Когда, где и зачем
Wi-Fi Alliance, объединение крупнейших производителей компьютерной техники и беспроводных устройств, поддерживающих Wi-Fi, анонсировало новую версию одной из самых распространенных технологий беспроводного подключения в октябре 2018-го. Тогда альянс прогнозировал, что в массы Wi-Fi 6 пойдет примерно через год — в конце 2019 года. Так и произошло. В сентябре 2019-го Wi-Fi Alliance сообщил о запуске программы сертификации Wi-Fi Certified 6. Ее цель — подтверждать соответствие оборудования с поддержкой Wi-Fi 6 требованиям спецификации IEEE 802.11ax, описывающей характеристики используемых каналов, индексы модуляции, схемы кодирования и другие ключевые параметры сетей нового поколения. Строго говоря, роутеры, соответствующие требованиям Wi-Fi 6, ведущие вендоры начали представлять еще в 2017 году, однако только после официального старта Wi-Fi Certified 6 можно говорить о коммерческом запуске новой версии Wi-Fi.
Важной вехой на пути коммерциализации Wi-Fi 6 стало представление компанией Cisco соответствующих продуктов летом 2019 года. Особенность текущего момента на рынке ИКТ, в значительной мере определившую позиционирование Wi-Fi 6, директор по технологиям Cisco в России и СНГ Андрей Кузьмич описывает так: до недавнего времени подключенные устройства обеспечивали коммуникации людей, теперь же основная ставка делается на интернет вещей (IoT). Несмотря на отставание темпов роста количества подключенных IoT-девайсов от прогнозов аналитиков, сам тренд не подвергают сомнению: через несколько лет счет IoT-устройств пойдет на миллиарды, а плотность их размещения начнет расти лавинообразно.
Для индустрии этот сценарий означает не только новые возможности, но и серьезные вызовы. В Cisco подчеркивают, что обеспечение отдачи от беспроводных соединений в новых условиях требует полностью сквозного решения, которое гарантирует нужный уровень безопасности, надежности и производительности. В обществе, которое с развитием интернета вещей станет по-настоящему гиперподключенным, для маршрутизации большого объема трафика основными каналами могут стать сети 5G и Wi-Fi 6. Крупнейшие вендоры включают их в перечень краеугольных технологий.
Здесь возникает принципиальное разделение сценариев применения 5G и Wi-Fi 6. Мобильные сети пятого поколения призваны обеспечить покрытие основных территорий со значительной плотностью населения, но в то же время потребуют для своего развертывания операторских лицензий и значительного частотного ресурса, что, в свою очередь, приведет к затратному и медленному перераспределению используемых диапазонов.
А вот для использования сети Wi-Fi 6 лицензируемые частоты не нужны. Развернуть беспроводную сеть на новом стандарте вправе не только предприятия, но и домохозяйства. Кроме того, некоторые аналитики прогнозируют, что 5G из-за проблем с частотами будет развиваться медленнее, чем LTE, что повышает актуальность беспроводных сетей в нелицензируемых диапазонах.
Более современный гаджет будет подключаться к морально устаревшему протоколу согласно механизму обратной совместимости — повышенная пропускная способность сети IEEE 802.11aс (от 433 Мбит/с) окажется невостребованной, поскольку трафик будет передаваться по протоколу IEEE 802.11n (до 150 Мбит/с).
Wi-Fi Alliance так описывает первоочередную цель пришествия «шестерки»: «Повышение общей производительности сети Wi-Fi в средах, насыщенных многими подключенными устройствами, таких как стадионы, аэропорты и промышленные парки». Рядовых пользователей тоже не обошли вниманием: именно для них Wi-Fi Alliance изменил систему наименования технологии. В отраслевом союзе указывали, что обыкновенной является ситуация, когда пользователь приобретает новый ноутбук, способный подключаться к сетям по стандарту, который не поддерживается его роутером (например, беспроводной модуль ноутбука совместим с IEEE 802.11aс, а роутер поддерживает IEEE 802.11n). Естественно, более современный гаджет будет подключаться к морально устаревшему протоколу согласно механизму обратной совместимости — в данном случае повышенная пропускная способность сети IEEE 802.11aс (от 433 Мбит/с) окажется невостребованной, поскольку трафик будет передаваться по протоколу IEEE 802.11n (до 150 Мбит/с).
Теперь Wi-Fi Alliance предлагает производителям использовать систему интуитивно понятных визуальных идентификаторов для маркировки устройств: хочешь добиться максимально возможной пропускной способности — выбирай устройства с логотипом Wi-Fi 6, а не, например, Wi-Fi 5 или 4. Таким образом отпадает необходимость разбираться, какой девайс работает в 802.11aс, а какой — в 802.11n и какая из этих технологий более современная.
Причины ускорения
В Cisco поясняют, что более высокая производительность Wi-Fi 6 обеспечивается благодаря технологиям, используемым в сотовых сетях пятого поколения. Из-за этого новый стандарт значительно отличается от Wi-Fi 5, констатирует менеджер по развитию цифровых технологий Cisco Юлия Андрианова.
Какие принципиальные нововведения позволили этого добиться? Во-первых, был повышен уровень квадратурной модуляции (Quadrature Amplitude Modulation) — с 256 QAM (в Wi-Fi 5) до 1024 QAM. Это означает, что в том же объеме спектра кодируется больше данных, что позволяет добиться увеличения скорости. В результате пропускная способность выросла до 400%.
Во-вторых, Wi-Fi 6 обеспечивает мультиплексный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (Orthogonal frequency-division multiple access, OFDMA) — эта технология пришла в Wi-Fi из сотовой связи. В то же время в Wi-Fi 5 используется OFDM. OFDMA делит сигнал на поднесущие частоты и выделяет их группы для обработки отдельных потоков данных с подключенных клиентов. Таким образом данные параллельно передаются на несколько клиентов Wi-Fi 6 (до девяти единиц) с усредненной скоростью (естественно, все они должны поддерживать Wi-Fi 6). К слову, именно эта технология приводит к снижению времени задержки (latency), что может расширить применение «шестерки» в высокопроизводительных системах интернета вещей, требующих мгновенного отклика датчиков.
Стоит упомянуть и технологию MU-MIMO, которая позволяет точке доступа передавать данные на большее количество устройств (в Wi-Fi 5 технология допускала трансляцию данных четырем клиентам через раздельные поднесущие). В Wi-Fi Alliance уточняют, что «шестерка» использует каналы шириной 160 МГц, обеспечивающие большую пропускную способность.
Одно из усовершенствований Wi-Fi 6 по сравнению с предыдущими версиями должно особенно порадовать жителей многоквартирных домов, в которых сегодня возникает перекрестное влияние точек доступа (интерференция) из-за слишком плотного их расположения. Отчасти остроту этой проблемы способны снять двухдиапазонные роутеры, работающие в 5 ГГц (802.11aс) и 2,4 ГГц (802.11n), однако в Wi-Fi 6 применяется более продвинутый подход: за счет так называемого «раскрашивания» точек доступа клиентские устройства реагируют на точки доступа только своей сети и игнорируют чужие.
Технология, нацеленная на сегмент IoT-устройств, — целевое время пробуждения (Target Wake Time). В Wi-Fi 4 и 5 наличие пакетов в канале проверяется постоянно — устройства все время бодрствуют в сети. В Wi-Fi 6 реализовано управление временем активности устройств, когда бодрствование чередуется со сном в течение определенных интервалов времени. Таким образом ощутимо снижается нагрузка на аккумуляторы устройств, подключенных к сети Wi-Fi 6, что для IoT-устройств, преимущественно работающих в автономном необслуживаемом режиме, — критически важный фактор. Добавим, что Target Wake Time разгружает и радиочастный спектр.
В Wi-Fi 6 за счет так называемого «раскрашивания» точек доступа клиентские устройства реагируют на точки доступа только своей сети и игнорируют чужие.
В Cisco прогнозируют, что переход на Wi-Fi 6 произойдет относительно быстро. Спецификации уже утверждены и приняты производителями. Определено, какие технологии обязательны, а какие опциональны. К тому же при внедрении нового стандарта можно ожидать большей кооперации производителей сетевого оборудования и пользовательских терминалов. Так, Cisco во время вывода на рынок Wi-Fi 5 обеспечила качественное сопряжение своего оборудования с продукцией Apple в рамках партнерского тестирования. Сообщалось, что взаимная оптимизация помогла увеличить скорость обмена данными в четыре раза по сравнению с обычными подключениями, а это особенно важно при работе с тяжелым видео. Для Wi-Fi 6 подобное тестирование совместимости оборудования до запуска точек доступа Cisco в производство проводилось с Intel и Samsung.
Готовятся к пришествию Wi-Fi 6 и российские операторы связи. Так, «ЭР-Телеком Холдинг» (бренд «Дом.ru») объявил кампанию продвижения роутеров TP-Link с поддержкой «шестерки». «Стратегическое партнерство с TP-Link позволяет нам предоставлять уникальные Wi-Fi-решения на рынке. Мы предлагаем клиенту оборудование, отличное от того, что сегодня можно приобрести в обычном магазине техники. Оно обладает характеристиками, которые производители не учитывают в стандартизированных устройствах», — пояснял директор по продуктам и маркетингу на массовом рынке «ЭР-Телеком Холдинг» Андрей Чазов.
В российской рознице роутеры с Wi-Fi 6 уже доступны. Правда, цены на них не назовешь демократичными. Так, первый серийный маршрутизатор TP-Link с поддержкой нового стандарта — Archer AX6000 — на момент написания статьи можно купить за 19 тыс. рублей. За эти деньги покупатель получит девайс с четырехъядерным процессором с частотой 1,8 ГГц, восемью антеннами, скоростью передачи данных 4804 Мбит/с в диапазоне 5 ГГц и 1148 Мбит/с — в 2,4 ГГц. В 2020 году моделей с Wi-Fi 6 в рознице должно стать больше, тогда можно ожидать и снижения цен.
_________________________