Що потрібно знати про Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac)
У цій статті коротко описано стандарт, висвітлюючи ключові зміни та функції порівняно з попереднім стандартом Wi-Fi 4 (IEEE 802.11n).
Остаточну версію специфікації IEEE 802.11ac було затверджено в січні 2014 року. Тож, які переваги та ключові особливості стандарту 802.11ac?
Робота бездротового трафіку відбувається в частотному діапазоні 5 ГГц;
Збільшена швидкість і продуктивність бездротової мережі передачі даних;
Збільшена ширина каналу;
Збільшена кількість просторових потоків;
Нова та більш ефективна модуляція сигналу;
Підтримка технології Multi-User MIMO;
Підтримка технології Beamforming.
Використання частотного діапазону 5 ГГц
Стандарт бездротового зв'язку 802.11ac використовує лише частотний діапазон 5 ГГц (стандарт 802.11n працює в діапазонах 2,4 і 5 ГГц).
Через велику кількість пристроїв, що працюють у діапазоні 2,4 ГГц, сигнал у діапазоні 5 ГГц менш схильний до різних типів перешкод. Використання діапазону 5 ГГц забезпечує більш вільний радіочастотний спектр, що забезпечує більш стабільне та швидке з'єднання.
Значне збільшення швидкості передачі даних
Гігабітні швидкості по Wi-Fi! Раніше це здавалося недосяжним, але тепер стало реальністю.
Стандарт 802.11ac декларує максимальну теоретичну швидкість з'єднання до 7 Гбіт/с.
Стало можливим значно збільшити швидкість передачі даних за рахунок збільшення ширини каналу до 80 МГц, збільшення кількості просторових потоків і підтримки нової модуляції 256-QAM.
Збільшення ширини каналу до 80 МГц
Відповідно до стандарту 802.11ac, ширина бездротового каналу для передачі сигналу збільшена до 80 МГц (опціонально* ширину каналу можна розширити до 160 МГц).
Подвійна ширина каналу (порівняно з 802.11n, який використовує ширину каналу до 40 МГц) забезпечує вищу швидкість передачі даних та покращену пропускну здатність.
Збільшення кількості просторових потоків
Попередній стандарт 802.11n дозволяв до 4 просторових потоків, тоді як 802.11ac збільшив це число до 8 (опціонально*).
Коли радіосигнал передається одночасно з різних антен, передача повинна здійснюватися через окремі просторові потоки, щоб уникнути колізій.
Технологія MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) дозволяє одночасно приймати/передавати кілька потоків даних через кілька антен. Чим більше просторових потоків, тим більше антен потрібно для їх передачі та прийому. Чим більше антен використовує пристрій для одночасної роботи на передачу/прийом, тим вище максимальна швидкість передачі даних.
Підтримка нової модуляції 256-QAM високої щільності
Нова та більш продуктивна система модуляції 256-QAM у стандарті 802.11ac забезпечує збільшення пропускної здатності бездротової мережі.
Модуляція 256-QAM порівняно з 64-QAM (у стандарті 802.11n) значно (приблизно до 25%) збільшує швидкість передачі даних.
Наприклад, у стандарті 802.11ac з шириною каналу 40 МГц, з використанням 1 просторового потоку та модуляції 256-QAM, максимальна швидкість у каналі становить 200 Мбіт/с, а в 802.11n з тими ж параметрами, але модуляцією 64-QAM — 150 Мбіт/с.
Знаючи ширину каналу, кількість просторових потоків і тип модуляції, що використовується пристроєм, ви можете дізнатися максимально можливу теоретичну швидкість передачі даних у кожному випадку.
Нижче наведена таблиця максимальних швидкостей передачі даних стандарту 802.11ac залежно від різних параметрів: типу модуляції, швидкості кодування, кількості просторових потоків, ширини каналу (20/40/80/160 МГц).
Наприклад, ми можемо розрахувати максимальну теоретичну швидкість, яку може забезпечити стандарт 802.11ac.
На одному просторовому потоці, з шириною каналу 160 МГц і модуляцією 256-QAM, максимальна теоретична швидкість становить 867 Мбіт/с. Стандарт 802.11ac опціонально* підтримує 8 просторових потоків. Помножте 867 Мбіт/с на 8, і ви отримаєте значення швидкості близько 7 Гбіт/с, що значно перевищує максимальну теоретичну швидкість для 802.11n (вона становить 600 Мбіт/с при використанні 4 просторових потоків, кожен з яких працює на швидкості 150 Мбіт/с).
Підтримка технології MU-MIMO
Технологія MIMO, реалізована в стандарті 802.11n, дозволяє одночасно приймати/передавати дані між пристроями в мережі. Але в певний момент часу лише один пристрій може приймати та надсилати дані, тоді як інші чекають своєї черги. Стандарт 802.11ac значно покращує цю ситуацію. У рамках стандарту було реалізовано технологію Multi-User Multiple-Input, Multiple-Output (MU-MIMO).
MU-MIMO створює багатопотоковий канал передачі, в якому інші пристрої не чекають своєї черги.
Пристрої з підтримкою MU-MIMO можуть одночасно передавати до чотирьох потоків даних (до чотирьох клієнтів). Це дозволяє більш ефективно використовувати бездротову мережу та зменшує затримку, яка виникає при значному збільшенні кількості клієнтів у мережі.
Низьке енергоспоживання
Ефективне використання енергії. Чіпи стандарту 802.11ac передбачають економне споживання енергії під час передачі даних.
Підтримка технології Beamforming
Стандарт 802.11ac має опціональну* підтримку технології формування спрямованого сигналу Beamforming (іноді її називають Transmit Beamforming або адаптивною технологією спрямованої дії Tx Beamforming).
Ця технологія вирішує проблему падіння потужності сигналу, викликаного його відбиттям від різних об'єктів та поверхонь.
Технологія формування спрямованого сигналу могла використовуватися в рамках стандарту 802.11n. Проте на той час вона не була стандартизована і зазвичай некоректно працювала з пристроями різних виробників.
Технологія Beamforming працює наступним чином:
Радіосигнали, отримані від клієнтів, допомагають точці доступу визначити їх місцезнаходження. Ця інформація використовується для розрахунку та формування вузькоспрямованого сигналу (у звичайному режимі сигнал від приймача поширюється рівномірно в усіх напрямках, але з технологією Beamforming він спрямовується у строго визначеному напрямку, що досягається за рахунок використання кількох антен).
Технологія Beamforming дозволяє ефективніше використовувати пропускну здатність, що є перевагою для потокової передачі музики та відео, ігор або додатків, дуже чутливих до пропускної здатності та затримок.
Також реалізовано сумісність пристроїв із підтримкою Beamforming. Тепер, якщо один пристрій підтримує Beamforming, а інший — ні, вони все одно можуть працювати разом, хоча раніше це було неможливо.
* — Опціональна підтримка означає, що в рамках стандарту ця функція може застосовуватися не до всіх пристроїв.
Друга редакція 802.11ac (Wave 2)
Ця ревізія базується на попередній версії, але з деякими суттєвими змінами, а саме:
Збільшено продуктивність з
1,3 Гбіт/сдо2,34 Гбіт/с;Додано підтримку Multi-User MIMO (MU-MIMO) з чотирма просторовими потоками;
Ширина каналу збільшена до
160 МГц; одночасно використовуються вісім стандартних каналів шириною20 МГц; цей режим займає вдвічі більшу смугу, що для деяких пристроїв, які не підтримують розширений набір каналів, призводить до неможливості організації мереж, що не перетинаються, в ефірі; канали160 МГцнасправді актуальні для клієнтів, які мають їхню підтримку та працюють у чистому радіоефірі 5 ГГц;Збільшено кількість каналів у діапазоні 5 ГГц.
Важливо
Усі швидкості, згадані в цій статті, є максимально теоретично досяжними. Фактичні максимальні швидкості для 802.11ac будуть нижчими, ніж зазначено на пристрої. Продуктивність пристрою в кожному випадку залежатиме від використовуваного обладнання, наявності інших бездротових пристроїв, конфігурації приміщення та інших факторів, що впливають на Wi-Fi мережі. Орієнтовно, маршрутизатор із заявленою швидкістю бездротового зв'язку до 876 Мбіт/с передаватиме дані не швидше, ніж 400 Мбіт/с.
Примітка
Стандарт 802.11ac має зворотну сумісність з попередніми стандартами бездротового зв'язку. У змішаних мережах (де використовуються пристрої різних стандартів 802.11 a/b/g/n), усі пристрої працюватимуть незалежно від того, яку версію стандарту вони підтримують.
Слід сказати кілька слів про особливості використання частотного діапазону 5 ГГц.
Дальність сигналу (зона покриття) в частотному діапазоні 5 ГГц менша, ніж у частотному діапазоні 2,4 ГГц.
Якщо ви плануєте перевести свою існуючу бездротову мережу 2,4 ГГц на 5 ГГц без втрати покриття, знадобиться більше точок доступу (обладнання 802.11ac зазвичай розміщується щільніше, ніж пристрої старих стандартів).
У частотному діапазоні 5 ГГц спостерігається більше затухання сигналу електромагнітної хвилі в різних перешкодах. Тому зменшення зони покриття особливо помітне в міських умовах та в приміщеннях. Наприклад, суцільні дерев'яні двері знижують рівень сигналу приблизно на
6 дБв діапазоні 2,4 ГГц і на10 дБв діапазоні 5 ГГц.
Докладніше читайте у статті Що впливає на Wi-Fi мережі? Можливі джерела перешкод.