Czy WiFi 6 (IEEE 802.11 ax) to rewolucja? Nowości wprowadzone w nowym standardzie WiFi.

Piotr Gawin, 16 września 2021

Nowa technologia WiFi zatwierdzona została w roku 2019. Koncentruje się przede wszystkim na bardziej efektywnym wykorzystaniu spektrum radiowego. Usprawniona została jakość połączeń, zwiększona przepływność (do 9,6 Gbps), obsługa ilości urządzeń oraz wydajność energetyczna. WiFi Alliance ogólnoświatowa organizacja zajmująca się rozwojem i certyfikacją WiFi na wzór 3GPP (wydająca standardy sieci komórkowej: 3G-UMTS, 4G-LTE, 5G) wprowadziła uproszczoną nazwę marketingową WiFi 6 dla standardu IEEE 802.11ax. Już trwają prace nad kolejną wersją standardu 802.11be pod nazwą WiFi 7.

Jeśli w Twojej firmie zdarzają się problemy z dostępnością lub transferem WiFi, pomyśl nad wdrożeniem WiFi 6. A tymczasem zapoznaj się ze zmianami, jakie wprowadza w stosunku do poprzednich generacji:

Modulacja OFDMA

OFDMA jest rozszerzeniem do OFDM (WiFi 5). OFDMA – Orthogonal frequency-division multiple access, czyli wielodostęp z ortogonalnym podziałem częstotliwości. Umożliwia punktom dostępowym jednoczesną komunikację z urządzeniami końcowymi poprzez dzielenie każdego kanału radiowego na podkanały (RU – resource units) i przydziela je w zależności od potrzeb. RU może być wykorzystany dla różnych usług i urządzeń, nie jest alokowany w całości dla jednego odbiorcy (OFDM). Bardziej efektywne wykorzystanie zasobów powoduje zwiększenie przepływności i zmniejszenie opóźnień. Małe 2 MHz RU efektywnie wykorzystywane są przez urządzenia IoT oraz pozytywnie wpływają na redukcję szumów międzykanałowych.

OFDM(WiFi5) vs OFDMA(WiFi6)

Szerokość kanałów radiowych w stosunku do poprzedniej generacji nie uległa zmianie i nadal jest możliwa dla: 20MHz, 40MHz, 80MHz oraz 160MHz. Im szerszy kanał tym więcej RU i tym większa prędkość transmisji. Dla przykładu w kanale HT80 (80 MHz) dla pojedynczej transmisji liczba RU zwiększa się z 234 (WiFi5) do 980 (WiFi6), a przepływność z 433 Mbps (WiFi5) do 600 Mbps (WiFi6).

Kodowanie 1024-QAM

1024-QAM – Quadrature amplitude modulation, czyli kwadraturowa modulacja amplitudowo-fazowa. Modulacji podlega amplituda i faza sygnału sinusoidalnego. Dokładnie dwóch sygnałów sinusoidalnych ortogonalnych, przesuniętych w fazie o 90 stopni. W porównaniu do WiFi 5, który wykorzystuje 256-QAM (koduje 8 bitów na symbol, 28=256), WiFi 6 więcej informacji koduje w jednym symbolu (210=1024). Dzięki tej zmianie, uzyskano 25% więcej przepływności. Poniżej porównanie wykresów konstelacji obu modulacji.

Porównanie WiFi 5 i 6

Takie zagęszczenie symboli wiąże się również z ograniczonymi możliwościami sprzętowymi prawidłowej detekcji sygnału dlatego nowa technologia wymaga wymiany sprzętu. Każda kropka z wykresu to zakodowany symbol który jest przesyłany pomiędzy urządzeniami. Sposób kodowania symbolu przedstawiono na rysunku nr 3, wykres konstelacji 16-QAM.

16-QAMMU-MIMO

Multi User – Multiple Input Multiple Output, czyli równoległa transmisja wielodrogowa realizowana  dzięki zwiększonej ilości nadajników i odbiorników. MU-MIMO jest już używane w WiFi 5, ale tylko na transmisji downlink, czyli od AP do użytkownika. W WiFi 6 dodany został kierunek uplink. Zwiększona została również liczba strumieni MIMO tzw. Spatial Stream – SS z 4 (WiFi5) do 8 (WiFi6).

Na poniższym rysunku przykładowa komunikacja MIMO.

MIMO

BSS Coloring

Basic Service Set Coloring jest istotnym mechanizmem redukcji zakłóceń w najnowszej generacji WiFi,  który pozwala na oznaczeniu AP oraz używanych kanałów kolorami. Oznaczenie koloru przesyłane jest w ramkach w formie indeksu od 1 do 63. Kolory identyfikują ramki z BSS, które nie powinny ze sobą kolidować. Odbiorca powinien zidentyfikować sygnały zakłócające występujące w tym samym kanale i zaprzestać ich odbierania na wczesnym etapie, unikając marnowania zasobów odbiornika. W tym modelu, kanały z takim samym oznaczeniem koloru powinny znajdować się daleko od siebie.

Redukcja interferencji za pomocą BSS Coloring

Nowa częstotliwość 6 GHz / WiFi 6E

Wiele krajów na świecie, w tym także Unia Europejska, a co za tym idzie i Polska, przyjęła zakres częstotliwości w okolicy 6 GHz. Dokładnie zakres 5925-6425 MHz jako pasmo nielicencjonowane na potrzeby WiFi 6E. Poniższa grafika dobrze obrazuje zalety tego kroku:

RWiFi 6E

Dotychczas w standardach WiFi wykorzystywane były dwie częstotliwości z zakresów 2,4 i 5 GHz, które zostają w użyciu w standardzie WiFi 6. Wraz ze wzrostem częstotliwości zmieniają się właściwości kanału radiowego. Wykorzystanie częstotliwości 6 GHz do rozszerzenia WiFi 6 jest rozsądne. Im wyższa częstotliwość tym większa przepływność. Kosztem większej podatnością na zakłócenia (rozpraszanie na przeszkodach) oraz większe tłumieniem (mniejszy zasięg).

TWT – Target Wake Tima

Mechanizm TWT pozwala oszczędzać baterie urządzeń mobilnych i IoT. Dzięki niemu AP może usypiać urządzenia na określony czas. Dla efektywnego współdzielenia pasma może to robić indywidualnie jak i w grupach. AP negocjuje, przy użyciu tej funkcji, czas dostępu do medium transmisyjnego lub okresy aktywności. Pozwala to uniknąć zatłoczenia i interferencji.

TWT

Nowa technologia WiFi 6 idealnie sprawdzi się w zatłoczonych miejscach takich jak lotniska, dworce, stadiony, firmy, a także domy, w których większość urządzeń korzysta z internetu. Najnowszy standard 802.11ax – WiFi 6 jest kompatybilny wstecznie ze starszymi technologiami, na których bazuje i który czyni bardziej wydajnym.

Źródła

  1. WiFi Alliance (www.wi-fi.org)
  2. www.extremenetworks.com
  3. www.cisco.com
  4. support.huawei.com
  5. www.commscope.com
  6. www.tp-link.com

BLOG

Zobacz inne nasze artykuły

Czy warto zamienić dysk HDD na SSD?

Czy warto zamienić dysk HDD na SSD?

Otwierasz dokument, czekasz 5 minut i nic się nie dzieje. Powolne działanie komputera to coś, czego nikt z nas nie chce. Jak można temu zaradzić? Metoda jest prosta – wymień dysk. Technologia przechowywania danych przez ostatnie lata bardzo się zmieniła. Pojawiło się...

Windows Server Update Service

Windows Server Update Service

Wraz z rozbudową środowiska IT w firmie oraz rosnącą liczbą stanowisk komputerowych rośnie liczba zadań wykonywanych przez administratorów IT. W obecnym świecie jednym z ważniejszych aspektów zapewnienia ciągłości pracy jest zadbanie o prawidłową dystrybucję...

Poczta służbowa i bezpieczeństwo

Poczta służbowa i bezpieczeństwo

Poczta w chmurze – dlaczego jest bezpieczniejsza? Jedną z najważniejszych dróg komunikacji w każdej firmie jest email. Umiejętne korzystanie z poczty służbowej pozwala nie tylko zaoszczędzić czas, ale również zbudować reputację firmy. Ułatwia ona komunikowanie się z...