Mój koszyk

Jezyk:

Waluta:

Biuletyn E-mail

Wi-Fi 6 (802.11ax) - standard sieci bezprzewodowej

Wi-Fi 6 lub IEEE 802.11ax to standard IEEE opracowany przez stowarzyszenie Wi-Fi Alliance dla sieci bezprzewodowych (WLAN). Działa w pasmach 2,4 GHz i 5 GHz, z rozszerzoną wersją Wi-Fi 6E, która dodaje pasmo 6 GHz. Jest to aktualizacja standardu Wi-Fi 5 (802.11ac) z ulepszeniami zapewniającymi lepszą wydajność w zatłoczonych miejscach. Wi-Fi 6 pokrywa częstotliwości w pasmach zwolnionych z licencji od 1 do 7,125 GHz, w tym powszechnie używane pasma 2,4 GHz i 5 GHz, a także szersze pasmo 6 GHz.

Celem tego standardu jest zwiększenie szybkości transmisji danych w zatłoczonych miejscach, takich jak biura i centra handlowe. Dzięki modulacji 1024-QAM, symbol przenosi 10 bitów zamiast 8, co pozwala uzyskać prędkości wyższe aż o 37% od tych osiąganych przy zastosowaniu modulacji 256-QAM w standardzie 802.11ac, natomiast całkowita prędkość sieci wzrasta o 300%, zwiększając jej wydajność i zmniejszając opóźnienia o 75%. Czterokrotne zwiększenie całkowitej przepustowości jest możliwe dzięki wyższej wydajności widmowej.

Główną cechą w Wi-Fi 6 (802.11ax) jest technologia modulacji cyfrowej zwaną OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access – ortogonalne multipleksowanie w dziedzinie częstotliwości), która działa podobnie jak połączenie technologii komórkowej z Wi-Fi. Zapewnia lepsze wykorzystanie widma, lepszą kontrolę mocy w celu uniknięcia zakłóceń oraz ulepszenia, takie jak 1024-QAM, MIMO i MU-MIMO dla większych prędkości. Wprowadzono także ulepszenia w zakresie niezawodności, takie jak niższe zużycie energii i protokoły bezpieczeństwa, takie jak docelowy czas budzenia i WPA3.

Rys. 1. Idea transmisji w standardzie Wi-Fi 5 oraz Wi-Fi 6

Dzięki OFDMA wielu klientów jest przypisanych do różnych pojedynczych zasobów w dostępnym widmie. W ten sposób kanał 80 MHz można podzielić na wiele jednostek zasobów, dzięki czemu wielu klientów jednocześnie otrzymuje różne typy danych w tym samym widmie.

Do obsługi OFDMA standard 802.11ax potrzebuje cztery razy więcej podnośnych niż standard 802.11ac. W szczególności dla kanałów 20, 40, 80 i 160 MHz standard 802.11ax ma odpowiednio 256, 512, 1024 i 2048 podnośnych. Ponieważ dostępne szerokości pasma nie uległy zmianie, a liczba podnośnych wzrosła czterokrotnie, odstępy podnośnych zmniejszają się o ten sam współczynnik. Wprowadza to symbole OFDM, które są czterokrotnie dłuższe. W standardzie 802.11ac transmisja symbolu OFDM trwa 3,2 mikrosekundy. W standardzie 802.11ax zajmuje to 12,8 mikrosekundy (czasy podane w obu przypadkach bez przerw ochronnych - czasy przerw ochronnych OFDMA mogą być dynamicznie dostosowywane w zależności od warunków radiowych).

Wi-Fi 6 (802.11ax) wprowadza kilka kluczowych ulepszeń w stosunku do 802.11ac. Obsługuje pasma częstotliwości od 1 GHz do 6 GHz. Dlatego też, w przeciwieństwie do 802.11ac, 802.11ax działa również w nielicencjonowanym paśmie 2,4 GHz. Wi-Fi 6E wprowadza pracę na częstotliwościach 6 GHz lub bliskich oraz super szerokie kanały 160 MHz. Zakresy częstotliwości, jakie te kanały mogą zajmować i liczba tych kanałów zależy od kraju, w którym działa sieć Wi-Fi 6.

Szybkości transmisji dla poszczególnych pasm:

Protokół	Częstotliwość [GHz]	Pasmo [MHz]	Szybkość transmisji strumieniowej [Mbit/s]	Dopuszczalne strumienie MIMO	Rodzaj modulacji	Zasięg wewnątrz [m]	Zasięg na zewnątrz [m]
802.11ax (Wi-Fi 6, Wi-Fi 6E)	2.4, 5, 6	20 40 80 80 + 80	Do 1147 Do 2294 Do 4804 Do 9608	8	UL/DL MU-MIMO OFDMA (1024-QAM)	~30	~120

Najważniejsze cechy wyróżniające standard 802.11ax w stosunku do 802.11ac:

Funkcja	802.11ac	802.11ax	Opis
OFDMA	Niedostępne	Centralnie sterowany dostęp do medium z dynamicznym przydziałem. Szerokość pasma zajmowana przez pojedynczą transmisję OFDMA mieści się w przedziale od 2,03125 MHz. Szerokość pasma 80 MHz.	OFDMA segreguje widmo w jednostkach zasobów czasowo-częstotliwościowych (RU - jednostek zasobów). Centralna jednostka koordynująca (punkt dostępowy w standardzie 802.11ax) przydziela RU do odbioru lub transmisji do powiązanych stacji. Dzięki centralnemu szeregowaniu jednostek RU można uniknąć narzutu związanego z rywalizacją, co zwiększa wydajność w scenariuszach gęstych wdrożeń.
MIMO dla wielu użytkowników (MU-MIMO)	Dostępne w kierunku łącza w dół	Dostępne w kierunku łącza w dół i w górę	OFDMA rozdziela odbiorniki na różne jednostki zasobów RU w przypadku MU-MIMO urządzenia są rozdzielane na różne strumienie przestrzenne. W standardzie 802.11ax można jednocześnie używać technologii MU-MIMO i OFDMA. Aby umożliwić transmisje MU łącza w górę, punkt dostępowy AP transmituje nową ramkę kontrolną (Trigger), która zawiera informacje o planowaniu (przydziały RU dla stacji, schemat modulacji i kodowania (MCS), który będzie używany dla każdej stacji). Ponadto Trigger zapewnia również synchronizację transmisji łącza w górę, ponieważ transmisja rozpoczyna SIFS po zakończeniu Triggera.
Dostęp losowy oparty na wyzwalaczach	Niedostępne	Umożliwia realizację transmisji UL OFDMA przez stacje, którym nie przydzielono bezpośrednio RU (jednostek zasobów).	W ramce wyzwalającej punkt AP określa informacje o planowaniu kolejnej transmisji UL MU. Można jednak przypisać kilka jednostek RU do dostępu losowego. Stacje, do których nie przypisano bezpośrednio RU, mogą wykonywać transmisje w ramach RU przypisanych do dostępu losowego. W celu zmniejszenia prawdopodobieństwa kolizji (tj. sytuacji, gdy dwie lub więcej stacji wybiera do transmisji tą samą RU), poprawka do standardu 802.11ax określa specjalną procedurę wycofywania OFDMA. Dostęp losowy jest korzystny przy przesyłaniu raportów o stanie bufora, gdy punkt dostępowy AP nie ma informacji o oczekującym ruchu UL na stacji.
Ponowne wykorzystanie częstotliwości przestrzennej	Niedostępne	Kolorowanie umożliwia urządzeniom odróżnienie transmisji we własnej sieci od transmisji w sieciach sąsiednich. Adaptacyjne progi mocy i czułości umożliwiają dynamiczną regulację mocy nadawania i progu detekcji sygnału w celu zwiększenia ponownego wykorzystania przestrzeni.	Bez możliwości ponownego wykorzystania przestrzeni, urządzenia odmawiają jednoczesnej transmisji z transmisjami trwającymi w innych, sąsiednich sieciach. Dzięki podstawowemu kolorowaniu zestawu usług (kolorowanie BSS) transmisja pomaga otaczającym urządzeniom podjąć decyzję, czy jednoczesne korzystanie z medium bezprzewodowego jest dozwolone. Stacja może uznać medium bezprzewodowe za wolne i rozpocząć nową transmisję nawet jeśli wykryty poziom sygnału z sąsiedniej sieci przekracza próg detekcji dotychczasowego sygnału, pod warunkiem, że moc nadawania nowej transmisji zostanie odpowiednio zmniejszona.
NAV (próbkowanie pasma)	Pojedynczy NAV	Dwa NAVy	W scenariuszach gęstego wdrożenia wartość NAV ustawiona przez ramkę pochodzącą z jednej sieci może zostać łatwo zresetowana przez ramkę pochodzącą z innej sieci, co prowadzi do nieprawidłowego zachowania i kolizji. Aby tego uniknąć, każda stacja 802.11ax będzie utrzymywać dwa oddzielne NAV — jeden NAV jest modyfikowany ramkami pochodzącymi z sieci, z którą jest powiązana stacja, drugi NAV jest modyfikowany ramkami pochodzącymi z nakładających się sieci.
Docelowy czas budzenia (TWT)	Niedostępne	TWT zmniejsza zużycie energii i rywalizację o dostęp do medium.	TWT to koncepcja rozwinięta w standardzie 802.11ah. Umożliwia wybudzanie urządzeń w innych okresach niż okres transmisji sygnału nawigacyjnego. Ponadto punkt dostępowy może grupować urządzenia w różne okresy TWT, zmniejszając w ten sposób liczbę urządzeń rywalizujących jednocześnie o medium bezprzewodowe.
Podział	Fragmentacja statyczna	Fragmentacja dynamiczna	W przypadku fragmentacji statycznej wszystkie fragmenty pakietu danych mają jednakową wielkość, z wyjątkiem ostatniego fragmentu. W przypadku fragmentacji dynamicznej urządzenie może zapełnić dostępne jednostki RU innymi możliwościami transmisji aż do dostępnego maksymalnego czasu trwania. Zatem dynamiczna fragmentacja pomaga zmniejszyć obciążenie.
Czas trwania przerwy ochronnej	0.4, 0.8 µs	0.8, 1.6, 3.2 µs	Wydłużone czasy trwania przerwy ochronnej pozwalają na lepszą ochronę przed rozprzestrzenianiem się opóźnienia sygnału, które ma miejsce w środowiskach zewnętrznych.
Czas trwania symbolu	3.2 µs	12.8 µs	Ponieważ odstęp podnośnych zmniejsza się czterokrotnie, czas trwania symbolu OFDM zwiększa się również czterokrotnie. Wydłużony czas trwania symboli pozwala na większą wydajność.