WiFi 6E - новая технология

Технология WiFi (wireless fidelity), а точнее беспроводная связь, изменила мир и подход к сетям. То, что всего десяток-другой лет назад ассоциировалось с кабелями Ethernet, настольными компьютерами, современными сетевыми устройствами или подобными решениями, сегодня доступно без кабелей практически в каждом устройстве благодаря небольшим модулям, беспроводным сетевым картам и антеннам. По мере роста ожиданий, увеличения числа пользователей, развития сети и скорости обработки данных, развиваются и технологии WiFi.

Стремление простое - обеспечить наилучшую пропускную способность на максимально возможной площади, наименьшую задержку и помехи, а также высокую безопасность. Эти требования становятся все более трудновыполнимыми с ростом числа пользователей и увеличением плотности сети. В соответствии с этими стремлениями были разработаны дополнительные стандарты, включая новейший WiFi 6, или IEEE 802.11ax, и его версию на частоте 6 ГГц, WiFi 6E, объявленную Wi-Fi Alliance.

Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), разрабатывающий сетевые стандарты, параллельно с Wi-Fi Alliance провел работу по расширению стандарта Wi-Fi 6, доступного с 2019 г. В результате этой работы и достигнутых договоренностей в середине 2020 г. частотный диапазон 6 ГГц (5,925 - 7,125 ГГц) был лицензирован для применения Wi-Fi, а в конце этого года были утверждены первые сертификаты устройств. Конечно, устройства должны соответствовать определенным стандартам передачи, чтобы не мешать лицензированному использованию этого диапазона фиксированными спутниковыми и микроволновыми службами, CARS (Релейная служба кабельного телевидения) или BAS (Вспомогательные службы вещания). Важность технологии Wi-Fi в цифрах в 2021 году можно увидеть на приведенном ниже графике, составленном Wi-Fi Alliance. Даже новейшая, только что запущенная технология Wi-Fi 6Eобеспечит исключительное покрытие благодаря своим широким возможностям.

Экономическая стоимость решений Wi-Fi в 2021 году оценивается в 3,3 триллиона долларов, при этом ежегодно поставляется 4,2 триллиона устройств с поддержкой Wi-Fi, 2,2 триллиона устройств Wi-Fi 6 и 338 миллионов устройств Wi-Fi 6E. При наличии более 500 миллионов публичных точек доступа почти 63% трафика мобильных данных передается по Wi-Fi. В настоящее время используется около 16,4 триллиона устройств, поддерживающих стандарты Wi-Fi, а всего на сегодняшний день поставлено 37,5 триллиона устройств.

За последние несколько лет темпы изменения стандартов Wi-Fi значительно возросли, поэтому организация по стандартизации решила упростить обозначения, чтобы пользователи могли легко понять, с чем они имеют дело. Последующие стандарты стали называться поколениями, поэтому последний стандарт IEEE 802.11ax имеет номер 6 - Wi-Fi 6. Технология Wi-Fi 6E, которая переносит возможности вышеупомянутого стандарта из диапазонов 2,4 и 5 ГГц в диапазон 6 ГГц, фактически является продолжением Wi-Fi 6. Таким образом, устройства, поддерживающие определенный стандарт Wi-Fi, получают наивысшее доступное обозначение поколения, что обычно обеспечивает полную обратную совместимость.

Для большей простоты также введено визуальное кодирование для каждого поколения Wi-Fi. Производители могут использовать их на новых продуктах, чтобы даже те, кто не совсем разбирается в новых технологиях, могли легко сравнить различные устройства по возможностям Wi-Fi.

Невозможно описать возможности технологии Wi-Fi 6E, не зная ее основы - совершенно нового, 6-го поколения стандарта Wi-Fi, который еще не успел зарекомендовать себя на рынке сетевых устройств. Стандарт IEEE 802.11ax, на базе которого работают сертифицированные устройства Wi-Fi 6, обеспечивает емкость, производительность и дальность действия на уровне, отвечающем современным потребностям, используя частоты, доступные до сих пор для стандартов WiFi - 2,4 и 5 ГГц. WiFi 6-го поколения также означает высочайшие стандарты безопасности и совместимости, а также более низкое энергопотребление, что также ценится в решениях из категории IoT, IIoT или "умный дом". Эти решения помогают обеспечить оптимальные условия работы в условиях виртуальной реальности, электронного обучения или медицины - ключевых вопросов во времена пандемий, а также коммуникации при большом скоплении людей, приложений, требующих высокой пропускной способности или основанных на местоположении пользователей.

Ключевые возможности, определяющие высокую производительность соединений IEEE 802.11ax, или WiFi 6 и 6E, включают:

- OFDMA - множественный доступ с ортогональным частотным разделением, который позволяет эффективно разделять каналы для достижения более высокой производительности сети и меньшей задержки,

- MU-MIMO - Multi-User Multiple input, Multiple output - позволяет одновременно передавать большие объемы данных и поддерживать большее количество устройств точками доступа,

- TWT - Target wake time - позволяет повысить эффективность сети и экономить электроэнергию,

- 1024-QAM - 1024 режима квадратурной амплитудной модуляции - режим модуляции, позволяющий еще лучше использовать спектр для кодирования больших объемов данных, увеличивая пропускную способность,

- Формирование луча передачи - формирование луча позволяет добиться еще более быстрой передачи данных в заданном диапазоне.

- Каналы шириной 160 МГц - более высокая эффективность, меньшая задержка,

Сочетание этих стандартов с усовершенствованным сертифицированным устройством позволяет достичь пропускной способности до 10 Гбит/с, что впечатляет по сравнению со стандартной скоростью Wi-Fi 4 в 300 Мбит/с или WiFi 5 в 1 Гбит/с.

Внедрение передачи Wi-Fi на новых частотах мотивируется многими способами, и каждый из них очень уместен. Учитывая тот факт, что использование устройств, взаимодействующих в соответствии со стандартами Wi-Fi, очень распространено, плотность различных сетей может быть очень высокой в некоторых районах, что может снизить их производительность. Кроме того, ширина и количество отдельных каналов на частотах 2,4 и 5 ГГц постепенно перестают быть достаточными, тем более что они не одинаково доступны во всех частях мира.

Проблема приобрела актуальность, когда возникла необходимость использования каналов шириной 80 или даже 160 МГц, которых нет в диапазоне 2,4 ГГц, а в диапазоне 5 ГГц есть только 6 х 80 МГц, 2 х 160 МГц, а без DFS - 2 и 0. Использование полосы 1200 МГц позволяет разделить сеть даже на 7 каналов шириной 160 МГц, 14 - 80 МГц, 29 - 40 МГц или целых 59 - 20 МГц. Это означает высокую пропускную способность, при которой проблемы с перегрузками решаются в мгновение ока. Точки доступа не конкурируют за спектр, а выбирают доступные свободные каналы. Более широкие каналы обеспечивают более высокую пропускную способность, что в оптимальных ситуациях позволяет создавать многогигабитные беспроводные соединения с конечным пользователем. Кроме того, диапазон 6 ГГц будет зарезервирован только для устройств с поддержкой стандарта 802.11ax, включая OFDMA, MU-MIMO, 1024 QAM, обеспечивая минимальную задержку < 1 мс.

Ожидается, что оборудование, поддерживающее новейший стандарт Wi-Fi 6E, или IEEE 802.11ax в диапазоне 6 ГГц, обеспечит полную совместимость. Это устройства, которые могут использовать все возможности предыдущих поколений Wi-Fi, исходя из своих компонентов. Устройства, сертифицированные по стандарту Wi-Fi, также должны поддерживать самые высокие протоколы безопасности. В случае с последним стандартом, это WPA3, который должен обеспечить оптимальный уровень безопасности, отличный от предыдущих стандартов. Это включает в себя надежную генерацию паролей, эффективную защиту от атак или постоянное поддержание конфиденциальности и безопасности в сетях Wi-Fi, которые постоянно совершенствуются.

Новейшие устройства были представлены на выставке CES 2021 в январе. Это не только маршрутизаторы, но и мобильные устройства или сетевые карты, поддерживающие новейшие технологии беспроводной передачи данных.

Первые сертифицированные устройства WiFi 6E уже появились в продаже в начале 2021 года, вскоре после одобрения WiFi Alliance. Среди них первый в мире смартфон с поддержкой WiFi 6E - Samsung Galaxy S21 Ultra с чипом Broadcom BCM4389 на борту или маршрутизаторы от Linksys, Asus и TP-Link. Также на польском рынке уже можно приобрести устройства, поддерживающие стандарт Wi-Fi 6E. В зависимости от региона мира и доступных частот, возможности устройств могут различаться. Однако они обеспечивают исключительно хорошую пропускную способность и параметры соединения во многих случаях сравнимы с теми, которые до сих пор были доступны только по проводам.

Технологические инновации, включая новые стандарты Wi-Fi, охотно принимаются пользователями. В наше время нормой является смена компьютерной техники и мобильных устройств каждые несколько лет, поэтому неизбежно в ближайшем будущем технология WiFi 6E имеет шанс получить широкое распространение, тем более что она предлагает гораздо больше, чем ее предшественники. Основным преимуществом, которое оценят устройства с его поддержкой, станет работа в диапазоне, где сложно создать помехи для других устройств даже в больших городских районах, новый высокий уровень безопасности сети, а также полная обратная совместимость, позволяющая постепенно внедрять устройства с поддержкой Wi-Fi 6E.

Многие эксперты по развитию сетей говорят, что 2021 год станет годом Wi-Fi 6E .