Есть мнение, что Wi-Fi 6E открывает новые возможности для быстрой беспроводной связи, значительно превосходя по скорости сети 5G

Одной из наиболее очевидных социальных реакций на пандемию Covid-19 стал повсеместный рост использования массовых средств связи, в частности, беспроводных. Для многих из нас наличие дома под рукой быстрого кабельного интернета и надежных беспроводных сетей Wi-Fi стало, без преувеличения, критерием, определяющим возможность работать, посещать занятия и наслаждаться культурными мероприятиями в период самоизоляции.

В результате внимание к различным пользовательским коммуникационным устройствам за эти дни сильно выросло. Конечно, мы и так уже находимся на заре новой эры беспроводных коммуникаций, благодаря появлению сетей 5G и относительно недорогих устройств с поддержкой 5G, делающих этот вид связи все более доступным. Однако в это же время, пока стандарт 5G, возможно, получает львиную долю общественного внимания, поистине грандиозные преобразования происходят в мире Wi-Fi.

Всего несколько недель назад комиссия FCC официально дала добро на небывалое расширение пользовательского диапазона Wi-Fi за счет добавления к нему новой полосы радиочастот в районе 6 ГГц (в США). Новому стандарту Wi-Fi 6E будет доступна полоса шириной 1.2 ГГц, или 1200 МГц, охватывающая диапазон от 5.9 до 7.1 ГГц (то есть все промежуточные частоты вокруг 6 ГГц, откуда наименование данного диапазона). Чтобы лучше понять масштаб события, давайте вспомним, что самая широкая частотная полоса, доступная миллиметровым волнам 5G (это самый быстрый на сегодняшний день вид 5G), ограничивается шириной 800 МГц. Другими словами, новый стандарт Wi-Fi получает приблизительно в полтора раза больше рабочих частот для передачи сигнала, чем имеют быстрейшие из сетей 5G.

Это означает, что Wi-Fi 6E теоретически может обеспечить значительно более быстрые соединения по сравнению даже с лучшими предложениями 5G. К тому же, в соответствии с основными законами физики распространения сигнала, Wi-Fi 6E будет иметь более широкую зону охвата (радиус действия), чем работающие на миллиметровых волнах сети 5G. В общем случае величина зоны охвата сильно зависит от энергии передаваемого сигнала – уровень сотового сигнала обычно в несколько раз превосходит уровень сигнала Wi-Fi – но в условиях офисных зданий, конференц-центров и жилых домов не будет ничего необычного в том, что Wi-Fi 6E будет быстрее 5G – точно так же, как современный 5-гигагерцовый Wi-Fi (стандарт 802.11a и его производные) обычно быстрее 4G LTE.

Важное замечание: все эти преимущества относятся к стандарту Wi-Fi 6E – не Wi-Fi 6, который тоже появился сравнительно недавно. В Wi-Fi 6 имеется ряд усовершенствований в части технологий кодирования и передачи сигнала, которые снижают загруженность сетей и энергетические затраты. Однако все эти усовершенствования применяются в рамках традиционных диапазонов 2.4 и 5 ГГц, используемых в Wi-Fi на протяжении последних 20 лет. Основное нововведение стандарта Wi-Fi 6E – добавление к ним диапазона 6 ГГц.

Для понимания всех преимуществ Wi-Fi 6E придется усвоить некоторые азы физики распространения радиоволн (хотите вы этого или нет). Начнем с того, что чем выше частота, тем короче радиус действия беспроводного сигнала, и наоборот, чем ниже частота, тем на большее расстояние может распространяться сигнал. В качестве аналогии можно привести пример концерта на стадионе. Если вы проезжаете мимо места проведения концерта во время выступления музыкального ансамбля, то обычно слышите практически весь диапазон воспроизводимых частот и можете определить, какую вещь играют (если знаете репертуар ансамбля). Однако чем дальше вы отъезжаете от стадиона, тем труднее становится уловить высокие частоты – слышен только рокот басовых составляющих, по которым тяжело идентифицировать все произведение. Все радиосигналы, включая сотовые и Wi-Fi, подчиняются этому простому правилу соотношения частоты и радиуса распространения.

Однако ключевым положением, касающимся передачи (и приема) радиосигнала, является следующее: чем ниже частота, тем меньше ширина канала связи, и чем выше частота, тем шире канал. Пропускная способность и общая скорость беспроводного соединения определяется шириной этих каналов. Для сигналов 4G и так называемых узкополосных 5G (например, в сети 5G T-Mobile 600 МГц) ширина канала может составлять от 5 до 20 МГц. С другой стороны, в миллиметровых сетях 5G ширина отдельного канала составляет 100 МГц, то есть в общую полосу шириной 800 МГц теоретически укладывается до восьми каналов.

Прелесть Wi-Fi 6E – в том, что он поддерживает до семи каналов шириной 160 МГц, то есть имеет полосу шириной 1120 МГц. (Для сравнения, Wi-Fi в диапазоне 5 ГГц поддерживает максимум два канала 160 МГц, а ширина всей полосы составляет 500 МГц; в диапазоне Wi-Fi 2.4 ГГц поддерживается максимум три канала 20 МГц при общей ширине полосы 70 МГц.) К тому же эти широкие каналы Wi-Fi 6E располагаются в значительно более низкочастотной области по сравнению с миллиметровым диапазоном (там обычно 24 ГГц и выше, в США даже используется несущая частота 39 ГГц), и поэтому Wi-Fi 6E может обеспечить больший радиус действия по сравнению с миллиметровыми сетями 5G. И наконец, поскольку диапазон 6 ГГц не занимают другие устройства, фактическая скорость соединения будет еще лучше. Отсутствие конкурирующего трафика позволит значительно снизить время задержки в сетях Wi-Fi 6E.

Конечно, чтобы воспользоваться всеми преимуществами Wi-Fi 6E, нужно иметь и роутер, и клиентские устройства с поддержкой этого стандарта. А для этого нужны соответствующие чипы, также поддерживающие этот стандарт (не говоря уже о том, что нужно жить в стране, поддерживающей полный частотный диапазон Wi-Fi – на данный момент это только США). Компании Broadcom и Intel уже анонсировали поддержку Wi-Fi 6E, но пока только одна компания – Qualcomm – поставляет чипы с Wi-Fi 6E для обоих типов устройств. Для клиентских устройств – смартфонов, ПК и др. – компания предлагает чипы FastConnect 6700 и 6900. Что касается роутеров, то у Qualcomm есть новая линейка трехдиапазонных (то есть поддерживающих диапазоны 2.4, 5 и 6 ГГц) чипов серии Networking Pro, включающая в себя модели Networking Pro 610, 810, 1210 и 1610, поддерживающие соответственно шесть, восемь, 12 и 16 линий Wi-Fi 6E.

Кроме того, новая линейка Networking Pro поддерживает технологии компании Qualcomm Max User Architecture и Multi-User Traffic Management (управление трафиком в многопользовательском режиме), которые позволяют одновременно обслуживать до 2000 клиентских подключений. Это достигается благодаря продвинутой технологии разделения каналов OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) и 8-пользовательскому MU-MIMO (Multi User—Multiple Input, Multiple Output) на каждом канале. Новые чипы для роутеров Networking Pro также поддерживают технологию SON (Self-Organizing Networks), что делает их удачным решением для будущих модификаций узловых роутеров Wi-Fi.

Кстати, помимо всего прочего, преимущества Wi-Fi 6E создают интересные проблемы для Qualcomm и других компаний, выпускающих чипы и устройства как для сотовых сетей 5G, так и для Wi-Fi. В некоторых ситуациях применения – например, в общественных местах, офисах и т.п. – эти две технологии могут непосредственно конкурировать друг с другом, и в этом случае компании, выпускающие соответствующие аппаратные компоненты (и те и другие), будут, по сути, работать против самих себя. Однако, принимая во внимание сложное разнообразие архитектур беспроводных сетей, различные требования к защите данных, разные модели организации бизнеса и т.д., можно предположить, что обе технологии смогут параллельно сосуществовать. Поэтому для компаний-производителей «железа» будет выгоднее предлагать решения, поддерживающие оба варианта, а не занимать одностороннюю позицию.

Хорошая новость для жителей США – они скоро смогут насладиться новыми усовершенствованными опциями беспроводной связи, не только благодаря Wi-Fi 6E, но и благодаря грядущим сетям 5G среднего диапазона (3.5 ГГц). Несмотря на ряд возможных проблем, нынешний год можно назвать удачным с точки зрения развития беспроводных коммуникаций.