можно только в провайдерском сегменте, но зато есть задел на будущее расширение функционала.

Конструктивные ограничения и экономичность, из-за которых продукты 802.11n находились в одном, двух или трех пространственных потоках, не сильно изменились для 802.11ac. Устройства первой волны стандарта 802.11ac построены на частоте 80 МГц и на физическом уровне работают на скорости до 433 Мбит/с (нижний уровень), 867 Мбит/с (средний уровень) или 1300 Мбит/с (верхний уровень).

802.11ас Wave 2

Устройства «второй волны» 802.11ac поддерживают большее количество каналов связи и пространственных потоков, при этом возможные конфигурации продукта работают на скорости до 3,47 Гбит/с.

В Wave 2 добавили поддержку таких технологий как MU-MIMO (многопользовательское планирование) и Beamforming (формирование луча).

MU-MIMO означает многопользовательский, множественный вход, множественный выход и является беспроводной технологией, позволяющей взаимодействовать маршрутизаторам с несколькими пользователями одновременно.

Больше, лучше, быстрее – новая мантра 802.11ax

Специфика 802.11ax

Точки доступа 802.11ax

На рынке есть точки доступа 802.11ax, и уже сейчас можно протестировать новый стандарт Wi-Fi 6. Точки доступа, которые выпущены до начала сертификации, могут не поддерживать некоторые ключевые функции стандарта 802.11ax. Однако, когда они станут доступны, можно будет обновить программное обеспечение ТД для включения этих функций. Точно так же обстояло дело с внедрением предыдущих поколений, таких как 802.11ac и 802.11n.

Эволюция развития Wi-Fi стандартов

16 сентября 2019 года Wi-Fi Alliance объявил об официальном запуске сертифицированной программы Wi-Fi Certified 6, которая обещает более высокую скорость беспроводного соединения, меньшую задержку, увеличенное время автономной работы и меньшую загрузку сети.

8 новых возможностей и преимущества технологии 802.11ax

*- уже используется в 802.11ac

OFDMA в каналах DownLink и UpLink

OFDMA (множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов) обеспечивает возможность установления Uplink/Downlink соединений между точкой доступа и несколькими клиентами одновременно за счет выделения для отдельных клиентов подмножеств поднесущих, называемых «ресурсными единицами» (Resource Units, RU). Это одна из наиболее сложных функций в стандарте 802.11ax.

OFDMA в канале UpLink по работе эквивалентен OFDMA в DownLink, но в этом случае несколько клиентских устройств осуществляют передачу одновременно на разных группах поднесущих в одном и том же канале. OFDMA UpLink канала сложнее в управлении OFDMA DownLink канала, поскольку необходимо координировать множество разных клиентов: для этого точка доступа передает триггерные кадры, чтобы указать, какие подканалы может использовать каждый клиент.

Если клиент один, ТД отдаст ему весь канал, но как только в сети появятся новые клиенты, пропускная способность канала будет перераспределена между ними.

Важная особенность технологии OFDMA

Передача данных может осуществляться на тех поднесущих, которые для данного пользователя наименее подвержены частотно-селективной интерференции. Для выбора таких поднесущих каждая точка доступа отправляет отчеты о качестве передачи с использованием разных поднесущих.

Формат кадра Wi-Fi6

Каждый кадр начинается с преамбулы, которая состоит из двух частей:

Есть и другие преимущества. Количество защитных и нулевых поднесущих по каналу может быть уменьшено как процент от количества используемых поднесущих, что снова увеличивает эффективную скорость передачи данных в данном канале.

Важно знать! Приведенные выше цифры показывают увеличение используемых поднесущих на

10% по сравнению со стандартом 802.11ac после учета коэффициента 4x.

Более длинный символ OFDM позволяет увеличить длину циклического префикса, не жертвуя спектральной эффективностью, что, в свою очередь, обеспечивает повышенную устойчивость к разбросам с большой задержкой, особенно в условиях вне помещения.

Уменьшая циклический префикс до минимального символьного времени, мы увеличиваем спектральную эффективность и устойчивость к условиям многолучевого распространения сигнала. Так же снижается чувствительность к джиттеру в передающем канале в многопользовательском режиме. Есть, конечно, и некоторые побочные эффекты. Точность частоты, необходимая для успешной демодуляции более близко расположенных поднесущих, является более строгой. Кроме того, быстрое преобразование Фурье (БПФ) требует немного более сложной схемотехники и вычислительной мощности.

Многопользовательский MIMO на прием и передачу

Расширена функция 802.11ac в канале DL, где точка доступа определяет, что условия многолучевого распространения позволяют передавать фреймы по одному и тому же каналу разным приёмникам одновременно за счёт использования нескольких пространственных потоков.

802.11ax увеличивает размер групп MU-MIMO во входящем потоке, обеспечивая более эффективную работу Wi-Fi сети. Многопользовательский MIMO исходящего канала является новым дополнением к 802.11ax, но откладывается до второй волны (Wave 2).

Это надо знать! MIMO 8TXх8RX:8SS обеспечивает одновременную передачу до 8 пространственных потоков в обоих направлениях.

Модуляция 1024-QAM и увеличенная длина символа OFDM

Символ OFDM является основным строительным блоком передачи в Wi-Fi сетях. Основные характеристики: размер быстрого преобразования Фурье (БПФ или FFT – Fast Fourier Transform), разнесение поднесущих и длительность символа OFDM связаны, учитывая фиксированную ширину канала. В Wi-FI 6 разнесение поднесущих уменьшается в 4 раза, а длительность символа OFDM увеличивается в 4 раза.

Предусмотрено увеличение защитного интервала (Guard Interval, GI) между OFDM-символами, что позволяет уменьшить межсимвольную интерференцию и обеспечивает более устойчивую связь в помещениях и в смешанных средах – помещение/улица.

Переход от 256-QAM к 1024-QAM увеличивает число битов, переносимых на символ OFDM, с 8 до 10, что повышает скорость передачи данных и эффективность использования спектра на 25%. Но, как и прежде, улучшение работает в условиях, где уровень сигнала высокий, а шум низкий. Это связано с тем, что приемник должен принять решение об уровне модуляции, выбрав одно из 32 состояний вдоль каждой оси (амплитуда и фаза или квадратура), а не одно из 16 для 256-QAM или одно из 8 для 64-QAM.

Работа вне помещений

Ряд функций улучшает производительность при работе в уличных условиях. Наиболее важным является новый формат пакета, в котором наиболее чувствительное поле теперь повторяется для надежности. Более длинные защитные интервалы обеспечивают избыточность для корректировки ошибок.

OBSS – перекрывающиеся области радиовидимости

В Wi-Fi сетях каждый клиент и точка доступа прослушивают радиоэфир, декодируя преамбулу пакета, они знают, свободна среда для передачи данных или нет. Если шум в канале при этом превысит порог чувствительности на 20 Дб, среда так же считается занятой.

В стандартах 802.11 введено понятие виртуальной занятости среды (механизм NAV – Network Allocation Vector). В кадре есть поле, которое содержит значение счетчика, при получении кадров оно меняется во времени от некоторого значения до нуля. Если значение кода равно нулю, то канал свободен, иначе – занят.

В версиях Wi-Fi 4 и Wi-Fi 5 определение виртуальной занятости среды не зависит от того, к какой сети принадлежит устройство занявшее среду. Клиент в кадре имеет одно значение NAV. Wi-Fi 6 научился определять, из какой сети ведется передача – из своей собственной или чужой. На основании этих данных устройство может менять значение NAV и подстраивать мощность передатчика, меняя пороги чувствительности.

Преамбула 802.11ax содержит поле «цвет сети» (BSS color), что позволяет быстро определять принадлежность сети без полного декодирования пакета. Значение «цвета» выбирается точкой доступа случайным образом в момент инициализации сети. Длина поля BSS color 6 бит, этого достаточно, что бы помеченные пакеты у двух сетей находящихся в зоне радиовидимости не совпали.

Уменьшенное энергопотребление

Существующие режимы энергосбережения дополнены новыми механизмами, позволяющими увеличить интервалы ожидания и запланированное время пробуждения. Кроме того, для устройств IoT введен режим только для канала с частотой 20 МГц, позволяющий создавать более простые и менее мощные микросхемы, поддерживающие только этот режим. Надежная высокопроизводительная сигнализация для лучшей работы при значительно более низком уровне мощности принимаемого сигнала (RSSI).

Лучшее планирование и более длительное время автономной работы устройства с Target Wake Time (TWT – запланированное время активации). ТД может согласовывать с пользователями использование функции TWT для задания времени доступа к среде путем обмена информацией, которая включает ожидаемую продолжительность активности.

Технология формирования луча (Beamforming) явная и универсальная

Технология явного формирования луча к клиенту (explicit beamforming) решает ряд вопросов, связанных с замиранием и переотражением сигналов, с их не синфазностью. Приходя в разных фазах, сигнал теряет мощность, а это сильно влияет на дальнодействие и скорость передачи данных.

Explicit beamforming требует от клиента возврата диаграммы направленности. Роутер отправляет клиенту сигнальные пакеты со всех своих антенн, клиент в обязательном порядке отсылает назад информацию, что он увидел от этих антенн, роутер вычисляет местоположение клиента, вносит поправки в работу всех своих приемо-передатчиков. Таким образом роутер может устранить замирания, внести поправку в фазовый сдвиг на одной из антенн, увеличить амплитуду сигнала для преодоления препятствия.

Важно знать! Явное формирование луча работает только в случае, если есть 2 передатчика и больше, и есть поддержка на уровне клиента.

Если устройство не поддерживает передачу диаграммы направленности, есть упрощенный вариант алгоритма – implicit beamforming (универсальное формирование луча). В этом случае роутер оценивает канал связи, основываясь на том, каким образом клиент принимает данные. Роутер объявляет данные, на каких скоростях он может работать, а клиент уже отвечает, что он будет работать на такой-то скорости. Путем итераций роутер меняет скорость и фазовый сдвиг, и смотрит, что ответит клиент. Если клиент повысил скорость, принимается решение что все хорошо. Так продолжается до тех пор, пока не будет установлена максимальная скорость со стороны клиента.

Какие проблемы решает технология Beamforming

Это очень ресурсоемкая задача, которая требует серьезных вычислительных мощностей и хорошего охлаждения роутера.

Источник