Нові стандарти Wi-Fi з'являються нечасто, і кожен раз причина одна: можливостей попереднього вже не вистачає. Справжнім порятунком в умовах різкого збільшення пристроїв з модулями бездротового зв'язку повинен стати Wi-Fi 6. Що в ньому особливого і чи так сильно він відрізняється від більш звичного Wi-Fi 5?
Наприклад, новий роутер HUAWEI WiFi AX2 з підтримкою Wi-Fi 6, забезпечує теоретичну швидкість до 1,5 Гбіт/с, тобто здатний роздати інтернет «по повітрю» з максимально можливою для приватних користувачів швидкістю.
Роутери навчили зовсім інших принципів «спілкування» з пристроями, і це позначилося на ефективності їх взаємодії. Але давайте про все по порядку: які саме технології дозволили мережевій техніці зробити крок так далеко вперед?
OFDMA: всі за пакетами
Ви напевно помічали, що чим більше пристроїв підключено до одного роутера, тим повільніше працює Wi-Fi. Цьому є логічне пояснення. Роутери старої формації створювали пакети і передавали їх послідовно, в одному потоці. Наприклад, якщо до роутера підключено чотири пристрої, він не може працювати з усіма одночасно. Кожному з пристроїв доведеться чекати своєї черги, поки в каналі не з'явиться призначений йому пакет.
Якби все залишилося на тому ж рівні, в недалекому майбутньому нас очікував би колапс. Сьогодні як ніколи активно розвиваються екосистеми розумних будинків, а кожен розумний будинок - це набір розумних пристроїв (від датчиків і сенсорів до великої побутової техніки). І добре, якщо вони працюють за своїм протоколом типу ZigBee з власним хабом, але хмарні екосистеми типу «Яндекса» або Google передбачають підключення безпосередньо по Wi-Fi до роутера. Тепер уявіть, наскільки зросте кількість кінцевих пристроїв, коли розумні будинки стануть дійсно масовим явищем.
У стандарті Wi-Fi 6 цю проблему стали вирішувати використанням OFDMA - це мультиплексування з ортогональним частотним поділом каналів. Суть її в наступному. Роутер створює кілька підпорядкувань на базі частоти свого каналу. Візуально це можна уявити собі як розмітку дороги. Умовно кажучи, єдину проїжджу частину шириною 21 метр розділили на 7 смуг по 3 метри. І кожна з них по суті стала самостійною. Набір таких смуг отримав назву Resource Unit або просто RU (абревіатура в даному випадку не має нічого спільного з нашою країною).
З такою технологією роутер може передавати інформацію не по одному каналу, а по декількох підканалах. Відповідно, різні пристрої будуть отримувати пакети одночасно, а не стояти в черзі і чекати, поки «прилетить» потрібний пакет. Це помітно збільшує швидкість обміну інформацією при великій кількості клієнтів. Причому залежно від величини пакет може займати і кілька підканалів. Повернемося до порівнянні з дорогою: якщо по шосе повезуть судновий дизель на тягачі, цей транспорт може зайняти відразу дві або три смуги, але інші виявляться як і раніше вільні і незалежні.
Два діапазони: вибирай вільний
Спочатку мережі Wi-Fi використовували частотний діапазон 2,4 ГГц. Коли його перестало хапати, відкрили ще один: 5 ГГц. З часом з'явилися дводі^ онні роутери, які вміли розгортати одночасно дві мережі в різних діапазонах. І кожна мала свої переваги: наприклад, 2,4 ГГц краще «пробивала» стіни, але була більш завантаженою, а 5 ГГц могла запропонувати більш високу швидкість, але перепони на шляху викликали інтенсивне загасання сигналу.
У Wi-Fi 5 вам потрібно було вибрати, до якої з частот підключати пристрій. А в Wi-Fi 6 розробники вирішили дати можливість вибору самим пристроям.
Наприклад, в роутері HUAWEI WiFi AX2 реалізована технологія True Dual-band, яка дозволяє пристроям з підтримкою Wi-Fi 6 аналізувати якість зв'язку в обох діапазонах і вибирати той, де сигнал сильніший. Вибір і з'єднання відбуваються в автоматичному режимі і не вимагає участі користувача.
MU-MIMO: кожному свою антену
Тепер відволікіться на хвилину від діапазонів, частот та іншої радіотехніки. Просто скажіть: якщо ви підключили три квартири до одного роутера, і його можливостей вже не вистачає, яким може бути найлогічніший вихід із ситуації? Правильно, підключити кожну на свій роутер. Приблизно так працює MU-MIMO. У роутера з підтримкою цієї технології кілька антен, і кожна відповідає за передачу сигналу конкретному пристрою за рахунок формування вузькоспрямованого променя. При цьому для Wi-Fi 5 є ряд умов: технологія буде працювати тільки в діапазоні 5 ГГц, а пристрої повинні бути рознесені в просторі (тобто не знаходитися поруч). Таким чином вдається транслювати чотири різних потоки одночасно.
Що змінилося в Wi-Fi 6? Тепер задіяні два діапазони: 2,4 і 5 ГГц. А максимальна кількість незалежних каналів зросла до 8. Ще один спосіб працювати швидко і з усіма відразу.
Роутери, що підтримують технологію MU-MIMO, легко визначити за наявністю чотирьох і більше антен. У характеристиках зазвичай вказано цифровий тип стандарту: наприклад, MIMO 4х4. У нового роутера HUAWEI WiFi AX2 якраз чотири антени, при цьому дві можуть працювати з діапазонами 802.11 ax/ac/a/n, ще дві - 802.11b/g/n.
BSS Coloring: дізнаюся вас за кольором
Як ми вже з'ясували, в поточний момент в одному діапазоні можуть працювати (та що вже там, точно працюють!) одночасно кілька пристроїв і роутерів. Виглядає це приблизно так. Роутери відправляють каналом зашифровані пакети інформації. Можна вважати, що дані йдуть безперервним потоком.
Пристрої, підключені за Wi-Fi 5, розшифровують всі пакети поспіль, потім визначають, які з них належать їх точці доступу і приймають тільки їх. Але при такому процесі часу на обробку пакетів йде багато, отже, продуктивність невисока.
Як у Wi-Fi 6 вирішили цю проблему? У новому стандарті кожна точка доступу передає пакети зі свого роду цифровим підписом. За цим підписом клієнти мережі відразу розуміють, що цей пакет призначений саме ним, а на інші час не витрачають.
Підписи являють собою фактично номери, але розробники назвали їх кольорами. Тому і технологія отримала назву BSS Coloring. Всього передбачено 63 різних «кольори», і для більшості ситуацій цього достатньо.
Target Wake Time: Відпочиньте, коли не працюєте
А ця технологія вже побічно впливає на швидкість передачі даних. Спочатку її призначення - зменшити кількість трафіку від розумних речей і знизити витрати енергії. В існуючих протоколах (наприклад, Wi-Fi 5) роутер і пристрої постійно знаходяться на зв'язку. При цьому вони «забивають канал» і витрачають енергію на передачу. Якщо для роутера, підключеного до мережі, питання економії енергії не таке актуальне, то для пристрою IoT, багато з яких працюють на акумуляторах або батарейках, - дуже навіть.
<"