Wi-Fi 6 – стандарт будущего или уже здесь и сейчас?

18.05.20

Недавно мы говорили о том, что происходит в сфере беспроводных подключений, постаравшись доступно рассказать о стандарте Wi-Fi 802.11ac или Wi-Fi 5 в его новом маркетинговом представлении. За последний год на рынке появилось немало устройств с поддержкой двух диапазонов, однако эти цифры все равно далеки от понимания «повсеместный».

Только 20 % моделей смартфонов и планшетов поддерживают Wi-Fi 5. Цифра в 80 % для ноутбуков относится только к моделям последних лет. Аналогично с моноблоками, там цифра — 45 %. Устройства умного дома практически не обновляют модули и вовсе используют устоявшийся Wi-Fi 4 (802.11n).

Подытоживая, на технологической передовой Wi-Fi по большей части находятся флагманские смартфоны и ноутбуки.

Но, как говорится, Wi-Fi Alliance не дремлет и консорциум производителей сетевого оборудования в конце 2019 года представил новый стандарт — 802.11ax или Wi-Fi 6. Это что-то аналогичное тому, куда развивается технология сотовой передачи данных 4G – больше устройств, интенсивнее поток данных. Всех их надо оптимально маршрутизировать и обеспечить бесперебойный процесс передачи.

К слову, только 5 % смартфонов и 8 % ноутбуков имеют поддержку Wi-Fi 6 и в обоих случаях — исключительно флагманы по состоянию на середину мая 2020 года.

Напоминание про поколения стандартов Wi-Fi

Wi-Fi 6 на практике

Необходимость разработки нового стандарта была вызвана ростом числа клиентских устройств. Количество частотных каналов не меняется, а делит их всё возрастающее количество ваших и соседских гаджетов. В Wi-Fi 4 это был диапазон 2,4 ГГц, в Wi-Fi 5 – 5 ГГц. В маршрутизаторах с поддержкой обоих временно была решена проблема количества подключаемых девайсов, но всё равно оставались нюансы с покрытием и маршрутизацией данных.

Казалось бы, выходом может стать использование новых диапазонов, но с сертификацией и разработкой алгоритмов в рассматриваемом инженерами диапазоне 6 ГГц всё оказалось настолько не просто, что в новом Wi-Fi 6 вернули и 2,4 ГГц, и оставили 5 ГГц.

Причём теперь они используется оба одновременно для разного рода данных, что на деле, может оказаться и не очень эффективным решением. Как мы и говорили до сих пор большинство гаджетов поддерживают только 2,4 ГГц подключение, но новые устройства с поддержкой 5 ГГц, могут работать в режиме совместимости, что приведет к потере сигнала в этом диапазоне из-за помех.

Главный упор в стандарте Wi-Fi 6 сделан на оптимизацию передачи данных и интеллектуальное управление подключениями клиентских устройств. Wi-Fi 6 для конкретного устройства прежде всего повышает качество покрытия и стабильность доступа к интернету и только затем — скорость.

Увеличение пропускной способности здесь скорее теоретическое и формальное. Оно есть, но не означает, что ваш новый ноутбук или смартфон будет в два раза быстрее скачивать фильм. Просто теперь устройствам будет не так «тесно» в радио-эфире. Тем не менее, маршрутизаторы с поддержкой Wi-Fi 6 смогут сделать передачу данных стабильнее.

Wi-Fi 6 в теории

В Wi-Fi 6 появилась поддержка множественного доступа с частотным разделением каналов, чтобы эффективнее использовать спектр там, где на него претендует много пользователей. Частотный канал разделяется на меньшие подканалы по ширине.

Новый подход позволил улучшить качество передачи данных в беспроводной сети с высокой плотностью устройств. Вместе с тем уменьшилась задержка доставки пакетов для каждого пользователя индивидуально.

Но дело не только в оптимизации частот, но и «упаковке» файловых пакетов от клиента к центру маршрутизации. В Wi-Fi 6 увеличили количество бит передаваемой информации в расчете на 1 Гц частотного диапазона, используя новый вариант модуляции — к QAM 256 добавился QAM 1024. С помощью него был обеспечен рост скорости передачи примерно на 25% по сравнению с Wi-Fi 5. Но эта функция работает только когда качество канала на соответствующе высоком уровне.

Теоретическая скорость новой версии стандарта при использовании ультраширокой полосы пропускания — 9,6 Гбит/с. Но, как и ранее, скорость зависит от подключенных клиентских устройств, их количества и общей загруженности в заданном пространстве. Больше всего снижение скорости вызывает большое количество устройств в эфире, инженеры поработали и над этим.

Упорядочить клиентов

Большая доля нововведений касается управления подключёнными устройствами пользователей. Наши смартфоны всё время что-то могут делать на фоне – загружать обновления, уведомления об апдейтах в социальных сетях и т.д.

Добавим к этому накладывание радиоволн от разных маршрутизаторов установленных у вас и соседей за стенкой. Изолированная беспроводная сеть может быть разве что в частном доме, но и там следует не забывать о внешних воздействиях на качество эфира.

Свой-чужой

В основе технологии Wi-Fi изначально был заложен свой механизм авторизации, к среде передачи. Если устройству нужно передать информацию, оно сканирует эфир, и, когда тот занят — ждет некоторое время, чтобы затем опросить ещё раз. И так до тех пор, пока данные не будут переданы. Если же эфир свободен, девайс отправляет запрос на передачу и только после подтверждения принимающим устройством передает данные.

До сих пор ни в одном стандарте пакеты данных от разных устройств никак не маркировались.

Если утрировать эту проблему для наглядности: Вы и сосед используете одну и ту же частоту, представим, что других нет. Пока ваш сосед не скачает весь фильм по Wi-Fi, вы не сможете отправить фото в мессенджере.

В реальности, поскольку все данные разбиты на пакеты, используются разные каналы с вариативной степенью наложения частот друг на друга, вы заметите условную задержку на 5-10 секунд, а не несколько минут. Общая скорость передачи будет ниже. Пока такой конфликт не размножится на десятки устройств, данные с которых «толкаются» в нескольких диапазонах.

С поддержкой стандарта Wi-Fi 6 маршрутизаторы смогут маркировать потоки данных с каждого устройства. Получая запросы в эфире не из своей сети, они будут игнорировать такие запросы от чужих девайсов.

Правильное направление

Уже в Wi-Fi 5 сетевые устройства могли изменять зону покрытия в зависимости от перемещения по территории клиентских устройств. За это отвечала функция MU-MIMO, работая максимум с четырьмя подключениями. В новом Wi-Fi 6 число возможных подключений устройств увеличили до восьми. Более того, в шестом поколении не только роутер будет опрашивать местонахождения устройств, но и устройства будут сообщать о своём перемещении.

В Wi-Fi Alliance заявляют, что выше описанные системы позволят достичь скорости передачи данных до 11 Гбит/с. Но, нужно помнить что называется сумма максимальных скоростей передачи данных во всех трех каналах. Пользовательские устройства в основном используют только один из них, поэтому данные будут транслироваться со скоростью до 4804 Мбит/с.

«Спящая» сеть

Все устройства, которые зарегистрированы в Wi-F-сети, постоянно обмениваются по ней служебными данными. Даже когда никаких обновлений или данных не транслируется. Оборудование с Wi-Fi 6 получило ещё одно обновление — Target Wake Time. Она определяет время, когда девайс бездействует, а когда работает.

Например, маршрутизатор «знает», что ночью смартфон обновляет ПО, а затем не использует сеть. Тогда Wi-Fi-подключение в остальное время перейдёт в спящий режим и, по идее, сэкономит энергию аккумулятора.

Куда актуальнее эта функция для устройств умного дома, которые должны быть постоянно подключены к Wi-Fi. При этом они часто работают по расписанию и ходят в Сеть эпизодически.

Не забываем о безопасности

Учитывая разнообразие и количество подключаемых устройств, в довесок анонсировали новый тип шифрования WPA3. Он будет автоматически включать особую защиту для соединений со слабыми паролями и сделает практически невозможным подбор паролей злоумышленниками при помощи перебора по словарю.

Новый протокол использует индивидуальное шифрование данных: все соединения внутри сети и между устройствами получат дополнительное шифрование.

Где мы увидим Wi-Fi 6

Уже некоторое время производители сетевого оборудования предлагают свои устройства с поддержкой Wi-Fi 6. Гаджеты также не отстают и, например, те же смартфоны, начиная с iPhone 11 и Samsung Galaxy Note 10, получили поддержку Wi-Fi 6.

Но подчеркнём, что описанные выше «плюшки» будут работать, когда все устройства сети поддерживают новый стандарт. Никуда не деться от проблем при внедрении технологии, как это до сих пор наблюдается для Wi-Fi 5. Роутер с Wi-Fi 6 не обеспечит ноутбуку прошлых лет улучшенного сигнала в отдалённой точке и быструю передачу внутри сети. Обновлять нужно будет весь парк устройств.

Не стоит забывать, что эффект от «быстрее-выше-сильнее» заметен для случаев с действительно интенсивной нагрузкой. Если к маршрутизатору с Wi-Fi 6 подключены пара смартфонов и ноутбук с Wi-Fi 6, разница в скорости будет малозаметна. Именно поэтому в Альянсе говорили, что новый стандарт, прежде всего, рассчитан на решение проблем в местах массового скопления – ресторанах, стадионах, парках, торговых центрах и т.д.