КорзинаЧто такое Wi-Fi 6E?
Wi-Fi 6E — это Wi-Fi 6, расширенный до недавно разблокированного спектра 6 ГГц.
23 апреля 2020 года Федеральная комиссия по связи США проголосовала за разрешение нелицензионного использования диапазона 6 ГГц. Это добавило спектр 1200 МГц (от 5,925 до 7,125 ГГц) для таких устройств, как точки доступа Wi-Fi. Раньше устройства, работающие в этом диапазоне, должны были лицензироваться, что препятствовало их использованию широкой публикой. Этот добавленный спектр, возможно, является самым большим изменением в беспроводных сетях с момента появления оригинального стандарта 802.11 в 1997 году или первоначального распределения диапазонов ISM в 1985 году.
Для сравнения: в других диапазонах доступно только 260 МГц неограниченного спектра. Точные доступные каналы различаются в зависимости от региона, но не вдавайтесь в подробности:
- 80 МГц без ограничений в диапазоне ISM 2,4 ГГц.
- 180 МГц без ограничений в диапазоне 5 ГГц.
- 500 МГц, требующий динамического выбора частоты (DFS) в диапазоне 5 ГГц.
Каналы DFS требуют, чтобы точка доступа постоянно отслеживала наличие сигналов погодных или военных радаров. Точки доступа Wi-Fi, использующие каналы DFS, должны отключиться, чтобы избежать помех. Из-за этого каналы DFS часто либо не поддерживаются, либо не используются.
Этот ограниченный объем непрерывного спектра затрудняет использование более широких каналов 80 МГц или 160 МГц и может вызвать повторное использование каналов и помехи. Спектр 6 ГГц допускает любую комбинацию следующих возможностей:
- 59 дополнительных каналов по 20 МГц.
- 29 дополнительных каналов по 40 МГц.
- 14 дополнительных каналов по 80 МГц.
- 7 дополнительных каналов по 160 МГц.
- 3 потенциальных канала по 320 МГц, которые будут включены в стандарт 802.11be (Wi-Fi 7).
Для чего используется частота 6 ГГц в настоящее время?
Диапазон 6 ГГц используется многими лицензированными службами. В США существует 47 695 уникальных вариантов использования диапазона от 5,925 до 7,125 ГГц. А именно фиксированная двухточечная радиосвязь, фиксированная спутниковая служба (FSS), вспомогательная служба вещания (BAS) и услуги ретрансляции кабельного телевидения (CARS).
Неполный список услуг, использующих 6 ГГц:
- Связь с геостационарными спутниками.
- Полиция и пожарно-диспетчерские службы.
- Управление электрическими сетями.
- Контроль газопроводов и нефтепроводов.
- Координация движения поездов.
- Исправлена беспроводная транзитная связь от таких поставщиков услуг, как AT&T и Verizon.
- Мобильные телевизионные станции и видеореле из удаленных мест.
- Радиоастрономия.
- Портативные камеры и беспроводные микрофоны.
- Междугородная телефонная связь.
- Сверхширокополосные системы.
Автоматизированная координация частот (AFC) — это новая DFS
В США диапазон 6 ГГц разбит на поддиапазоны U-NII-5, U-NII-6, U-NII-7 и U-NII-8, для каждого из которых действуют разные правила.
В помещении полные 1200 МГц не ограничены и могут использоваться обычными сетями Wi-Fi, не беспокоясь о существующих услугах. Это связано с тем, что радиопередачи в диапазоне 6 ГГц быстро затухают. В подавляющем большинстве ситуаций устройства с частотой 6 ГГц внутри помещений не смогут обнаруживать радиопередачи вне помещений. Маломощные внутренние устройства с частотой 6 ГГц будут использовать существующий протокол CSMA/CA для обеспечения равноправного доступа к среде и координации беспроводной передачи.
Использование частоты 6 ГГц вне помещений немного сложнее. Могут использоваться только поддиапазоны U-NII-5 и U-NII-7. Из-за большого количества критической инфраструктуры, работающей в диапазоне 6 ГГц, устройства Wi-Fi 6E, работающие вне помещений, должны будут реализовать автоматическую координацию частот (AFC). Это похоже на то, как устройствам 5 ГГц, использующим каналы DFS, необходимо отслеживать радар и откладывать использование канала. AFC работает, подключая беспроводное сетевое оборудование 6 ГГц к облачной базе данных AFC, чтобы сообщать о своем местоположении. База данных AFC будет определять риски помех действующим службам и назначать конкретный канал для точки доступа.
Что нам дает Wi-Fi 6E?
TL;DR: более высокая емкость, более высокие скорости и меньшая задержка.
Единственные устройства, которые смогут работать в диапазоне 6 ГГц, — это устройства, основанные на стандарте Wi-Fi (802.11ax). В отличие от любого другого стандарта Wi-Fi, для диапазона 6 ГГц не существует обратной совместимости.
Чтобы внести ясность:
- Клиентские устройства Wi-Fi 6E смогут подключаться и использовать устаревшие сети 2,4 ГГц и 5 ГГц.
- Устройства, поддерживающие Wi-Fi 6 и более ранние стандарты, не смогут работать в диапазоне 6 ГГц.
- Большинство сетей Wi-Fi 6E будут двух- или трехдиапазонными, что позволит старым клиентам подключаться, используя старый спектр, в то же время разрешая клиентам 6E работать исключительно на частоте более 6 ГГц.
Отсутствие обратной совместимости — это особенность, а не ошибка. Это ограничит использование частоты 6 ГГц до тех пор, пока устройства Wi-Fi 6E не станут более распространенными, но это дает много преимуществ. Каждое устройство Wi-Fi 6E будет поддерживать такие технологии Wi-Fi 6, как OFDMA и Target Wake Time, что сделает передачу более эффективной. OFDMA требует синхронизации всех устройств, участвующих в передаче. Время, частота и мощность должны быть синхронизированы между точкой доступа и клиентом. OFDMA становится полностью эффективным только тогда, когда его используют все клиентские устройства и точки доступа.
Старые поколения Wi-Fi, такие как 802.11n и 802.11ac, были основаны на модуляции OFDM, где каждый канал был полностью зарезервирован для одного пользователя для каждой передачи. Напротив, OFDMA делит канал на подканалы, также известные как ресурсные единицы (RU). Это позволяет нескольким пользователям общаться одновременно, а не ждать своей очереди. Каждый раз, когда устройство Wi-Fi 5 или более ранней версии осуществляет передачу в сети Wi-Fi 6, передача возвращается к стандартному OFDM, при этом одна передача занимает весь спектр. Переключение между OFDM и OFDMA ухудшает работу сети для всех, особенно для устройств Wi-Fi 6. Ситуация становится еще медленнее, когда появляются старые устройства с низкой скоростью передачи данных, поддерживающие 802.11b или 802.11g.
В будущем устройства Wi-Fi 6E будут гораздо меньше тормозить работу в сетях 6 ГГц, чем устаревшие устройства в нынешних сетях 2,4 и 5 ГГц. До сих пор стандарты Wi-Fi всегда были обратно совместимы с предыдущими стандартами. Это позволяет старым и новым устройствам взаимодействовать, но ограничивает общую пропускную способность данных до скоростей, поддерживаемых самыми медленными устройствами. Устаревшие устройства, такие как 802.11b/g/n, требуют больше эфирного времени для передачи данных, что увеличивает задержку и снижает пропускную способность для всех пользователей. Эта политика постоянной поддержки старых стандартов является большим преимуществом и силой Wi-Fi. К сожалению, это также может ухудшить производительность даже самых дорогих устройств Wi-Fi 6, использующих диапазоны 2,4 ГГц и 5 ГГц.
В целом полоса 6 ГГц позволит более повсеместно использовать необходимые аспекты высокопроизводительной беспроводной передачи. Все передатчики и приемники 6 ГГц будут включать в себя все достижения Wi-Fi 6, включая широкие каналы, модуляцию 1024-QAM и OFDMA. 6 ГГц обеспечит более чистую радиочастотную среду с меньшими помехами и меньшими проблемами, вызванными помехами соседних или перекрывающихся каналов. Те же политики, которые определяют проектирование сетей Wi-Fi, по-прежнему будут применяться, но этот большой кусок нового спектра обеспечит большую гибкость проектирования, лучшую производительность и лучший опыт для всех.
Потенциальные проблемы с Wi-Fi 6E
Если развертывание Wi-Fi 6E будет чем-то похоже на Wi-Fi 6, ранние устройства, скорее всего, будут пропускать дополнительные функции или будут иметь неработающие реализации ключевых технологий, таких как OFDMA. В Small Net Builder есть несколько отличных статей о текущем состоянии Wi-Fi 6 OFDMA. Та же самая динамика, вероятно, будет применима и к ранним устройствам Wi-Fi 6E. Самые ранние устройства Wi-Fi 6E могут не полностью соответствовать стандарту, реализовывать не все функции и работать не так, как ожидалось.
Другая потенциальная проблема — это все необходимые проектирование, тестирование и валидация. Wi-Fi 6E ставит множество новых инженерных задач перед сетевыми операторами и производителями устройств. Существующие компоненты и оборудование Wi-Fi, используемые при проектировании и производстве, оптимизированы для частот ниже 6 ГГц. Переоснащение для поддержки частоты до 7,125 ГГц потребует изменений в конструкции, производстве и проверке антенны. Устройства необходимо будет откалибровать и протестировать на самых высоких частотах, чтобы гарантировать, что они могут генерировать ожидаемые уровни мощности.
Устройства Wi-Fi 6E, скорее всего, будут двух- или трехдиапазонными, что усложнит отвод тепла и управление питанием для сосуществования нескольких диапазонов и потоков MIMO. Чтобы избежать помех внутри устройства, необходимо разработать и протестировать правильную изоляцию диапазона. Необходимо будет провести больше испытаний на сосуществование, а также одновременно протестировать несколько диапазонов. Все это увеличивает сложность. Даже хорошо спроектированные устройства Wi-Fi 6E, вероятно, будут потреблять много энергии, что приведет к увеличению требований к PoE для точек доступа и ограничению времени автономной работы мобильных устройств.
Другая потенциальная проблема связана со сканированием и проверкой, которые выполняют устройства Wi-Fi при поиске точки доступа для подключения. При охвате полосы 1200 МГц и 59 потенциальных каналах по 20 МГц для сканирования клиенту потребуется около 6 секунд для завершения пассивного сканирования всей полосы. Это могло вызвать множество проблем с роумингом и ассоциацией, поэтому IEEE предложил метод быстрого пассивного сканирования с использованием сокращенного набора каналов, называемый предпочтительными каналами сканирования (PSC). PSC представляют собой набор из пятнадцати каналов по 20 МГц, разнесенных через каждые четыре канала (80 МГц). Пассивное сканирование этих пятнадцати PSC сокращает общее время сканирования до более приемлемых 1,5 секунд. Это еще одна особенность Wi-Fi 6E, которую необходимо разработать, протестировать и усовершенствовать.
Многие функции Wi-Fi 6 и Wi-Fi 6E на бумаге звучат великолепно, но имеют свои компромиссы. Например, более широкая ширина канала вызывает проблемы при проектировании сети и часто сталкивается с физическими ограничениями. Более широкий канал требует одновременной передачи и приема большего количества носителей данных OFDMA. Канал 80 МГц имеет 996 поднесущих, а канал 160 МГц — вдвое больше. В широком канале SNR на несущую снижается, и для успешной передачи требуется более высокий уровень сигнала. Насытить широкий канал устройствами Wi-Fi 6E на практике будет сложно, тем более что большая часть этой сложности перекладывается на производителей устройств. Как и в случае с современными устройствами, достаточно одного плохо спроектированного устройства Wi-Fi 6E или одного злоумышленника, чтобы ограничить производительность каждого. Это неизбежная природа использования общей среды, такой как Wi-Fi.
Когда мы можем ожидать Wi-Fi 6E?
Сначала Wi-Fi 6E был доступен только в США. В июле 2020 года Ofcom проголосовал за разрешение использования 500 МГц диапазона 6 ГГц в Великобритании. В октябре 2020 года MSIT проголосовала за разрешение использования частоты 6 ГГц в Южной Корее.
Официальных сроков, когда регуляторы по всему миру предоставят спектр для нелицензионного использования, не существует. Wi-Fi 6E не имеет точной даты выпуска в большинстве стран. В США устройства Wi-Fi 6E, вероятно, начнут появляться в 2021 году и станут более распространенными к 2022 году.
Во время выставки CES 2020 Broadcom анонсировала несколько продуктов «система на кристалле», которые производители маршрутизаторов могут приобрести для создания устройств Wi-Fi 6E. Qualcomm также предлагает чипсеты Wi-Fi 6E. Intel объявила, что чипы Wi-Fi 6E появятся в продаже в январе 2021 года. Wi-Fi Alliance планирует подготовить сертификацию Wi-Fi 6E к началу 2021 года, но устройства, использующие проект сертификации Wi-Fi 6E, могут выйти раньше этого времени. .
Wi-Fi 6E должен стать большим улучшением для сетей с высокой плотностью и скоростью, но вряд ли он будет иметь большое значение в домах большинства людей. Подумайте о плотных сетях Wi-Fi в конференц-центре или на стадионе — именно здесь, я думаю, дополнительный спектр Wi-Fi 6E будет наиболее актуален. Это также должно оказать большое влияние на беспроводные ячеистые сети, но время покажет. Имейте в виду, что только устройства Wi-Fi 6E смогут использовать новый спектр, а это означает, что ни одно из имеющихся у вас устройств не увидит никакой выгоды.
Я видел, как многие люди говорили, что не рассматривают возможность покупки сетевого оборудования, не поддерживающего Wi-Fi 6E. Я не могу вам подсказать, что покупать и что делать, но не думаю, что дотягивать до Wi-Fi 6E необходимо, особенно для домашней сети. Для использования сети Wi-Fi 6E потребуются все новые устройства, а таких у нас пока нет. Даже после того, как вы сможете купить устройства с поддержкой Wi-Fi 6E, пройдет время, прежде чем преимущества станут актуальными для большинства людей. Если у вас более старая сеть, возможно, имеет смысл перейти на Wi-Fi 6 сейчас и дождаться выхода зрелых продуктов Wi-Fi 6E или Wi-Fi 7, который должен появиться в 2023 или 2024 году. К тому времени клиенты, поддерживающие 6 ГГц должно быть более распространенным, и стоимость обновления будет иметь больше смысла.
Если вы хотите добиться большей ширины канала и высокой скорости передачи данных, Wi-Fi 6E может предложить множество возможностей. Это захватывающее время для Wi-Fi, но оно помогает набраться терпения. Возможно, Wi-Fi 6E уже не за горами, но его еще нет.
