Следующее поколение Wi-Fi — кратко о 802.11ac

В конце прошлого года 802.11n окончательно подмял под себя (как минимум в плане поставок чипсетов) все предыдущие стандарты Wi-Fi — некоторые эксперты озвучивали цифры порядка 70%. Распробовав высоких скоростей публика хочет больше, и в наследники прочат 802.11ac, обещая до гигабитные скорости. Давайте разберемся, что же мы получим на самом деле.

Что со скоростью?

802.11n использовал следующее для увеличения пропускной способности:

• Оптимизированные механизмы модуляции и передачи пакетов позволяли «прорваться» с 54Mbps до ~75Mbps
• Затем включался Channel Bonding — каналы шириной 40Mhz (в два раза шире традиционных 22Mhz) обеспечивали удвоение скорости — до 150Mbps.
• Затем включался механизм Multiple Spatial Streams, коих по стандарту может быть до четырех, что позволяет достичь в теории 150*4 = 600Mbps

802.11ac собирается «догнать и перегнать» следующими способами:

• Каналы шириной 80Mhz и 160Mhz, что позволяет моментально удвоить/учетверить результаты 802.11n.
• Максимальное число Spatial Streams увеличили до 8, что позволяет еще раз удвоить скорости.
• Оптимизация модуляции и методов передачи пакетов позволяет выжать еще немного ресурса и добиться того, что высокие скорости будут доступны не только в радиусе 4м от точки доступа.

Итого, сложив все факторы, мы можем получить скорость в теории в восемь с лишним раз превышающую показатели 802.11n — порядка 5Gbps. Маркетологи ликуют, пипл хавает. На практике, же, такая скорость практически недостижима:

• Новые каналы уже не вписываются в диапазон 2.4Ghz, поэтому 802.11ac будут работать только в 5Ghz. Но и в 5Ghz не все так просто. В той же Европе беспроблемно можно работать только на первых четырех каналах: 36/40/44/48 — на остальных необходимо включать DFS/TPC (сосуществование с радарами), что исключает возможность построения мало-мальски надежной сети. А в эти 4 канала влезет только 1 канал 802.11ac, да и то «всего-то» на 80Mhz. В качестве упражнения попробуйте посчитать сколько 160Mhz-каналов впишется в весь диапазон 5Ghz в разных регионах. Некоторые надежды возлагают на 802.11ad — версию стандарта, работающую в 60Ghz, где мегагерц доступно побольше, но этот частотный диапазон пока четко оформлен только в США, и дальность связи в нем измеряется десятками метров (что очень неплохо для того, чтобы сбросить видео с телефона на телевизор или пользования беспроводной мышкой, но не для серьезных сетей). Так что, делим скорость пополам.
• 8 Spatial Streams требуют радиомодуля с 8 антеннами и подходящей обстановки (чтобы все 8 потоков в итоге сошлись на клиенте). Как будет выглядеть Dual-Radio точка доступа с 8x8:8 MIMO (16 антенн при Dual Radio!) остается только гадать. :) Мобильные устройства, скорее всего, не пойдут дальше 4x4:4 из-за необходимости экономить электроэнергию и пространство в корпусе. Так что, режем скорость еще пополам.

Итого получаем максимум удвоение скоростей 802.11n — что само по себе все равно не плохо.

Почему же мы все равно перейдем на 802.11ac?

Помимо скоростей, 802.11ac предлагает два ключевых улучшения:

• Beamforming — возможность динамически менять диаграмму направленности антенн (что реально для антенной решетки из 8 элементов). В идеале, это обозначает, что зона покрытия точки доступа оптимально подстраивается под текущее расположение клиентов. Beamforming не нов для Wi-Fi, его даже сделали частью стандарта 802.11n. Но частью опциональной! В 802.11ac он станет частью обязательной. Пока неясно как именно будет работать Beamforming в 802.11ac и будет ли от него в итоге хоть какая-то польза, но совершенно очевидно, что вводится он для максимизации эффекта следующего (и основного) улучшения.
• В 802.11ac наконец-то появится MU-MIMO! Сети Wi-Fi — полудуплексные: пока один передает — остальные слушают. Пакеты передаются последовательно — в один момент времени передается один пакет. Если по «трубе» в 450Mbps (802.11n 3x3:3 MIMO) идет поток в 1Mbps — используется 1/450 полосы пропускания. Если при этом прибывают данные для другого клиента — использовать незадействованную полосу пропускания не удастся. В итоге толку от сверхвысоких скоростей 802.11n в сетях с большим количеством небыстрых клиентов (т.е. корпоративных) очень мало. MU-MIMO позволяет разбить «трубу» на несколько «трубок меньшего диаметра» и передавать данные по ним параллельно. Эта технология хорошо известна телекомщикам. Пока что, говорят о двух вариантах реализации MU-MIMO в 802.11ac: SDMA (Space Division Multiple Access) позволяет передавать данные разным клиентам по разным Spatial Streams (вот где нужен Beamforming!), Downlink MIMO позволяет разбить поднесущие OFDM на группы, и динамически (вроде-бы) выделять каждому клиенту нужное число поднесущих. Таким образом, даже если на точке доступа будут сидеть клиенты 2x2:2 MIMO — все равно можно будет использовать весь потенциал «трубы».

Итого

Как видно, даже если ограничить максимальную скорость одним Gbps, стандарт 802.11ac обещает существенные выгоды как для домашних (высокие скорости), так и для корпоративных сетей (эффективная утилизация этих самых высоких скоростей в сетях с большим числом клиентов). Кроме того, для поддержки новых радиорежимов нужно целиком и полностью менять все оборудование, что обещает существенные выгоды вендорам и интеграторам — все довольны, в общем :) В настоящее время ожидается, что стандарт будет ратифицирован в конце 2012/начале 2013 года, однако наболее оптимистично настроенные вендоры уже представили чипсеты и продукты на их основе на CES-2012. Уготована ли 802.11ac судьба 802.11n, принятого на несколько лет позже, чем ожидалось, покажет время. Ждем-с.

UPD: Появилось первое железо и тесты