Gigabitových Wi-Fi sítí 802.11ac se dočkáme ještě v letošním roce (1)

Návštěvníci výstavy CES 2012 v Las Vegas mohli vidět první reálné demonstrace produktů a Wi-Fi sítí se slibovanými přenosovými rychlostmi v gigabitech za vteřinu. Reálných produktů na trhu by se zákazníci měli dočkat již v polovině letošního roku.

K vidění byly předváděné produkty podle připravovaného IEEE standardu 802.11ac s přenosovou rychlostí až 1,3 Gb/s pracujícího v 5 GHz pásmu. Vedle toho se pracuje i na standardu IEEE 802.11 ad s přenosovou rychlostí až 7 Gb/s pracujícího v 60 GHz pásmu.

Využitelná datová propustnost nových standardů bude samozřejmě nižší a skutečný datový přenos bude záviset na mnoha faktorech, jako je šířka kanálu a počet datových streamů a antén. První produkty, které lze očekávat na trhu již v polovině roku, pravděpodobně stejně jako v případě vývoje předchozích standardů nebudou dosahovat maximální možné rychlosti. Proti nejrychlejšímu současnému standardu 802.11n (150 Mb/s) to ale bude stejně významný pokrok.

Prvními produkty na trhu budou směrovače a přístupové body pro domácí sítě na straně jedné a klientské adaptéry pro počítače, notebooky a např. TV, či jiná domácí multimediální zařízení. Obě nové specifikace jsou zpětně kompatibilní se současnými Wi-Fi standardy, to znamená, že nová zařízení by měly jít bez problému zařadit do stávajících sítí s tím, že starší zařízení samozřejmě výhody vyšší přenosové rychlosti nevyužijí. 

Oba standardy jsou stále ještě ve vývoji a nelze předpokládat jejich finalizaci dříve než v příštím roce. Ale stejně jako v případě předchozích standardů pro bezdrátové sítě, producenti sdružení ve WiFi Alianci se snaží na trh přicházet s produktu, které se již finální verzi standardu blíží. Hlavní práce a technická specifikace standardu je již hotova, takže případné další změny a úpravy současného stavu návrhu budou malé a již prodávané produkty budou moci být přizpůsobeny finální verzi jen upgrade software či firmware.

802.11ac

802.11ac nazývaný „Wi-Fi páté generace“ (zkráceně 5G WiFi) či „gigabitová Wi-Fi síť“ je momentálně ve fázi „draft“, tedy návrhu specifikace, který by měl být ve finálním stadiu nejdříve začátkem příštího roku. Historii vývoje standardů pro bezdrátové sítě přehledně vystihuje tento obrázek:

(klikněte pro zvětšení)

Historie vývoje standardů pro Wi.Fi sítě

„Draft“ verze Wi-Fi 802.11ac by se od finální specifikace měla lišit jen minimálně, takže případné změny, které ve finální verzi nastanou, půjde dořešit softwarově (aktualizací firmware).

Předpokládaný dosah a přenosová rychlost

Standard 802.11ac je nástupcem specifikace 802.11n a stejně jako jeho předchůdce používá 5GHz pásmo, takže je zpětně kompatibilní. Výhodou tohoto rozsahu je menší rušení, na druhou stranu vlnění o vyšší frekvenci obecně hůře projde hutnými materiály, jako jsou kovy a beton.

Standard 802.11ac nepřináší v podstatě žádnou technologickou novinku, jen vylepšuje technologie použité již u 802.11n. Používá vícenásobné datové streamy a více vysílacích a přijímacích antén (technologie zvaná MIMO), je jich použito ale více, např. až 8 streamů vůči čtyřem u 802.11n.

Standard 802.11ac také využívá větší šířku kanálu. U konvenční 802.11n se používá šířka kanálu 20 MHz s jedním streamem, umožňujícím rychlost 72 Mb/s. Zdvojnásobením šířky kanálu na 40 MHz lze dosáhnout přenosové rychlosti 150 Mb/s. Standard 802.11ac ale používá šířku kanálu 80 MHz s možností rozšíření až na 160 MHz, takže každý datový tok dosahuje 430 Mb/s, při použití 3 datových toků lze dosáhnout až 1,3 Gb/s (odtud tedy „gigabitová Wi-Fi“).

Větší šířka kanálu přináší ale problémy při větším zahuštění pásma. Bude nutné použít lepší automatické ladění kanálů.

Stejně tak jako v případě 802.11n, i nový standard používá stejnou metodu kódování signálu zvanou QAM. 802.11n používá schéma 64 QAM, nový standard ale zvyšuje kódování na 256 QAM.

Technologie Beamforming pro formování signálu

Technologie Beamforming má zajišťovat co nejlepší „formování“ signálu tak, že měníte výstupní charakteristiku každého vysílače v soustavě vysílačů a tím upravuje výsledný signál tak, aby dorazil k požadovanému přijímači v co nejlepší kvalitě. Při použití vícero antén, kde každá anténa vysílá s odlišnou charakteristikou, získáte to, čemu se říká fázové pole (phased array). Beamformingu existuje už nyní u 802.11n, ale moc se nepoužívá (spíše jako proprietární řešení např. u Cisco ClientLink).

Hlavním technologickým vylepšením 802.11ac je možnost přijímat jeden vysílaný signál více přijímači (MU-MIMO, multi-user multiple-input and multiple-output). V klasickém MIMO může základna komunikovat jen s jedním zařízením současně bez ohledu na počet použitých streamů, takže při komunikací více zařízení se tato musejí střídat. MU-MIMO umožňuje vícestreamové základně komunikovat s několika zařízeními současně v jednom momentě, s každým na vlastním streamu (či streamech).

Zajímavou otázkou je také spotřeba energie. Ačkoliv čipsety na standardu 802.11ac používají, jak bylo popsáno výše, stejné technologie jako 802.11n, použitá větší šířka kanálů znamená také větší spotřebu energie. Vyšší přenosový výkon na druhé straně zase umožňuje rychlejší přechod do režimu spánku, to by měl dobře navrženému čipu a ovladačům ve výsledku umožnit nakonec nižší energetickou náročnost.

Zdroje: 5G WiFi, Wikipedia.

Štítky