WiFi 6E - nowa technologia

Technologia WiFi (wireless fidelity), a właściwie łączności bezprzewodowej zmieniła świat i podejście do sieci. Coś, co jeszcze kilkanaście lat temu kojarzyło się z przewodami Ethernet, komputerem stacjonarnym, zaawansowanymi urządzeniami sieciowymi czy podobnymi rozwiązaniami dziś dostępne jest bez przewodów niemal w każdym urządzeniu dzięki niewielkim modułom, kartom sieci bezprzewodowej oraz antenom. Wraz ze wzrostem oczekiwań, liczby użytkowników, a także rozwojem prędkości sieci oraz przetwarzania danych zmieniają się również technologie WiFi.

Dążenie jest proste - zapewnienie jak najlepszej przepustowości przy jak największym obszarze, najmniejszych opóźnieniach i zakłóceniach oraz wysokim bezpieczeństwie. Wymagania te stają się trudniejsze do zrealizowania przy rosnącej ilości użytkowników i coraz większym zagęszczeniu sieci. W zgodzie z tymi dążeniami powstawały kolejne standardy, również najnowszy WiFi 6, czyli IEEE 802.11ax oraz jego wersja na częstotliwościach 6 GHz, WiFi 6E ogłoszony przez Wi-Fi Alliance.

Instytut opracowujący standardy sieciowe Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) równolegle z organizacją Wi-Fi Alliance wdrożyli prace nad rozszerzeniem dostępnego od 2019 standardu Wi-Fi 6. W wyniku tych prac oraz porozumień udało się uzyskać pozwolenie na wykorzystanie pasma częstotliwości 6 GHz (5.925 – 7.125 GHz) dla zastosowań Wi-Fi w połowie 2020, a pierwsze certyfikacje urządzeń zostały zatwierdzone pod koniec tego roku. Oczywiście urządzenia muszą spełniać określone normy transmisji, by nie zakłócać licencjonowanego użycia tego pasma przez Fixed Satellite oraz Microwave Services, CARS (Cable Television Relay Service) czy BAS (Broadcast Auxiliary Services). Znaczenie technologii Wi-Fi w liczbach w roku 2021 można zobaczyć na poniższej grafice opracowanej przez Wi-Fi Alliance. Nawet najnowsza, świeżo wprowadzona na rynek technologia Wi-Fi 6E będzie osiągać wyjątkowe zasięgi z uwagi na ogromne możliwości.

Wartość ekonomiczna rozwiązań Wi-Fi w 2021 roku szacowana jest na 3,3 tryliona dolarów, rocznie szacuje się dostarczenie 4,2 biliona urządzeń obsługujących Wi-Fi, 2,2 biliona w standardzie Wi-Fi 6, a w tym 338 milionów Wi-Fi 6E. Dzięki ponad 500 milionom publicznych access pointów niemal 63% ruchu danych w transmisji mobilnej jest przenoszone na Wi-Fi. W użyciu znajduje się około 16,4 biliona urządzeń obsługujących standardy Wi-Fi, a do tej pory dostarczonych zostało 37,5 biliona urządzeń łącznie.

Na przestrzeni ostatnich kilku lat dynamika zmian w standardach Wi-Fi znacząco wzrosła, dlatego organizacja zajmująca się standaryzacją postanowiła wprowadzić uproszczenie oznaczeń, by użytkownicy bez przeszkód wiedzieli, z czym mają do czynienia. Kolejne standardy zostały określone jako generacje, stąd najnowszy, IEEE 802.11ax nosi numer 6 - Wi-Fi 6. Technologia Wi-Fi 6E, będąca przeniesieniem możliwości wspomnianego standardu z częstotliwości 2,4 i 5 GHz na pasmo 6 GHz jest tak naprawdę rozszerzeniem, Wi-Fi 6. Zatem urządzenia, które obsługują określony standard Wi-Fi, zyskają oznaczenie najwyższej dostępnej generacji, zapewniając zwykle pełną wsteczną kompatybilność.

Dla dodatkowego uproszczenia wprowadzono również wizualne oznaczenia poszczególnych generacji Wi-Fi. Producenci mogą stosować je na nowych produktach, dzięki czemu nawet osoby niezorientowane w pełni w nowych technologiach bez trudu porównają różne urządzenia pod kątem możliwości Wi-Fi.

Nie sposób przybliżać możliwości technologii WiFi 6E nie mając świadomości założeń jego bazy - całkiem świeżego standardu Wi-Fi 6 generacji, który jeszcze nie rozgościł się na dobre na rynku urządzeń sieciowych. Standard IEEE 802.11ax będący bazą dla urządzeń certyfikowanych Wi-Fi 6 zapewnia pojemność, wydajność, zasięg i wydajność na poziomie odpowiadającym współczesnym potrzebom, wykorzystując częstotliwości dostępne dotychczas dla standardów WiFi - 2,4 oraz 5 GHz. WiFi 6 Generacji to także najwyższe standardy bezpieczeństwa i interoperacyjności, przy jednoczesnym niższym zużyciu energii, docenianym także w rozwiązaniach z kategorii IoT, IIoT czy smart house. Rozwiązania te pomagają zapewnić optymalne warunki działania pod kątem wirtualnej rzeczywistości, e-learningu czy medycyny - kluczowych spraw w czasie pandemii, a także komunikacji w dużych skupiskach ludzkich, aplikacji wymagających dużych przepustowości lub bazujących na lokalizacji użytkowników.

Do najważniejszych możliwości, które decydują o wysokich parametrach połączeń w standardzie IEEE 802.11ax, czyli WiFi 6 i 6E należą:

• OFDMA - Orthogonal frequency division multiple access, czyli wielodostęp z ortogonalnym podziałem częstotliwości, który pozwala na efektywne współdzielenie kanałów w celu osiągnięcia większej wydajności sieci i niższego opóźnienia,

• MU-MIMO - Multi-User Multiple input, Multiple Output - pozwala na jednoczesne przesyłanie dużej ilości danych i obsługę większej liczby urządzeń przez access points,

• TWT - Target wake time - docelowy czas wybudzania umożliwia zwiększenie efektywności pracy sieci i oszczędzanie energii,

• 1024-QAM - 1024 quadrature amplitude modulation mode - tryb modulacji pozwalający na jeszcze lepsze wykorzystanie widma do kodowania większej ilości danych wpływający na zwiększenie przepustowości,

• Transmit beamforming - czyli formowanie wiązki pozwala na osiągnięcie jeszcze szybszej transmisji danych w określonym zakresie.

• Kanały o szerokości 160 MHz - wyższa wydajność, niższe opóźnienia,

Połączenie tych standardów z dopracowanym certyfikowanym urządzeniem może pozwolić na osiągnięcie przepustowości nawet 10 Gbps, co przy standardowej dla Wi-Fi 4 prędkości 300 Mbps albo WiFi 5 1 Gbps potrafi zrobić wrażenie.

Wprowadzenie transmisji Wi-Fi na nowe częstotliwości motywowane jest na wiele sposobów, a każdy z nich ma dużą słuszność. Biorąc pod uwagę fakt ogromnej powszechności wykorzystywania urządzeń porozumiewających się zgodnie ze standardami Wi-Fi, zagęszczenie różnych sieci bywa na niektórych obszarach bardzo wysokie, przez co ich wydajność może spadać. Dodatkowo szerokości oraz ilość poszczególnych kanałów na częstotliwościach 2,4 oraz 5 GHz powoli przestają wystarczać, tym bardziej, iż nie we wszystkich rejonach świata są tak samo dostępne.

Problem zyskał na znaczeniu gdy pojawiła się konieczność wykorzystania kanałów o szerokości 80 czy nawet 160 MHz, które w częstotliwościach pasma 2,4 GHz nie są dostępne, a w 5 GHz to jedynie 6 x 80 MHz, 2 x 160 MHz, zaś bez bez DFS - 2 oraz 0. Wykorzystanie pasma o szerokości 1200 MHz umożliwia podział nawet na 7 kanałów o szerokości 160 MHz, 14 - 80 MHz, 29 - 40 MHz czy aż 59 - 20 MHz. Przekłada się to zatem na dużą pojemność, gdzie problemy z zatłoczeniem rozwiązują się błyskawicznie. Access pointy nie konkurują o widmo, tylko dobierają dostępny wolny kanał. Szersze kanały pozwalają na uzyskanie wyższych przepustowości, co w optymalnych sytuacjach pozwala na uzyskanie wielo-gigabitowych połączeń bezprzewodowych do użytkownika końcowego. Dodatkowo pasmo 6 GHz ma być zarezerwowane jedynie dla urządzeń obsługujących standard 802.11ax, w tym OFDMA, MU-MIMO, 1024 QAM, co pozwoli na uzyskanie minimalnych opóźnień rzędu < 1 ms.

Sprzęt obsługujący najnowszy standard Wi-Fi 6E, czy IEEE 802.11ax w paśmie 6 GHz ma zapewniać pełną interoperacyjność. To urządzenia mogące wykorzystać wszystkie możliwości poprzednich generacji Wi-Fi, bazujące na ich elementach. Urządzenia certyfikowane Wi-Fi muszą obsługiwać również najwyższe protokoły bezpieczeństwa. W przypadku najnowszego standardu to WPA3, który ma zapewniać optymalny poziom bezpieczeństwa w oderwaniu od poprzednich standardów. To między innymi niezawodne generowanie haseł, skuteczna ochrona przed atakami czy ciągłe utrzymanie prywatności oraz bezpieczeństwa w sieciach Wi-Fi, stale rozwijane.

Najnowsze urządzenia zostały zaprezentowane na CES 2021 w styczniu. Są to nie tylko routery, ale również urządzenia mobilne czy karty sieciowe obsługujące najnowsze technologie transmisji bezprzewodowej. Pierwsze certyfikowane urządzenia WiFi 6E pojawiły się w sprzedaży już z początkiem 2021 roku, tuż po zatwierdzeniu przez WiFi Alliance. To między innymi pierwszy na świecie smartfon obsługujący WiFi 6E Samsung Galaxy S21 Ultra z układem Broadcom BCM4389 na pokładzie czy routery od Linksys, Asus i TP-Link. Również na polskim rynku można już zakupić urządzenia obsługujące standard Wi-Fi 6E. W zależności od regionu świata oraz dostępnych częstotliwości możliwości urządzeń mogą się różnić. Zapewniają one jednak wyjątkowo dobrą przepustowość i parametry łącza w wielu przypadkach porównywalne z możliwościami dotychczas dostępnymi jedynie przewodowo.

Nowości technologiczne, w tym nowe standardy Wi-Fi są chętnie wybierane przez użytkowników. Normą w dzisiejszych czasach jest zmiana sprzętu komputerowego i urządzeń mobilnych co kilka lat, więc siłą rzeczy w niedalekiej przyszłości technologia WiFi 6E ma szansę się rozpowszechnić, zwłaszcza że oferuje sporo więcej niż jej poprzednicy. Główną zaletą docenianą w urządzeniach ją obsługujących będzie właśnie praca w paśmie, w którym ciężko o zakłócenia innych urządzeń nawet w dużych skupiskach miejskich, nowy wysoki poziom zabezpieczeń sieci, a także pełna kompatybilność wsteczna pozwalająca na stopniowe wprowadzanie urządzeń obsługujących Wi-Fi 6E.

Wielu specjalistów z dziedziny rozwoju sieci twierdzi, że rok 2021 będzie rokiem Wi-Fi 6E.