Гігабітний Wi-Fi у Росії

Недавній анонс про виділення додаткових частот 5650-5850 МГц для внутріофісного використання мережами Wi-Fi обрадував нас новими можливостями, що відкрилися перед користувачами бездротових мереж. Майже рік тому Наказ Мінкомзв’язку № 129 від 22.04.2015 зняв обмеження для обладнання стандарту 802.11 ас на використання каналів 80 і 160МГц, однак виділений під ці рішення спектр не дозволяв отримувати максимальні швидкості.

wi-fi
Зображення вище показує ситуацію в діапазоні 5ГГц в США. Що ж у Росії?

У відповідності зі стандартом Wi-Fi 802.11 ас використовує діапазон 5ГГц. В Росії з листопада 2014 року (Рішення ГКРЧ 14-29-01 від 20.11.2014) для внутріофісного використання технологією Wi-Fi визначений діапазон 5150-5350 МГц або 8 каналів по 20МГц (канали 36-64). Діапазон 5650-5825 МГц (канали 132-161) відкритий для повітряних суден, що перебувають у польоті на висоті не нижче 3000 м. Нове Рішення ГКРЧ удвічі збільшує діапазон, доступний для Wi-Fi всередині приміщень.

Одночасно для діапазонів 5150-5350 МГц і 5650-5850 МГц (канали 36-64, 132-165) анонсована підвищена вдвічі допустима потужність випромінювання: тепер вона становить 10 мВт на 1 МГц. Для широких каналів в 80 і 160МГц наявне обмеження в 5 мВт/МГц означало досить низьку ЭИИМ на точках доступу.
Але і для мереж 802.11 n, що використовують канали 20 і 40МГц додаткова потужність – це поліпшення для промислових і складських приміщень з високими стелями, і металевими конструкціями, в яких були потрібні вузьконаправлені антени, які надають велике фокусування сигналу і не укладаються в обмеження по ЭИИМ в 200мВт.

802.11 ас дозволяє використання каналів 20, 40, 80 і 160 МГц. При цьому канали в 20, 40 і 80 МГц використовують безперервний діапазон, а для каналу в 160МГц можуть підсумовуватися 2 по 80МГц. Швидкості передачі змінюються пропорційно ширині каналу. У 200МГц доступного раніше спектру укладається лише один канал шириною 160МГц, що робить неможливим створення суцільного покриття гігабітним Wi-Fi з максимальними характеристиками. Хорошою практикою є використання 3х частотних каналів для створення безперервного покриття. Сусідні точки повинні налаштовуватися на різні канали щоб не створювати внутрішньоканальні перешкод. При високому рівні перешкод співвідношення сигнал-шум знижується, а воно є основним фактором при виборі швидкості підключення до точки доступу та клієнтського пристрою.

У поточній ситуації для створення мережі гігабітного Wi-Fi всередині приміщень в Росії доступно 8/4/2/1 канал 20/40/80/160МГц. Для порівняння, в США зараз у 5ГГц доступно 22/10/5/1 каналу за 20/40/80/160МГц. Йдуть роботи по збільшенню доступного спектру до 34/16/8/3 каналів. Після опублікування нового Рішення ГКРЧ у нас буде 17/8/4/2 каналу за 20/40/80/160МГц. Тепер з’являються цікаві варіанти радіо планування мережі 802.11 ас.

Доступні швидкості передачі 802.11 ас у порівнянні з 802.11 n в залежності від ширини каналу, кількості просторових потоків, підтримуваних клієнтом, і швидкості підключення представлені нижче:

швидкості підключенняУ відповідності зі стандартом точки доступу 802.11 ас підтримують до 8 просторових потоків (ПП). При цьому клієнтські пристрої на практиці поки обмежені 3 просторовими потоками. Додаткові просторові потоки на точці доступу існують для реалізації MU-MIMO – ключовий інновації 802.11 ас. Це революційна зміна похитнуло принцип, непорушно існував багато років, визначає комунікацію з одним клієнтом в одиницю часу. Здатність одночасно підключатися до декількох клієнтам (до 4х в теорії) дозволяє відразу в кілька разів збільшити загальну швидкість передачі в Wi-Fi мережі. Даний метод складний в реалізації, працює не завжди, т. к. пристрої повинні бути розташовані «зручно» для точки доступу, проте його реалізація винагороджує істотним збільшенням пропускної здатності.

Уявімо максимальний сценарій, в якому точка і клієнти використовують канал в 160МГц, радиосреда ідеальна, клієнти знаходяться в межах 2-3м від точки доступу для використання 256-QAM, вони зручно розташовані для MU-MIMO. Для максимізації сумарної пропускної спроможності один з клієнтів підтримує 4 просторових потоків (наприклад, це точка доступу). У такій комбінації теоретично ми можемо отримати розтиражовані 6.9 ГБ/с:
— 1 клієнт з 4ПП – 3.47 Гб/с
— 1 клієнт з 2ПП – 1.73 Гб/с
— 2 клієнта з 1ПП – за 867Мб/з

Звичайно, цей сценарій реалізовується в життя. Крім зазначених вище факторів ми зіткнемося з тим, що пристрої не підтримують 160МГц, вони вибирають знижене кількість просторових потоків в режимі роботи від батареї, в радіоефірі є перешкоди, а також підключаються клієнти з підтримкою попередніх стандартів. Крім того функціонал MU-MIMO дає перевагу лише при передачі від точки доступу до пристроїв, а від пристроїв до точки підключення йде по черзі, як і раніше. Створені групи пристроїв MU-MIMO будуть ділити між собою ефірний час, тому на одну групу отримати всю пропускну здатність не вийде при наявності хоча б ще одного клієнта в мережі. Метод додавання в даному випадку підходить лише для отримання красивого написи на коробці, прикрашеної логотипом вендора.

Зважаючи на відсутність поки клієнтських пристроїв з підтримкою смуги в 160МГц найбільш частим сценарієм до їх появи буде використання каналів по 80МГц. Виділений спектр дозволяє нам використовувати цілих 4 канали по 80МГц. Навіщо четвертий?

Cisco Aironet серії 2800 і 3800У нових точках доступу Cisco Aironet серії 2800 і 3800, анонсованих на в лютому на Cisco Live в Берліні, є цікавий функціонал, який дозволяє утилізувати «надлишкові» канали для ще більшого збільшення пропускної здатності мережі.

Функціонал Flexible Radio Assignment (FRA) або Гнучке призначення радіо зробить бездротову мережу ще продуктивніше. Мережа Wi-Fi на такому обладнанні може вирішувати як використовувати наявні 2 радіо – в звичайному режимі на 2.4 і 5ГГц або обидва радіо в 5ГГц для підвищення ємності мережі, виявивши що всі пристрої в мережі підтримують обидва діапазону. У такому сценарії мережа досягає піку продуктивності передаючи до 5.2 Гб/с при каналах в 160МГц. Мережа може також вирішити, що в поточній завантаженні її ємність надлишкова і вона з точок доступу повинна перейти в режим прослуховування ефіру для забезпечення високого рівня безпеки. Але в той момент, коли навантаження зросте ця точка доступу може бути знову переведена в режим обслуговування клієнтів.

Ще один цікавий варіант використання переваг Гнучкого призначення радіо – групування клієнтів на одному з пятигигагерцовых радіо за ознакою віддаленості від точки доступу. Відомий ефект зниження загальної продуктивності бездротової мережі при істотному видалення клієнта від його точки доступу. Рівень сигналу від клієнта стає низьким, передача йде на мінімальній швидкості і вимагає ретрансляцій. Ці операції займають ефірний час, залишаючи менше часу на передачу даних клієнтів, що знаходяться поруч і підключених на максимальних швидкостях. Сконвертировав одне з радіо в макро-комірку для підключення віддалених клієнтів, а друге в мікро-комірку для підключення сидять поруч ми даємо високу продуктивність клієнтам підключеним на високих швидкостях, в той же час не відмовляючи в покритті віддаленим пристроям. У такому варіанті з’являється новий тип роумінгу — всередині однієї точки доступу.

Чи реальний сценарій? В освітньому сегменті, де молоді люди приносять нові пристрої, в офісному середовищі, де працівники розумової праці в основному використовують топову лінійку смартфонів – так, абсолютно.

Чи потрібні такі швидкості?
Згідно з останнім Visual Networking Index в період 2015-2020 роки мобільний трафік зросте у 10 разів, при цьому пропорційно зросте трафік виведений в Wi-Fi мережі з мобільних пристроїв. Кількість хотспотів Wi-Fi в Росії виросте в 90 разів. Мережі, що плануються без урахування цього зростання, можуть вимагати модернізації вже через пару років. Точки доступу 2800 і 3800 – це флагманські в Wi-Fi лінійці Cisco, володіють максимальною продуктивністю і функціоналом. Перші комерційні поставки цих продуктів очікуються в травні. У Росії ці точки доступу можна буде замовити в серпні 2016 року.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

*