fb
IT Systems 7-8/2019 Trendy ICT 5. 9. 2019 8:59

Wi-Fi 6 a propojení s 5G

Pětka a šestka jsou blíže, než si myslíte

Wi-Fi 6 a propojení s 5GUž je to dvacet let od doby, kdy se sešlo několik technologických společností, které založily sdružení Wireless Ethernet Compatibility Alliance, později přejmenované na jednodušší Wi-Fi Alliance. Za těchto dvacet let se Wi-Fi technologie stala běžnou součástí našich životů, trh s touto technologií přesáhl ekonomické hodnoty 2 biliony dolarů a již za dva roky se odhaduje, že ve světě bude fungovat více než půl miliardy přístupových bodů. Samozřejmě se již dávno nejedná o tu stejnou Wi-Fi technologii jako kdysi. Letošní rok totiž spatřily světlo světa první produkty postavené na standardu 802.11ax, tedy dnes už více známého jako Wi-Fi 6. Ten je vybudován na stejných základech jako 5G sítě, proto nová éra bezdrátových sítí přinese mnoho nových možností, a to nejen díky vyšším rychlostem.

Doma svá zařízení běžně připojujete přes Wi-Fi, často se na ni hosté ptají v restauracích, některá letiště je používají pro optimalizaci odbavení, obchodní domy ji využívají pro analýzu chování zákazníků. Tradičně znamenala vyšší hustota připojených zařízení v daném místě negativní dopad na propustnost. Jinými slovy – čím více uživatelů v místě, tím narůstala odezva v jejich zařízeních. U Wi-Fi 6 již tento problém přestává existovat. Co je tedy na této technologii nové?

Dříve vs. nyní

Porovnáme-li mezi sebou předchozí generace Wi-Fi, zjistíme, že nové standardy měly lepší parametry než ty předchozí ve třech oblastech: v modulačním schématu (modulation scheme), prostorových proudech (spatial streams) a propojení kanálů (channel bonding). A samozřejmě výjimkou není ani Wi-Fi 6.

Modulation scheme

Toto schéma určuje, jakým způsobem je přenášen analogový signál. Proces je definován frekvencí, amplitudou a fází, které přenášejí jednotlivé bity. U Wi-Fi se setkáváme se zobrazením v kvadraturní amplitudové modulaci, zkráceně QAM. Obecně lze říci, že čím vyšší modulace, tím vyšší je rychlost přenosu při stejné šířce pásma. První generace pracovali s 16-QAM schématem. U Wi-Fi 4 jsme se mohli poprvé setkat s 64-QAM a předchozí generace Wi-Fi 5 podporovala až 256-QAM. Dnes jdeme ještě dál a Wi-Fi 6 počítá až s 1024 QAM.

Modulační schéma
Modulační schéma

Spatial streams

Klíčovou roli v této oblasti hraje technologie MU-MIMO. Ve stručnosti vysvětlím její význam. Druhá část zkratky – MIMO (Multiple In Multiple Out) – představuje možnost, kdy jeden přístupový bod může komunikovat na více rádiových spojeních a tím samozřejmě vysílat a přijímat větší objem dat. Nicméně jen velmi málo klientů (připojená zařízení) má více než jednu, možná dvě antény. Proto je klíčový bonus skrytý pod prvním akronymem, tedy MU. Jedná se o zkratku z anglického Multiple Users. To znamená, že přístupový bod může vysílat v jeden okamžik na více zařízení. Nutno podotknout, že tato technologie funguje, pouze je-li dostatečná vzdálenost mezi jednotlivými klienty. Toho v některých prostředích lze jen obtížně dosáhnout. Proto jsou tady další vylepšení.

Channel bonding

Dnes se standardně u Wi-Fi signálu používá 5 GHz pásmo (případně 2,4 GHz). Pokud tedy rozdělujete signál do jednotlivých kanálů pro nastavení Wi-Fi sítě, tak v případě vytvoření jednoho kanálu o šířce 20 MHz jich dokážete u 5 GHz vytvořit maximálně 25. Jednoduchá násobilka. Avšak v případě, že použijete 40 MHz kanály, pak se maximální počet vytvořených kanálů snižuje na 12. A samozřejmě takto můžeme pokračovat i dále. S tím, jak firmy používají více přístupových bodů, aby měly maximální internetové pokrytí, potřebují také maximální množství kanálů. Což někdy mohou omezovat i Wi-Fi sítě v dosahu, které patří některému ze sousedů.

Pásma
Pásma

Bezdrátové spektrum rozhodně není neomezené, i když tato omezení prostým okem nevidíte. Nelze do nekonečna zvyšovat parametry v těchto oblastech. Brzy totiž narazíte na omezené možnosti reálného světa. Asi není těžké odhadnout, že standard Wi-Fi 6 má ve všech třech oblastech velmi dobrá čísla. Avšak to samo o sobě nestačí. Vůbec poprvé se proto objevuje čtvrtá oblast.

Efektivita vysílání

Bezdrátové technologie se díky novému standardu posunují ještě dál díky takzvané efektivitě vysílání (airtime efficiency). Ta umožňuje, jak již název napovídá, efektivněji využívat jednotlivé kanály, o kterých jsem hovořil u oblasti channel bonding. Představte si jeden kanál jako jízdní pruh na dálnici. V případě 20 MHz kanálů tak máte v jednom místě 25 pruhů dálnice. Nicméně provoz je už příliš hustý a v každém pruhu neustále projíždí jedno nákladní vozidlo za druhým. Vy ale potřebujete, aby bylo převezeno ještě více nákladu (tedy v případě Wi-Fi vyšší objem dat). Jak to ale udělat, když na dálnici se již další kamiony nevejdou? Musíte na to jinak. Maximálně naplníte projíždějící kamiony. Dnes můžete v jeden okamžik přenášet v jednom kanále maximálně 2300 bytů v jednom rámci (alias kamionu). Nicméně ve standardní síti se velikost průměrného rámce pohybuje okolo 350 bytů. To znamená, že je využito zhruba pouhých 15 % sítě v ten daný okamžik. Kamiony tak jezdí poloprázdné.

OFDMA
OFDMA

Nový standard tento problém řeší novou technologií se zkratkou OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Díky OFDMA je nyní každý rámec optimalizován a tvořen menšími jednotkami. Ty dokáže definovat přístupový bod na základě požadavků aplikací. V jeden okamžik je tak možné přenášet data do několika klientských zařízení současně a to směrem od uživatele (uplink) i k uživateli (downlink). Nyní tak lze současně obsloužit až devět klientů (například zařízení internetu věcí), každého na 2 MHz „minikanálu“. Síť je tak mnohem lépe využita.

 Nový standard Wi-Fi 6 také přináší technologii BSS Coloring (Basic Service Set). V prostředích s vysokou hustotou připojených zařízení totiž dochází ke zpomalování přenosů, protože všechna zařízení chtějí využívat maximální výkon. Technologie BSS Coloring dokáže sdílené pásmo barevně roztřídit na jednotlivé buňky. Díky tomuto mechanismu dokážou přístupové body rozhodnout, na která zařízení je vhodné více vysílat, a která naopak spíše „utišit“ tak, aby žádné zařízení nemuselo čekat na spojení. Každý klient tak dostává nejlepší možné připojení, které je v danou chvíli dostupné. Tato technologie posunuje možnosti MU-MIMO na novou úroveň.

 

Propustnost dat
Propustnost dat

 

Dvě sítě, mnoho inovací

Již jsme toho byli svědky několikrát. Nové možnosti připojení ovlivnily trh a zákazníci začali využívat produkty a služby, které dříve nebylo možné nabízet. Zároveň nové technologie výrazným způsobem proměnily mnoho oborů a dokonce začaly vznikat nové. Například generace 4G měla zásadní dopad na využívání internetu a většina z nás dnes v kapse či kabelce nosí chytrý telefon, ve kterém používá aplikace pro sdílení fotografií, vyhledávání restaurací nebo online platby. Nová generace 5G sítí má až čtyřikrát vyšší kapacitu a je mnohem efektivnější v prostředích s mnoha zařízeními, například pokud jste na přelidněném koncertě. Zároveň pochopitelně zrychluje stahování a dokonce více šetří baterie zařízení. Mnoho podniků se nasazování nových technologií bránilo. Nicméně v pozdější fázi je stejně zpravidla přijaly. A to už ne proto, aby inovovaly, ale jednoduše proto, aby na trhu přežily.

Evoluce, kterou s sebou přináší Wi-Fi 6, bude trochu jiná. Vývoj Wi-Fi 6 je o něco rychlejší než v případě 5G sítí, i když jsou postaveny na téměř stejných základech. Mnoho firem si už dnes uvědomuje (i na základě předchozí zkušenosti), že nové technologie mohou jejich byznys silně ovlivnit. Svět je dnes propojený a už je jen opravdu málo věcí, které se do internetu nedají připojit. Wi-Fi 6 bude s velkou pravděpodobností hrát klíčovou roli pro inovace především ve dvou oblastech: první z nich lze nazvat jako pohlcující zážitky, anglicky immersive experiences (například virtuální realita) a ta druhá je rozvoj internetu věcí (miliony senzorů mohou například ovládat roboty ve skladech). To vše bude možné díky větším přenosovým rychlostem a nízké odezvě.

Odhady říkají, že inovace umožněné nasazením technologií 5G a Wi-Fi 6 do roku 2022 zvýší objem přenesených dat v byznysové sféře až sedmkrát. Tím samozřejmě bude růst i tlak na kvalitní zabezpečení sítě. Pevně ale věřím, že podniky, které tyto výzvy dokážou překonat, v nové digitální éře uspějí.

Pavel Křižanovský Pavel Křižanovský
Autor článku je technický ředitel společnosti Cisco.

Kalendář akcí
Konference - Semináře - Školení
Časopis IT Systems/Speciál
Aktuální číslo časopisu IT Systems Aktuální číslo časopisu příloha #1
Archív časopisu IT Systems
IT Systems 6 IT Systems 5 IT Systems 4 IT Systems 3
Archív časopisu IT Systems Special
Aktuální číslo časopisu příloha #1 Aktuální číslo časopisu příloha #1 Aktuální číslo časopisu příloha #1 Aktuální číslo časopisu příloha #1