802.11ac – wdrożenia i migracje

Standard 802.11ac zapewnia zestaw rozszerzeń warstwy fizycznej, który pozwala na szybką transmisję danych w paśmie 5 GHz. Wskazana specyfikacja nie jest już tylko sprawą przyszłości, ale realnie dostępną technologią. Od czasu pojawienia się wstępnej specyfikacji minęło kilka lat intensywnej pracy nad ostateczną wersją 802.11ac. Standard został zatwierdzony w styczniu 2014 roku. Specyfikacja otwiera zupełnie nowe możliwości dla producentów sprzętu, ale i zupełnie nowe perspektywy dla aktualnych wdrożeń

Na rynku pojawia się coraz więcej urządzeń ze wsparciem technologii 802.11ac – o ile produktów zgodnych ze specyfikacjami nowego standardu jest już sporo, to urządzeń realizujących pełną wersję specyfikacji należy oczekiwać w 2015 lub 2016 roku. Pierwsza fala sprzętu obejmowała routery do domu i małego biura, po nich przyszedł czas na sprzęt przeznaczony do większych wdrożeń. Nowa specyfikacja może pomóc w spełnieniu wymagań aplikacji intensywnie wykorzystujących dostępne pasmo.

802.11ac – kluczowe parametry

Dokumenty opisujące standard 802.11ac rozszerzają funkcjonalność mechanizmów znanych z wersji 802.11n oraz wprowadzają kilka zupełnie nowych. Poszczególne funkcjonalności nowego standardu są wprowadzane do urządzeń w trzech etapach rozwoju.

Faza pierwsza (Wave 1) to dostępna już generacja produktów 802.11ac, certyfikowana przez Wi-Fi Alliance. W ramach tego etapu standard 802.11ac uzyskał możliwość wykorzystania kanałów o szerokości 80 MHz. Standard 802.11n pozwalał wykorzystać kanał o maksymalnej szerokości 40 MHz. W systemach 802.11ac pojawiła się możliwość wykorzystania do trzech strumieni przestrzennych, co pozwoliło uzyskać maksymalną przepustowość na poziomie około 1 Gb/s (w standardzie 802.11n ilość strumieni była identyczna). W części produktów zaimplementowano opcję formowania wiązki (beamforming). Opcja ta pozwala kierować strumienie kierunkowo od punktu dostępowego do klienta bezprzewodowego. Nowy standard zaoferował najwyższą modulację w postaci technologii 256-QAM, gdzie w 802.11n maksymalna modulacja to 64-QAM.

802.11ac – wdrożenia i migracje

Mechanizm MU-MIMO (multi-user MIMO) w 802.11ac

Nowa technologia modulacji ma kilka właściwości, które są dość łatwe do zrozumienia. Praca z 256-QAM jest możliwa najczęściej w przypadku zapewnienia linii widoczności (LoS, Line of Sight) oraz niewielkiej odległości od punktu dostępowego. W przypadku braku spełnienia powyższych warunków urządzenia przełączą się do pracy z modulacją 64-QAM. Modulacja 256-QAM będzie wymagała także dobrej kondycji środowiska RF oraz wysokiej wartości parametru SNR (signal-to-noise ratio). Standard 802.11n w celu zapewnienia maksymalnych parametrów pracy wymaga SNR na poziomie 55 dBm, natomiast w 802.11n jest to 65 dBm. Dodatkowymi funkcjonalnościami zatwierdzonymi w 802.11ac było formowanie wiązki oraz technologia MIMO.

802.11ac – wdrożenia i migracje

Mechanizm formowania wiązki w 802.11ac

Faza druga (Wave 2) wprowadza dodatkowe rozszerzenia technologii. Podstawą jest wprowadzenie czterech strumieni przestrzennych, co oznacza dodanie czterech anten zarówno po stronie punktu dostępowego, jak i klienta. Funkcjonalnością dostępną w fazie drugiej powinien być także rozbudowany mechanizm formowania wiązki. Dodatkowo zostaje wprowadzony kanał o szerokości 160 MHz. Podwajana jest szerokość kanału dostępna w fazie pierwszej specyfikacji, ale w zasadzie wykorzystanie tego parametru ograniczy się do wdrożeń w sieciach domowych, wykorzystujących pojedynczy punkt dostępowy. Prawdopodobnie w fazie drugiej pojawi się także produkcyjnie mechanizm MU-MIMO (multi-user MIMO). MU-MIMO pozwoli jednocześnie nadawać do wielu klientów z wykorzystaniem wielu procesów formowania wiązki. Dzięki temu punkt dostępowy będzie mógł realizować transmisję przykładowo z wykorzystaniem jednego strumienia do prostego urządzenia typu telefon, natomiast do komputera z kartą 802.11ac z wykorzystaniem 4 strumieni. MU-MIMO nie zostało jednak wdrożone do tej pory w produkcyjnych urządzeniach z powodu trudności technicznych. Urządzenia fazy drugiej powinny pojawić się na rynku w bieżącym lub przyszłym roku. Warto zaznaczyć, że migracja z fazy pierwszej do drugiej będzie wymagała wymiany sprzętu, nie wystarczy aktualizacja oprogramowania.

Trudno przewidzieć termin pojawienia się trzeciej (Wave 3) generacji 802.11ac, wykorzystującej nawet do osiem strumieni oraz wszystkie wcześniej przedstawione funkcjonalności w maksymalnych parametrach. Prawdopodobnie będzie to 2016 rok.

Szybciej, więcej...

Poszczególne funkcjonalności technologii 802.11ac pozwalają uzyskiwać znacznie większe szybkości transmisji, niż w 802.11n. Już samo poszerzenie kanału z 40 do 80 MHz pozwala zwiększyć szybkość dwukrotnie, natomiast zwiększenie do 160 MHz – nawet czterokrotnie. Cztery strumienie przestrzenne w stosunku do trzech obecnych w 802.11n umożliwią zwiększenie prędkości o 1/3, a warto pamiętać o możliwej implementacji ośmiu strumieni. Podobnie rzecz wygląda z modulacją: 256-QAM w stosunku do 64-QAM pozwoli zwiększyć szybkość przesyłu danych na krótkich dystansach, gdzie interferencje są niewielkie, o 1/3.

Warto zaznaczyć, że 802.11ac wykorzystuje znane ze standardu 802.11n techniki agregacji, określane nazwą A-MSDU oraz A-MPDU. Trudno aktualnie przewidzieć o ile zwiększy się szybkość połączenia w związku z wprowadzeniem technologii MU-MIMO.

W podstawowym wariancie technologia 802.11ac powinna być 2,5 razy szybsza od 802.11n. W trzeciej generacji urządzeń może to być nawet 15 razy szybciej. Zwiększenie szybkości połączenia wymaga jednak wykorzystania wyłącznie częstotliwości 5 GHz. W wypadku 802.11n można wykorzystać pasmo zarówno 5, jak i 2,4 GHz. Przyczyną ograniczeń w zakresie obsługiwanej częstotliwości jest wymagana znacznie większa szerokość kanału, niedostępna przy wykorzystaniu częstotliwości 2,4 GHz. Powoduje to możliwość realizacji komunikacji w standardzie 802.11ac w zasadzie na niewielkie dystanse. Implementacja wysoko dostępnej sieci będzie wymagała bardzo gęstego rozmieszczenia punktów dostępowych.

802.11ac – wdrożenia i migracje

Alokacja kanałow 20 MHz w paśmie 5 GHz na potrzeby 802.11ac

Podstawowym problemem o którym warto mówić w przypadku 802.11ac jest brak możliwości aktualizacji do pracy z tym standardem urządzeń obsługujących wcześniejsze specyfikacje – przykładowo 802.11n. Ta sama procedura dotyczy także urządzeń klienckich, które będą musiały zostać wymienione, aby uzyskać możliwość pracy z nowym standardem. Ze względu na zwiększone zapotrzebowanie na moc zasilania konieczne będzie wykorzystanie standardu 802.3at (PoE+ lub PoE plus), co z pewnością w wielu przypadkach będzie wiązało się z wymianą przełączników dostępowych. Przełączniki i tak w wielu przypadkach będą musiały zostać wymienione w celu wsparcia technologii 10 Gb/s przy połączeniach sieci dostępowej 802.11ac z siecią szkieletową.

Zastosowanie częstotliwości 5 GHz pozwala połączyć kilka sąsiadujących i nienakładających się kanałów radiowych, przeznaczonych do transmisji. Pomimo znacznej ilości takich kanałów we wskazanym zakresie częstotliwości, w dużych sieciach trudno będzie uniknąć interferencji, pochodzących od sąsiadujących sieci. Warto pamiętać, że propagacja na częstotliwości 5 GHz jest wrażliwa na zakłócenia, więc trudno też spodziewać się znaczących zasięgów nowej technologii. Jeżeli punkty dostępowe nie będą wystarczająco gęsto rozmieszczone, konieczne będzie wsparcie technologii pracujących na częstotliwości 2,4 GHz. Sprawę zasięgów może znacznie poprawić wprowadzenie technologii formowania wiązki czy MU-MIMO. Z drugiej strony to prędkość oferowana przez standard 802.11ac może wynosić nawet około 6 Gb/s w docelowej postaci. Pozwala to obsłużyć znacznie większą liczbę użytkowników, udostępniając znacznie większą prędkość połączenia indywidualnego użytkownika, niż ma to miejsce we wcześniejszych standardach. Warto więc rozważyć nawet gęsto upakowane punktami dostępowymi wdrożenie, ponieważ zyski dostępnej wydajności, będą rekompensowały poniesione wydatki.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200