802.11ac, wave I, wave II и все-все-все

Иногда маленьким инженерам нужно собрать все статьи по теме из evernote и скомпилировать их в одну. Этим и займемся.

Когда рассказываешь про 802.11ac зачастую встречаешь полное непонимание людей: зачем? Вот смотрит человек на свой смартфон и не понимает, как гигабитный WiFi облегчит ему жизнь и подарит новый экспириенс с просмотра котиков в facebook. Или как гигабитный WiFi поможет ему быстрее загружать ролики YouTube если с этим прекрасно справляется 3G сеть его телефона.

Однако, все приобретает несколько иной тон, когда мы смотрим на проблему не со стороны потребителя контента, а со стороны людей, занимающихся эксплуатацией беспроводной сети. В первую очередь перед нами встают проблемы загруженности 2.4GHz диапазона, малое количество не пересекающихся каналов и все сопутствующие этому проблемы. Плюс, учитывая CSMA-CA природу Wi-Fi проблема медленного клиента встает особенно остро с ростом количества этих самых клиентов. Так что в теории чем быстрее клиент получит или передаст свои данные, перестанет потреблять time slot’ы,  тем скорее несущая будет доступна для передачи данных других клиентов сети. Это и является одним из драйверов постоянной эволюции беспроводных сетей.

Фактически 802.11ac получил не только возросшую скорость и количественное увеличение других параметров, но и вобрал в себя технологии, которые разные вендоры реализовали по-разному и сделал их стандартом.

Beamforming: в 802.11n технология beamforming не была стандартизированным решением и реализация отличалась от вендора к вендору. Технология позволяет усиливать мощность антенн, смотрящих на клиента, тем самым увеличить SNR и поднять скорость передачи. Если говорить про мой опыт, то в 802.11n сети включение beamforming для клиента позволяло поднять скорость с 24 до 39 mbit/s.

Больше пространственных потоков (spatial streams): MIMO в 802.11n сетях поддерживал до 4х пространственных потоков (4×4 MIMO). 802.11ac сеть позволяет использовать до 8, удваивая в теории скорость передачи данных и емкость такой сети. Механизм работы этой технологии зачастую неправильно воспринимают как работу каждого потока на свой частоте. На самом деле потоки мультиплексируются и передаются в одном частотном канале. Однако ширину частотного канала можно расширять: с 20 до 40 MHz в 802.11n сети и до 160 MHz в 802.11ac. Тем самым увеличив и скорость передачи данных.

Ширина канала: помимо 40MHz добавились каналы шириной 80MHz и 160MHz. Более того, добавляются динамические каналы, а так же возможность использовать каналы из разных частей спектра (80+80: каналы с 36 по 48 + с 100 по 112), но об этом позже.

Больше пользователей: стоит отметить, что когда мы говорили про MIMO в 802.11n и 802.11ac wave I сетях речь шла исключительно про Single User MIMO (SU-MIMO). Это значит что, допустим, при наличии у устройства 2х антенн (2×2 MIMO), а у точки 4х (4×4 MIMO) при приеме / передаче данных использовались бы только 2 из 4х. 802.11ac wave II позволяет в теории обслуживать несколько устройств в различных конфигурациях одновременно. Если вернуться к примеру выше – ноутбук с 2×2 MIMO и два смартфонов с одной антенной. Так SU-MIMO превращается в Multi User (MU-MIMO).

Модуляция: добавилась 256 QAM схема модуляции.

Сведем в табличку свежеполученные знания: