Technologia Wi-Fi stale się rozwija - 25 lat po pierwszych komercyjnych sukcesach sieci bezprzewodowych stale wprowadzane są nowe standardy, parametry transmisji ulegają poprawie, a liczba sprzedanych urządzeń obsługujących Wi-Fi rośnie (ponad 30 mld urządzeń w roku 2022). Warto nadmienić, że w roku 2021, 53% całkowitego ruchu internetowego przypadało na sieci Wi-Fi, podczas gdy tylko 20% na sieci komórkowe i 27% na sieci przewodowe. Obecnie znajdujemy się na progu wprowadzenia kolejnej innowacyjnej technologii bezprzewodowej jaką jest Wi-Fi 6E, czyli odmiana standardu Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax pislaiśmy o niej tu i tu) przeznaczona dla pasma 6GHz. Poniżej przeanalizujemy korzyści i wyzwania jakie niesie ta technologia.
Pasmo 6 GHz
Pasmo 6 GHz obejmuje przedział częstotliwości 5.925 - 7.125 GHz, który podzielony został na cztery pod-zakresy: UNII-5, UNII-6, UNII-7 oraz UNII-8. Jest to jednak tylko obszar częstości teoretycznie dostępny, gdyż faktycznie przyznane przez krajowych regulatorów przedziały są węższe. W Unii Europejskiej dostępne jest obecnie pasmo UNII-5 o zakresie 5.945 - 6.425 GHz - czyli mniej więcej tak samo szerokie, jak realne pasmo dla Wi-Fi 5GHz (dostępne w EU). Można się też spodziewać, że w roku 2023 europejscy regulatorzy pozwolą na wykorzystanie dla zastosowań komercyjnego i konsumenckiego Wi-Fi kolejnego z zakresów, tj. UNII-6. Warto dodać, że dostępność pasma inaczej przedstawia się np. w USA, Kanadzie i krajach dalekiego wschodu, gdzie uwolniony został w zasadzie cały zakres w granicach 6 GHz. Problemy z alokacją częstości w obszarze 6GHz wynikają z tego, że określone przedziały pasma są już wykorzystywane, np. w łączności satelitarnej lub radioliniach. Rysunki poniżej ilustrują odpowiednio cały teoretycznie dostępny zakres częstości Wi-Fi 6E oraz zakres dostępny obecnie (2023) w UE. Rysunek poniżej ilustruje dostępność pasm 2.4 GHz, 5GHZ i 6 GHz (bez ograniczeń obowiązujących w konkretnych krajach).
Dostępność technologii, czyli - gdzie jesteśmy?
Oczywiście, im szersze pasmo jest dostępne, tym większa jest jego pojemność i większa liczba podstawowych kanałów, a w efekcie większa pojemność sieci Wi-Fi. Należy to rozumieć dwojako - jako większą liczbę dostępnych kanałów o szerokości 20 MHz jak i większą możliwość agregacji, która pozwala na tworzenie pojemnych kanałów o szerokościach: 40, 80 i 160 MHz (dokładnie tak samo, jak dla 5 GHz). Należy więc z nadzieją oczekiwać, że do końca roku 2025 w Europie, podobnie jak ma to już miejsce w USA i innych krajach, dostępny dla Wi-Fi stanie się cały zakres częstości 5.925 - 7.125 GHz.
Uwolnienie pasma 6 GHz zwalnia obecnie bardzo już zatłoczone pasmo 5GHz i pozwala na efektywniejszą pracę sieci. Dzięki zastosowaniu nowszych technologii modulacji, dodatkowych rozwiązań usprawniających transmisję oraz dzięki (potencjalnej) dostępności bardzo szerokiego, nie "poszatkowanego" pasma Wi-Fi 6E możliwa jest transmisja z teoretyczną przepustowością do 21.5 Gbps. Analogiczne limity dla Wi-Fi 6 (5GHz/2.4GHz ax ) i Wi-Fi 5 (5 GHz standard "ac") 2.4 GHz wynoszą odpowiednio 11.9 Gbps i 8.5 Gbps.
Problemy
Jak wspomnieliśmy wcześniej, zakres częstości przeznaczony dla Wi-Fi 6E nie jest całkowicie wolny, a wręcz przeciwnie - jest przydzielony do wielu pokrywających się w paśmie częstości rozwiązań komunikacyjnych, takich jak np.: łączność satelitarna w tzw. paśmie "C", radiolinie mikrofalowe typu CC i OFS, serwisy tele-transmisyjne (LTTS, BAS, CARS), urządzenia wykorzystywane w radioastronomii oraz różnego rodzaju sensory. Wszystkie ww. rozwiązania mają jednak charakter punktowy, a obszary ich działania są stosunkowo niewielkie (w przeciwieństwie np. do urządzeń transmisji komórkowej, czy naziemnej telewizji cyfrowej). Dlatego też, aby uniknąć zakłóceń, systemy zgodne z Wi-Fi 6E obowiązkowo muszą realizować funkcję AFC - Automated Frequency Coordination, która chroni systemy transmisji, potencjalnie rywalizujące o pasmo z siecią Wi-Fi 6E. Ogólne założenia funkcjonowania AFC są dość proste: punkt dostępowy Wi-Fi 6E zobowiązany jest do wysłania swoich koordynatów geograficznych (uzyskanych np. przez GPS) do serwera AFC; serwer AFC sprawdza, czy w sąsiedztwie AP nie znajduje się aktywne urządzenie wykorzystujące pasmo 6 GHz; jeśli nie, AP może pracować z pełną dozwoloną mocą, a jeśli tak, AP uzyskuje od serwera AFC zestaw częstości i dopuszczalnych poziomów mocy, które może wykorzystywać. Opisana wyżej kontrola pasma powinna odbywać się raz dziennie. Zob. rysunek poniżej.
Tym samych przechodzimy do drugiej kwestii, silnie związanej z potencjalnymi zakłóceniami w paśmie 6 GHz - mocą transmisji. Standard przewiduje aż 8 trybów pracy AP związanych z ich położeniem wewnętrzne lub zewnętrzne) i dozwoloną mocą, w uproszczeniu można podsumować je następująco:
- AP wewnętrzny, standardowa moc (indoor, standard power) - maksymalna EIRP 36 dBm dla AP, 30 dBm dla klienta; wymagane użycie AFC,
- AP wewnętrzny, obniżona moc (indoor, low power) - maksymalna EIRP 30 dBm dla AP, 24 dBm dla klienta; AFC nie jest wymagane,
- AP zewnętrzny, standardowa moc (outdoor, standard power) - maksymalna EIRP 36 dBm dla AP, 30 dBm dla klienta; wymagane użycie AFC.
Co możemy podsumować następująco:
- możliwa jest rezygnacja z AFC, o ile AP znajdują się wewnątrz pomieszczeń.
- nie ma trybu niskiej mocy dla AP zewnętrznych, dla których zawsze wymagane jest wykorzystanie AFC.
Wi-Fi 6E to jednak nie tylko nowe pasmo, to także szereg innowacji, m.in. w zakresie protokołów komunikacji, opisujemy je w drugiej części artykułu. Część trzecią poświęcimy zaś na omówienie potencjału wdrożenia Wi-Fi 6E w różnych obszarach zastosowań.
Czytaj dalej:
Materiały graficzne - na podstawie materiałów Ruckus Networks i Extreme Networks.
