5G wifi что это – Wi-Fi 802.11ac или 5G Wi-Fi | Обзор современных беспроводных технологий

Содержание

ожидание и реальность / MaximaTelecom corporate blog / Habr

В последнее время все чаще обсуждается вопрос о будущем сетей Wi-Fi в связи с ожидаемым массовым строительством сотовых сетей пятого поколения. Действительно, зачем нужен Wi-Fi в мире, где сотовые сети обеспечивают миллиарды людей высокоскоростным доступом в интернет? Остановится ли в развитии семейство стандартов Wi-Fi с приходом 5G? Уйдет ли технология с рынка, завершив свою «историческую миссию»? Всем, кто ответил на эти вопросы утвердительно, посвящается эта статья. Всем остальным, кто разбирается в сетевых технология, надеемся, тоже будет интересно почитать.

Спойлер

Проиллюстрировать текст о «борьбе» двух технологий мы решили кадрами из бессмертной трилогии «Матрица», в которой борьба между машинами и людьми закончилась сосуществованием.

Несмотря на кажущуюся важность и логичность, вопросы о соперничестве Wi-Fi и 5G построены на искусственном противопоставлении родственных по сути, но различных по моделям применения технологий. Большинство утверждений о недолговечности Wi-Fi принадлежит представителям сотовых операторов, в конце статьи мы расскажем, почему.

А пока попробуем вместе развеять два заблуждения – «5G гораздо быстрее Wi-Fi» и «Wi-Fi очень скоро умрет». Для начала вернемся в прошлое и разберемся, что же такое 5G и что такое Wi-Fi.

Частотный голод

Под 5G понимают новое поколение стандартов сотовой связи, которое, как многие считают, совершит новую революцию в телекоммуникациях. Между тем, аналогичный взгляд в отношении 4G в свое время был, пожалуй, более оправдан. По сравнению с 3G 4G на порядок увеличил скорость передачи данных, технология получила абсолютно новый радиоинтерфейс, новую архитектуру опорной сети и массу новых возможностей для операторов (и, как следствие, для абонентов). В случае с 5G изменений и улучшений тоже много, и некоторые из них весьма радикальны. Но есть один важный факт, о котором говорят редко: на основе стандартов 5G будут создаваться сотовые сети трех разных категорий. Это сети 5G для традиционных сценариев использования сотовой сети в диапазонах 1-6 ГГц, сети для сплошного покрытия территории и интернета вещей (IoT) на частотах ниже 1 ГГц и сети миллиметрового диапазона. И только первый из этих трех видов 5G будет широко доступен для обычных мобильных абонентов в обозримом будущем. У остальных двух видов будут особые модели использования, о которых мы тоже расскажем.

Но сначала о животрепещущем — о «сверхзвуковых скоростях» для абонентов. Для массового обслуживания обычных абонентов будут предназначены сети 5G, работающие в более или менее привычных нам диапазонах частот от 1 до 6 ГГц. На более высоких частотах уже практически невозможно обеспечить сплошное покрытие с помощью ограниченного числа мощных базовых станций (макро-сот). К сожалению, свободных частот ниже 6 ГГц мало, и это общемировая проблема. С 3G и 4G мы уже проходили и продолжаем проходить конверсию участков спектра, перенос разного рода потребителей в другие области частот, в будущем рефарминг частот из более старых стандартов в более новые. Очевидно, что волшебного нового источника свободных частот для 5G в привычных диапазонах нет. Собственно, большая группа новых решений 5G как раз и направлена на смягчение проблемы нехватки частотного ресурса. Цель новых идей и технологий в сотовой связи — всегда повышение емкости и скорости сети без существенного роста ее стоимости. Что же именно можно придумать для приближения к этой цели? И что конкретно предлагает для этого 5G?

Wi-Fi спешит на помощь

Для увеличения емкости и скорости работы сети можно было бы получить новые частоты. Как уже сказано, взять их по большому счету неоткуда, поэтому сотовая связь пытается выйти в диапазоны, которые заняты другими технологиями. В 5G свое дальнейшее развитие получают методы использования сотовой связью частот Wi-Fi, уже имеющие целый ряд реализаций в 4G. Для Wi-Fi в мире выделены достаточно большие участки спектра (сотни мегагерц) в полосе 1-6 ГГц, и сотовые операторы давно за ними «охотятся».

Но просто забрать эти частоты у публичных сетей нельзя, поэтому разрабатывается семейство технологий, позволяющих одновременно использовать эти частоты для Wi-Fi и сотовой связи, причем без существенного вреда для качества Wi-Fi. Это интересный тренд. От простого переиспользования общей полосы в технологии LTE-U (плохо координированной и вредящей Wi-Fi) развитие пошло сначала к технологии LAA (поддерживается 3GPP Release 13), использующей принцип Listen Before Talk (LBT), а потом к стандартам LWA и eLAA. Они уже не просто определяют способ совместного использования частот, но и описывают технику прямой координации (через интеграцию и обмен данными) радиоподсистем Wi-Fi и сотовой связи (поддерживаются с Release 13 и 14 соответственно). Здесь важнее всего тренд координации и кооперации сетей сотовой связи и Wi-Fi. Запомним его. Будут ли эти технологии влиять на ожидаемую скорость и емкость сотовых сетей? Конечно, с помощью этого тренда можно обеспечить определенный рост этих параметров, однако революции здесь ожидать не стоит.

Гормоны 5G роста

Если не хватает частот, нужно повысить спектральную эффективность — в той же полосе частот передавать в одном канале больше данных. Здесь 5G лучше, чем 4G за счет обновлений в схемах модуляции и кодирования сигнала, но радикального прогресса ожидать не приходится. Современные системы модуляции уже близки к физическим пределам и практически достижимая спектральная эффективность сотовой связи в единичном канале не может быть радикально повышена. Кстати, при переходе от 3G к 4G рост спектральной эффективности единичного канала был более значительным, чем ожидается при переходе к 5G. Тем не менее, значительный потенциал роста эффективности использования частотной полосы для оказания услуг еще есть, но он реализуется более сложными средствами. Это распределение частотного ресурса между сервисами сети, более эффективное деление ресурса между восходящим и нисходящим каналом передачи данных, самоорганизация сети, рекомбинация ресурса и координация сот, улучшенная поддержка многочастотности (агрегации несущих) и т.п. Все это будет активно использоваться в 5G и даст положительный эффект, но в четвертом поколении уже присутствует и развивается большинство этих подходов.

Если нельзя радикально улучшить эффективность использования единичного канала, логично попытаться организовать оодновременный обмен разными потоками данных между сетью и абонентом или абонентами в одной и той же полосе частот. Иными словами, нужно повысить уровень переиспользования частотного ресурса. Для этого каналы передачи данных, работающие в одной частоте, необходимо изолировать друг от друга, чтобы избежать взаимных помех. Есть несколько подходов к решению этой задачи, в основном, давно использующихся в существующих сотовых сетях и получающих дальнейшее развитие в 5G.

Рост емкости сотовых сетей всегда был обеспечен комбинацией трех факторов, перечисленных выше: расширением используемого спектра, увеличением спектральной эффективности и повышением уровня переиспользования частот. В последние два десятилетия основное внимание уделяется именно техникам переиспользования и они вносят главный рост в увеличение емкости. По разным оценкам, за все время существования сотовой связи емкость за счет частотного ресурса выросла в 3-4 раза, за счет роста спектральной эффективности в 5–6 раз, а за счет улучшения использования частот — в 40-60 раз.

Новая технология — еще не бизнесСамый известный вариант переиспользования частот — это установка многих сот: чем больше сот, тем больше раз можно использовать один и тот же спектр. Главное ограничение данного подхода — взаимные помехи (интерференция) на границах зон покрытия. Чем сот больше, тем зоны их покрытия меньше и тем большую их долю занимают области с высокой интерференцией. Для борьбы с этим применяется масса способов — от стратегий переиспользования частотных полос в зависимости от взаимного расположения базовых станций до сложных алгоритмов координации сигналов по мощности и фазе на границах зон покрытия. С ростом количества сот растет и сложность, и, конечно, стоимость решений, позволяющих их совместно использовать.

В 5G предусмотрено улучшение эффективности использования большого количества сот, но все же и это улучшение лишь эволюционное. Идеология 5G, казалось бы, направлена на избавление от макро-архитектуры, но то же самое говорили и про 4G. В период массового строительства сетей 4G рынок ожидал захвата малыми сотами роли основного поставщика услуг связи в условиях плотной городской застройки, и взрывного роста их производства и потребления. Множество микросотовых архитектур и поддерживаемых стандартами 3GPP решений, для которых на рынке доступно качественное оборудование, не то чтобы остались невостребованными, но так и не стали основным способом формирования покрытия сетей. Покрытие вне помещений по-прежнему формируется преимущественно секторами макро-сот, а малые соты используются по большей части в качестве дополнительного инструмента, позволяющего закрывать «дыры» в покрытии и повышать качество работы сети. Очень частая модель использования малых сот сегодня — это установка их в непосредственной близости от макро-сот. При этом сеть параметризуется так, чтобы абоненты вблизи макро-соты (находящиеся в близких к идеальным условиях распространения радиосигнала и способные подключаться на очень высокой скорости) в основном обслуживались бы ее «свитой» из малых сот, за счет чего абоненты, расположенные на удалении, получали бы больше ресурсов соты и улучшенное качество и скорость связи.

Главная причина сохранения вспомогательной роли малых сот и сравнительно медленного роста количества сот вообще не техническая, а экономическая. Рост трафика в сотовых сетях (что бы ни говорили об этом сотовые операторы) в последнее десятилетие происходил, хотя и очень интенсивно, но медленнее, чем предполагал рынок на фоне завышенных ожиданий эпохи начальных инвестиций в 4G. И, что еще важнее, сотовые операторы так и не научились хорошо зарабатывать на этом трафике. Уже в момент появления 3G сотовый рынок прекрасно осознал угрозу превращения сотовых операторов в «трубу данных» с быстро падающей стоимостью передаваемого в сети трафика. Если посмотреть выступления на отраслевых конференциях тех времен руководителей телекоммуникационных компаний, они в один голос рассказывали, что через несколько лет сотовые операторы будут продавать абонентам не базовые сервисы («голос», сообщения и передачу данных), а контент и множество полезных услуг (медийных, коммуникационных, связанных с контролем, управлением и безопасностью, игровых и т.д.). Эксперты предсказывали, что именно это станет главным источником доходов операторов связи.

Конечно, сегодня сотовые операторы предлагают множество полезных услуг, но по-прежнему извлекают львиную долю своих доходов из все тех же старых добрых данных, «голоса» и сообщений. Только теперь данные переместились на первое место. Доходы от допуслуг и контента остались лишь приятным дополнением. Отсюда и очень консервативный подход последнего времени к инвестициям, неизбежно отражающийся и на архитектуре сотовых сетей. Широкое внедрение малых сот в городах оказалось экономически невыгодным и пока не очень понятно, как 5G сможет повлиять на этот удручающий факт.

Смартфоны и MIMOДругой способ повышения емкости и скорости через повторное использование частотного ресурса — многоканальный прием и передача данных от одной соты одному или многим абонентам. Это семейство технологий, имеющих общее название MIMO (Multiple Input Multiple Output) и построенных на принципе пространственного мультиплексирования радиоканалов. В 5G предусмотрено применение т.н. Massive MIMO (M-MIMO) и связанной с ней технологии бимформинга (по сути, это варианты общего подхода на основе использования многоэлементных антенн), в теории позволяющих увеличить совокупную пропускную способность радиосети в десятки раз. Эту дополнительную пропускную способность можно использовать либо для увеличения количества одновременно обслуживаемых абонентов в зоне покрытия, либо для увеличения скорости передачи данных для конкретных абонентов или групп абонентов. Бимформинг дополнительно повышает эффективность использования частотного ресурса сети, пользуясь тем, что не все абоненты в зоне покрытия одновременно нуждаются в полной скорости доступа. Принцип его работы — динамическое перераспределение мощности сигнала (с помощью формирования направленных лучей) в пользу тех абонентов, которым в данный момент требуется получать большой объем данных.

M-MIMO — это сложная технология, которая требует создания фазированных антенных решеток с многими сотнями элементов и при этом по разумной цене и в форм-факторах, позволяющих их использовать в городах (вне городов такие системы просто не нужны). Нет сомнений в том, что M-MIMO со временем получит широкое распространение в базовых станциях. Но очень важно подчеркнуть, что со стороны абонентов использование MIMO ограничено ценой, размерами, энергетическими параметрами и разрешенной мощностью излучения носимых устройств. Практически достижимое в смартфоне количество независимых каналов передачи данных весьма ограничено, а качество их работы сильно зависит от условий применения и расстояния до базовой станции. Таким образом, если емкость сети 5G за счет M-MIMO действительно можно увеличить сильно, то скорость обмена данными между сетью и отдельным абонентом будет расти гораздо медленнее, сдерживаясь возможностями абонентских устройств, и очень существенно зависеть от условий использования.

Но есть и хорошие новости: просто нужны очень большие инвестиции

Все вышеперечисленное может дать значительный рост емкости сотовых сетей 5G, работающих в стандартных диапазонах частот, по сравнению c 4G, но не может дать какого-то прорывного роста скорости связи, доступной отдельному абоненту. Понятия емкости и скорости передачи данных в сотовой сети тесно связаны, но не равнозначны. Рост количества абонентов, которых сеть может обслужить без потери качества, не означает, что сеть будет работать намного быстрее для каждого отдельного абонента в реальных условиях.

Нужно подчеркнуть, что для получения значительного эффекта от описанных выше нововведений придется ставить больше базовых станций, подключать их к пакетным сетям передачи данных с увеличенной пропускной способностью, использовать намного более сложные и дорогие антенные системы и получать больше спектра. Никакой магии, нужны очень большие инвестиции. А инвестируют обычно туда, где есть бизнес. Для сотовых операторов пока непонятно, зачем инвестировать огромные средства в массовый сегмент сетей 5G со сплошным покрытием и высокой емкостью.

Сеть для IoT и улучшенный 4G

Коротко остановимся на других видах сетей 5G. Важнейший из них — это сети межмашинной связи или IoT (Internet Of Things). Здесь 5G имеет большие преимущества перед предыдущими поколениями сотовой связи. Это, в первую очередь, малый уровень задержки (на порядок ниже, чем в 4G) и возможность обслуживания очень большого количества абонентов в зоне покрытия одной соты. Стандарты 5G включают протоколы связи категории LPWA (Low Power Wide Area), которые предназначены для низкоскоростной малоинтенсивной связи очень большого количества абонентов при очень низком уровне энергопотребления модемов. Благодаря архитектуре и параметрам 5G можно построить не только сенсорные сети (объединяющие разные датчики и исполнительные устройства, например, городских систем), но и высоконадежные системы управления транспортными средствами (автомобили и дроны) и различными роботами и роботизированными комплексами. Сети IoT 5G будут в основном строиться на частотах ниже 1 ГГц, где площадь, покрываемая сигналом одной соты гораздо больше, чем на более высоких частотах. В то же время, высокоскоростная связь в этих частотах в 5G для обычных абонентов вряд ли будет доступна, по причине нехватки спектра и потому, что Massive MIMO на частотах ниже 1 ГГц использовать затруднительно из-за больших размеров антенн.

Третий тип сетей 5G предназначен для обеспечения абонентов связью с очень высокой скоростью. Здесь речь идет о пиковых скоростях до десятков гигабит в секунду. Это сети в высокочастотных диапазонах с длинами волн менее одного сантиметра (миллиметровые диапазоны), которые ранее никогда не использовались для сотовой связи. Причина решения включить эти диапазоны в стандарт 5G состоит в том, что в них имеются очень большие незанятые участки спектра (многие сотни мегагерц).

Очень многие люди, рассуждающие о значительном росте скорости связи в 5G, не отдают себе в полной мере отчета в том, что сверхвысокие скорости будут доступны только в сетях миллиметровых диапазонов. Сигналы этих частот распространяются таким образом, что для связи почти всегда нужна прямая видимость между антеннами передатчика и приемника (то есть, сигнал практически не огибает препятствия), а разрешенная (да и технически доступная) мощность излучения очень мала. Это значит, что в условиях города для построения поля сплошного покрытия в миллиметровом диапазоне нужно установить огромное количество малых сот.

Публично доступные оценки показывают, что для крупных городов количество сот потребуется увеличить в 500-1000 раз, по сравнению с количеством сот, достаточным для формирования покрытия в стандартных диапазонах. К сожалению, даже это не обеспечит непрерывность связи (абоненту достаточно неудачно повернуться, чтобы перекрыть сигнал от базовой станции). Другого практического способа создать сплошное покрытие не существует (если не считать проекты с использованием дронов и аэростатов). То есть, сеть 5G миллиметрового диапазона со сплошным покрытием в городе получится очень дорогой, для нее почти нельзя переиспользовать существующую инфраструктуру и она плохо подойдет для обычных абонентов, свободно перемещающихся в зоне покрытия. Кроме того, для связи в миллиметровом диапазоне пока не существует абонентского оборудования, подходящего для встраивания в типовые смартфоны и планшеты, и в ближайшем будущем они вряд ли появятся. По вышеизложенным причинам, данный тип сетей будет в среднесрочной перспективе применяться для решения различных задач по передаче данных к стационарным (например, домам) или регулярно движущимся (поезда, автомобили, городской транспорт) объектам, а также для организации отдельных хотспотов, но не для обычных мобильных абонентов.

Это далеко не все особенности 5G, но уже можно сформулировать промежуточный вывод. В среднесрочной перспективе (мы бы оценили ее в 5-7 лет, но это субъективная оценка), никакого революционного эффекта от строительства сетей 5G абоненты не получат. Их пользовательский опыт с появлением смартфонов и участков покрытия с поддержкой 5G будет улучшаться за счет более высокого и стабильного качества работы сети и более высокой доступной им скорости передачи данных. В этот период сети 5G будут восприниматься абонентами, скорее, как улучшенный 4G. Скорость передачи данных при покрытии 5G и устройства, его поддерживающего (о темпах появления на рынке устройств 5G мы сейчас не говорим), будет, как правило, выше, но останется в том же порядке величины. Если сейчас в идеальных условиях можно видеть в коммерческих сетях LTE пиковые скорости выше 100-150 Mbps, а средние варьируются в интервале 10-40 Mbps, то в сетях 5G ожидаются пики до 200-300 Mbps и выше, а средняя скорость может составить 30-80 Mbps.

5G в зданиях

Выше рассматривались сотовые сети вне помещений. Ситуация внутри помещений (indoor) имеет ряд особенностей. Именно там потребляется большая часть трафика, в том числе, мобильного. Поэтому для сотовых операторов важно обеспечить качественное покрытие и высокую пропускную способность сети в городских зданиях. Поскольку наиболее вероятные спектральные области, доступные для связи 5G, будут располагаться в окрестности 3-4 ГГц, макро-соты, расположенные на улице, не смогут формировать качественное покрытие внутри городских зданий из-за сильного поглощения радиосигнала на этих частотах в стенах. Следовательно, сигнал 5G должен будет исходить от антенн, расположенных прямо в зданиях. Внутри помещений применение MIMO высоких порядков, как правило, не имеет технического и экономического смысла, поэтому в indoor 5G будут использоваться малые соты и антенные системы, похожие на те, что используются сегодня для сетей 4G в помещениях. По этой причине скорости передачи данных, которые будут доступны в помещениях абонентам 5G на частотах ниже 6 ГГц, окажутся того же порядка, который можно получить сегодня в indoor сетях 4G.

В настоящее время большая часть трафика, потребляемого пользователями смартфонов и планшетов, создается не в сотовых сетях, а в сетях Wi-Fi. Например, по данным Mediascope в России 78% трафика мобильных устройств идет через Wi-Fi и только 22% через сотовые сети. И этот трафик преимущественно потребляется в помещениях. Чтобы ситуация изменилась, нужно не только, чтобы сотовая сеть предоставляла большую скорость передачи данных, чем Wi-Fi (это и сейчас часто так), но также чтобы эта скорость была доступна и в местах общественного пользования, и в домах и квартирах абонентов. Решение этой задачи для 5G потребует гигантских инвестиций в строительство indoor-сетей, в том числе, в жилых зданиях.

Wi-Fi не хуже 5G, и вот почему

Теперь, спустя краткого ликбеза о 5G, рассмотрим главный вопрос. А чем Wi-Fi отличается от 4/5G и чем он, собственно, хуже или лучше сотовой связи? Представление о Wi-Fi, как о технологии, во многом формируется опытом использования существующих публичных сетей, устроенных весьма примитивно. Между тем, современный Wi-Fi способен в области передачи данных практически на все то же, на что способны сотовые сети. Wi-Fi в полной мере поддерживает мобильность, позволяя строить непрерывные зоны покрытия и обслуживать движущихся абонентов, классы обслуживания, автоматическую авторизацию в сети, развитую защиту данных, автоматический роуминг между сетями Wi-Fi разных операторов. Более того, и со стороны стандартов сотовой связи 3GPP, и со стороны стандартов Wi-Fi IEEE предусмотрено множество средств для совместного использования и координации работы Wi-Fi и 4/5G. Это и ранее упомянутые технологии семейств LAA/LWA, и Wi-Fi Calling, и роуминг между сотовыми сетями и сетями Wi-Fi с автоматическим выбором сети. С точки зрения способа передачи данных Wi-Fi весьма близок и 4G, и 5G, поскольку в стандартах семейства 802.11 применяется метод модуляции OFDM, а в современных версиях — OFDMA, почти аналогичный тому, что используется в сотовых сетях 4/5G. Есть множество особенностей и отличий, но фундаментально способы и доступные уровни модуляции и кодирования Wi-Fi и 4/5G близки (куда ближе, чем 3G и 4G между собой), а значит, похожа и спектральная эффективность в единичном канале.

Нужно подчеркнуть, что Wi-Fi развивается параллельным с сотовыми сетями курсом, но всегда опережает стандарты сотовой связи по поддерживаемым скоростям передачи данных на коротких расстояниях. За последние 10 лет, как и в сотовой связи, произошла одна большая смена поколений стандартов Wi-Fi. Современный 802.11ac практически вытеснил 802.11n (принят в сентябре 2009 года) из продуктовых линеек производителей оборудования. Но если в сотовой связи замена стандартов сопровождается значительными и дорогостоящими трансформациями инфраструктуры в связи с ограниченной или отсутствующей обратной совместимостью между поколениями связи, то Wi-Fi развивается куда более гладко. 802.11ac имеет полную обратную совместимость с 802.11n и для его использования в существующих сетях не нужны серьезные преобразования. Поскольку 802.11ac является стандартом де-факто на сегодня, логично сравнить его параметры с доступными сейчас параметрами сетей 4G. IEEE использует подход внедрения стандартов «волнами» (впрочем, как и 3GPP) и 802.11ac уже прошел стадию первой волны (Wave 1) и сейчас находится на стадии Wave 2. В стандарте предусмотрено использование Multi User MIMO (чего ранее в Wi-Fi не было), а пиковая скорость физического канала (PHY rate), доступного на этой стадии, составляет 2.34 Gbps при использовании трех пространственных потоков и полосы частот в 160 МГц (теоретически можно использовать и четыре потока). Реально достижимая пиковая скорость передачи данных при такой скорости канала может составить около 1.5 Gbps. 802.11ac Wave 1 предлагал канальные/реальные скорости до 1.3/0.8 Gbps, а «старичок» 802.11n в полосе 40 МГц до 450/300 Mbps при трех потоках. Ожидаемая в скором будущем полная реализация спецификации IEEE 802.11ac позволит использовать до восьми пространственных потоков, получать физический канал до 6.77 Gbps и реально достижимые пиковые скорости передачи данных до 4.5 Gbps. В существующих Wi-Fi сетях высокого качества (такие есть), можно наблюдать пиковые скорости в 100-150 Mbps при использовании мобильных устройств и выше 200 Mbps при использовании современных ноутбуков даже на оборудовании последних версий устаревшего стандарта 802.11n. Идущий на смену 802.11ac новый стандарт 802.11ax (первый утвержденный вариант ожидается в 2019 году) добавит еще около 40% спектральной эффективности в единичном канале и четырехкратное увеличение общей эффективности использования доступной полосы частот. Есть также стандарт 802.11ad, который, как и миллиметровая «часть» 5G, предназначен для высокоскоростной связи в сверхвысоких частотах (в данном случае, это 60 ГГц). Данный стандарт определяет пиковую пропускную способность канала в 7 Gbps и поддерживает бимформинг. В отличие от миллиметровой части 5G, для 802.11ad уже имеется целый ряд серийно производимых чипсетов для создания абонентских устройств. Ему на смену идет новый стандарт 802.11ay, с теоретическими пиковыми PHY rate до 44 Gbps в одном потоке, который добавит в миллиметровый Wi-Fi Multi User MIMO с поддержкой четырех потоков (то есть, теоретическая физическая пропускная способность при использовании четырех потоков и полной полосы частот составит до 176 Gbps), агрегацию каналов, и значительно увеличит рабочие расстояния между клиентским устройством и точкой доступа (до сотен метров). Наконец, для полноты аналогии с 5G, упомяну еще один новый стандарт 802.11ah (который имеет еще официальное название Wi-Fi HaLow, что почему-то произносится, как «ХейЛоу»), который описывает связь для IoT в диапазоне 900 МГц. Причем в этом стандарте, как и в 5G, все в порядке с задержками и энергопотреблением. Хорошо видно, что идеология развития стандартов IEEE близка к 3GPP и три описанных выше типа сетей формируются и в мире Wi-Fi.

Посмотрев на эти цифры, логично задать вопрос — а почему, собственно, считается, что «5G быстрее»? Теоретически достижимые максимальные скорости передачи данных в сетях 5G и сетях Wi-Fi вполне сравнимы. С технической точки зрения 5G не будет быстрее Wi-Fi (на самом деле, в новых стандартах Wi-Fi для 5 ГГц пиковые скорости могут быть выше, чем в 5G стандартных диапазонов, в зависимости от наличного частотного ресурса, а в миллиметровых диапазонах будут намного выше). Но на самом деле, это не так важно. Основное отличие между сотовыми сетями и Wi-Fi состоит не в скорости передачи данных, а в моделях использования. Теперь мы готовы сформулировать это более точно.

Why-Fi?

Сотовые сети предназначены для массового обслуживания огромного количества абонентов, причем несут в своем дизайне унаследованный груз тех самых базовых услуг. Сотовые операторы вынуждены строить свои инфраструктуры так, чтобы обеспечить максимально единый пользовательский опыт, поддержку всех стандартов и по возможности всех частотных диапазонов везде, где имеется покрытие сети, в любых условиях, в чистом поле и в условиях плотной городской застройки, в зданиях и на открытом воздухе. 5G, кстати, впервые пытается системно отойти от этой идеологии, архитектурно переосмыслить ее, предлагая строить сети такого типа, как требуется (вспомним про три типа) именно там, где они востребованы.

Wi-Fi исходно и по сей день — технология, построенная вокруг только одной базовой услуги, — передачи данных, — и ориентированная почти исключительно на области, где компактно присутствуют много сравнительно малоподвижных абонентов, преимущественно, в помещениях. При этом набор дополнительных сервисов у Wi-Fi сильно отличается от сотовых сетей, во многом благодаря отсутствию необходимости заключения договора и наличия SIM-карты. Многие из них доступны только в таких сетях: показ рекламы при подключении, гиперлокальная реклама и аналитика, кратковременный платный доступ для туристов с мгновенной активацией. Кроме того, благодаря нейтральности Wi-Fi по отношению к мобильным сетям, возможны оффлоадинг трафика, Wi-Fi Calling и международный роуминг для абонентов всех операторов сотовой связи и любых операторов Wi-Fi.

Типовое массовое оборудование Wi-Fi, соответствующее стандартам, имеет значительные ограничения по мощности излучения и рассчитано на обслуживание абонентов, находящихся на небольшом расстоянии. Легко видеть, что Wi-Fi по своей природе нишевая технология. Именно за счет этого, Wi-Fi с точки зрения архитектуры значительно проще сотовых сетей. Самое значительное упрощение — отсутствие в идеологии Wi-Fi какой-либо единой централизованной опорной сети, которая в случае сотовой связи не только обязательно присутствует, но и очень сложна. Каждый сегмент Wi-Fi может строиться независимо, с использованием решений по обработке и маршрутизации трафика «по месту» и при этом управляться централизованно одним оператором. В качестве коммуникационной среды, обеспечивающей сетевое единство такой системы, прекрасно подходит сеть Интернет. Еще одно отличие состоит в том, что диапазоны, в которых работает Wi-Fi, либо не требуют лицензий и разрешений, либо имеют существенно упрощенный порядок лицензирования и меньшую стоимость частотного ресурса, по сравнению с частотами для сотовой связи. За счет этого сети Wi-Fi гораздо дешевле удельно в расчете на одного абонента в зоне покрытия. Как бы ни менялась технология сотовой связи, фундаментальным отличием ее от Wi-Fi остается именно удельная стоимость инфраструктуры, позволяющей обслуживать в заданной области определенное количество абонентов с заданным уровнем сервиса. Wi-Fi всегда дешевле.

С другой стороны, если стараться строить с помощью Wi-Fi решения для создания сплошного покрытия, обслуживания большого количества абонентов вне помещений с единым уровнем сервиса и централизованным управлением абонентской базой, то результат будет хуже, чем в случае сотовых сетей, экономическая эффективность и качество которых намного превосходят Wi-Fi вне зданий. Следует также помнить, что частоты Wi-Fi защищены слабее, чем частоты сотовой связи, и вероятность возникновения в них помех гораздо выше. Это не слишком важно в помещениях, где ситуация, как правило, находится под контролем владельца, но создает большие проблемы вне зданий.

Мир как альтернатива войне

Сотовых операторов беспокоит наличие публичных сетей Wi-Fi вовсе не потому, что их уровень качества, удобства использования и безопасности ниже, чем у сотовой связи, а потому, что они бесплатны. Поскольку сотовые операторы так и не научились зарабатывать всерьез на чем-то, кроме трафика, наличие бесплатной, пусть даже и менее качественной альтернативы их сетям для них неприемлемо. Рынок давно предлагает альтернативу вражде между сотовой связью и Wi-Fi, заключающуюся в выгрузке трафика сотовых абонентов в сети Wi-Fi (Wi-Fi Offload) в автоматическом, прозрачном для пользователя режиме. Абонент может даже не знать, через какую сеть идет в данный момент его трафик, поскольку все услуги (и голосовая связь, и передача данных и все виды сервисов сообщений) работают без каких-то отличий. Есть много видов и технологий Wi-Fi Offload (например, сейчас активно развивается Wi-Fi Calling, по сути, относящийся к категории Offload), а также продвинутых способов кооперации и координации сотовых и Wi-Fi-сетей (некоторые упомянуты выше в тексте), и все чаще сотовые и Wi-Fi-операторы во всем мире их применяют. По мере появления современных и качественных сегментов сетей Wi-Fi, они становятся естественной альтернативой строительству или расширению собственной инфраструктуры при росте трафика или смене поколений сети, либо позволяют ограничить инвестиции за счет создания сетей сотовой связи меньшей емкости.

Процесс формирования кооперации между сотовыми сетями и Wi-Fi очень плохо идет в России. На мой взгляд, причиной этого является практическое отсутствие действительно качественных, соответствующих стандартам и хорошо эксплуатируемых сетей Wi-Fi в нашей стране. Здесь имеется проблема курицы и яйца. Чтобы построить качественную сеть Wi-Fi в зоне, где много абонентов, нужно инвестировать существенные средства (которые, хотя и значительно ниже соответствующих расходов сотовых операторов, но тоже вполне материальны). Чтобы инвестировать, нужно иметь бизнес-кейс. То есть, уметь зарабатывать на этой сети. Но зарабатывать на публичных бесплатных сетях Wi-Fi практически никто не умеет. В итоге публичные сети Wi-Fi в массе своей строятся при наличии прямого заказчика и внешнего финансирования для решения любых задач (удобство для посетителей, безопасность и т.д.), кроме коммерческих. А значит, такие сети проектируются для минимизации всех расходов при сохранении минимально-допустимого качества и не учитывают никак потребности сотовых операторов. Накопившийся со временем опыт использования таких «дешевых» сетей, в свою очередь, привел к формированию стереотипа о низком качестве Wi-Fi, как технологии. На самом деле, при правильном использовании и качественном проектировании, строительстве и эксплуатации, Wi-Fi может обеспечить пользовательский опыт ничуть не хуже, чем 4G или 5G, но за меньшие деньги и только там, где его целесообразно использовать.

Last but not least: про метро

Отдельно хочется прокомментировать вопрос о сетях Wi-Fi в метрополитене. Как известно, МаксимаТелеком является оператором такой сети в подвижных составах метрополитена Москвы и Санкт-Петербурга. Мы обслуживаем порядка 1,5 млн уникальных абонентов ежедневно. Нас часто спрашивают, как мы относимся к перспективе прихода полноценной сотовой связи в тоннели метрополитена, особенно, в стандарте 5G и как это повлияет на наших абонентов и считаем ли мы, что это приведет к значительному оттоку абонентов в сотовые сети.

Начну с 5G. Преимущества 5G, напомню, очень сильно базируются на технологии MIMO. В тоннелях метрополитена, по чисто физическим причинам, MIMO высоких порядков и бимформинг работать не будут. Поэтому сеть 5G с точки зрения скорости передачи данных и емкости в тоннелях метро не будет как-то существенно отличаться от 4G (более того, и от 3G тоже). Доступная абонентам скорость и емкость сети будут, главным образом, определяться частотным ресурсом, который смогут задействовать операторы в тоннелях, а не стандартом связи. Поэтому, мы не думаем, что смена поколений связи в метро хоть как-то повлияет на нашу абонентскую базу. Мы считаем, что сам факт появления в тоннелях качественной сотовой связи в Москве (если это когда-нибудь случится) будет гораздо важнее, чем переход ее на 5G в каком-то неопределенном будущем.

Конечно, очень важным является вопрос удобства и безопасности использования сетей. Здесь есть разница между сотовой сетью и публичной сетью Wi-Fi. Часто говорят, что для абонентов публичных сетей большой проблемой является необходимость идентификации в сети, которая в нашей стране диктуется законом. Опыт МаксимаТелеком показывает, что однократно требуемая идентификация для абсолютного большинства абонентов не является препятствием для использования сети. Гораздо больше абонентов беспокоит реклама, которую мы показываем при каждом входе в сеть. МаксимаТелеком строит сети на собственные и заемные средства, метрополитены двух столиц не платят нам за то, что мы предоставляем услуги Wi-Fi для пассажиров (и никогда не платили). Наоборот, мы платим деньги метрополитенам за право разместить в метрополитене свою инфраструктуру.

Стоимость создания и содержания наших сетей весьма велика, поскольку они включают не только Wi-Fi и пакетные сети передачи данных, но и транспортную радиосеть, обеспечивающую связь между движущимися составами и базовыми станциями в тоннелях метро. Именно эта компонента нашей инфраструктуры (т.н. Track Side Network, TSN) наиболее дорогостоящая, и именно она является базой для уникального сервиса, который мы создаем для наших абонентов. Мы являемся коммерческой компанией, и наша бизнес модель предусматривает, в отличие от сотовых операторов, получение дохода не за передачу данных, а за рекламу и сервисы (то, о чем сотовые компании мечтают, но так и не умеют делать). Мы должны показывать абонентам определенный объем рекламы, чтобы сама услуга оставалась бесплатной для них. Сегодня каждый абонент делает выбор между бесшовным входом, но платным трафиком и низким качеством сотовой связи в метро и входом с рекламой, но бесплатным неограниченным трафиком и доступной сетью. Если сотовая связь хорошего качества появится в составах в Москве (пока только МТС с нашей помощью обеспечивает там надежную голосовую связь в стандарте 3G), то какая-то небольшая часть абонентов, особенно тех, для кого очень важна быстрота входа в сеть, скорее всего предпочтет ее сети Wi-Fi. Мы этого совершенно не боимся, потому что всегда сможем обеспечить более высокое качество связи через нашу сеть Wi-Fi в вагонах (скорость, стабильность и доступность), чем сотовые операторы при намного меньших инвестициях. И наличие или отсутствие у них 5G здесь совершенно ни причем.

А еще у нас есть открытые вакансииПосмотрите их здесь

habr.com

разница, принцип работы, выбор устройств с поддержкой 5G и WiFi

21 Февраля 2019


Прошло всего несколько лет с тех пор, как Совет по правам человека признал одним из неотъемлемых прав человека — доступ к Интернету. Хотя и так понятно, что глобальная сеть для пользователей была жизненно важной потребностью задолго до принятия рекомендательной резолюции.


Как пользователи подключаются к сети? Для ответа на данный вопрос нужно рассмотреть два аспекта — аппаратную базу и технологию подключения. Доступ к интернету обеспечивают различные устройства, наиболее популярными из них остаются смартфоны. Что же касается технологии выхода в интернет, многие пользователи сегодня становятся перед выбором —Wi-Fi 6 или 5G. Проблема в том, что обе технологии постоянно развиваются и совершенствуются.


Когда появляется новое поколение технологий мобильный сетей, оно часто воспринимается как нечто совершенное, способное заменить все, что существовало до сих пор. Иначе сложился «путь» стандарта 5G. Эксперты признают: обе технологии, как Wi-Fi 6 так и 5G нужны пользователям в равной мере.


5G или Wi-Fi 6


Чем отличаются 5G и Wi-Fi 6?


5G — это общий термин для технологии мобильных сетей пятого поколения, и он включает в себя множество различных элементов. Сотовые или мобильные сети занимают полосы лицензированного спектра. Они продаются тем, кто заплатит самую высокую цену.


5G или Wi-Fi 6


Крупные операторы, такие как Verizon или AT&T, платят за использование этих полос. Чтобы развернуть сеть, им нужно построить систему базовых станций, способных передавать достаточно сильный сигнал и одновременно обслуживать сразу большое число пользователей (тысячи в городских районах). Их вложения окупаются за счет пользователей, оплачивающих за подписку.


В свою очередь, Wi-Fi использует нелицензионный спектр, пользоваться которым может каждый, но и прием сигнала в данном случае относительно слабый. Пользователь платит интернет-провайдеру (ISP) за проведение интернета непосредственно в дом. И уже внутри помещения устанавливается роутер, распределяющий сигнал по всей площади покрытия. Задача в том, что в домах густонаселенных районов практически все соседи используют одну и ту же частоту, поэтому значительно снижается скорость  приема и передачи.


Wi-Fi использует две частоты: 2.4 и 5 ГГц. 2.4 ГГц частота обеспечивает более низкую максимальную скорость, но лучшую проходимость, поэтому у него более длинный диапазон частот.  Мобильные сети 5G не поддерживают передачу данных на 5 ГГц частотах.


5G или Wi-Fi 6


В повседневной жизни большинство пользователей полагаются на стандарт Wi-Fi в пределах дома, в офисе или в кафе. Переход на мобильные сети осуществляется как только пользователь находится за пределами покрытия роутера. Смартфоны, как правило, переключаются автоматически, поэтому пользователь не прилагает никаких усилий, чтобы добиться лучшего приема.


Этот сценарий будет по-прежнему актуален для подавляющего большинства людей после выхода 5G, с той лишь разницей, что и мобильные сети, и Wi-Fi будут работать быстрее.


Какие улучшения обещает технология 5G


Скорость загрузки в пределах от 1 до 10 Гбит/с, а также скорость загрузки или задержки в одну миллисекунду — неплохие показатели, чтобы завоевать доверие пользователей. Но реальность немного отличается от желаемого: теоретически можно приблизиться к максимальным скоростям, а на практике добиться этого не так просто.


Скорость соединения в сетях 5G зависит от многих факторов:


  • местонахождения пользователя;


  • к какой сети он подключен;


  • числа подсоединенных потребителей;


  • какое устройство используется.


Задача 5G сетей — добиться минимальной скорости загрузки в 50 Мбит/с и задержки в 10 мс. По сравнению с показателями текущих скоростей,  это значительный шаг вперед, хотя, вероятнее всего, площадь покрытия 5G сетей, будет расширяться медленно, как и в случае с сетями 4G LTE. Эксперты прогнозируют, что пятое поколение мобильных сетей будет совмещено не только с технологией Wi-Fi, но и стандартами более ранних поколений. Вот почему 4G LTE по-прежнему будет оставаться в качестве запасного варианта и продолжать развиваться дальше с более ускоренными темпами.


Что ожидать от технологии Wi-Fi 6


Так получилось, что разобраться со стандартами технологии Wi-Fi немного сложно из-за разнообразия названий, начиная от 802.11b и 802.11a, затем 802.11g и 802.11n, наконец завершая 802.11ac. По видимому разработчики также осознали это и теперь следующая линейка Wi-Fi Alliance 802.11 ax будет выпущена под названием Wi-Fi 6. Изменение названий затронет также более ранние стандарты, так, версия 802.11ac станет Wi-Fi 5 и так далее. Новый стандарт Wi-Fi 6 должен обеспечивать скорость, по меньшей мере, в четыре раза превышающую скорость Wi-Fi 5. Намного улучшится эффективность и пропускная способность сетей, что критически важно, учитывая растущее число подключаемых устройств к интернет в пределах  дома.


5G или Wi-Fi 6


Как и 5G, Wi-Fi 6 будет дополнять, а не заменять существующие стандарты Wi-Fi.


Что лучше: 5G или Wi-Fi 6?


Технологии 5G и Wi-Fi 6 предоставляют возможность наслаждаться более высокими скоростями и превосходной производительностью, но чтобы добиться этого, нужно решить две важные задачи:


Во-первых, операторы связи и интернет-провайдеры должны создавать сети с оборудованием, способным поддерживать новые технологии и скорости;


Во-вторых, нужно использовать модернизированное оборудование.


Нынешние смартфоны, ноутбуки и другие устройствам не оснащены необходимыми антеннами и чипами. Вероятнее всего, устройства с поддержкой 5G и Wi-Fi 6 не заставят себя долго ждать и появятся в нынешнем году.


Следите за новостями на нашем сайте, чтобы не упустить запуск устройств с поддержкой 5G и Wi-Fi 6.

Комментарии

wifi.kz

В чем разница между 5G и 5GHz Wi-Fi

В чем разница между 5G и 5GHz Wi-Fi

5G и 5GHz Wi-Fi используются для беспроводного подключения, но у них нет ничего общего. Любой, кто говорит о «5G Wi-Fi», на самом подразумевает Wi-Fi 5 ГГц, что отличается от стандарта сотовой связи 5G.

5G — новый стандарт сотовой связи

Скоро Вы услышите больше о 5G. Это стандарт сотовой связи, являющийся преемником 4G LTE и 3G. 5G означает «пятое поколение», так как это пятое поколение этого стандарта сотовой связи.

5G разработан, чтобы быть намного быстрее и иметь меньшую задержку, чем 4G LTE. Вы увидите первые смартфоны 5G в 2019 году, а сотовые операторы развернут свои мобильные сети 5G. 5G может преобразовать Ваше домашнее интернет-соединение, также предоставляя услуги скоростного широкополосного интернета без проводов.

Хотя 5G — это новый стандарт, он не имеет ничего общего с Wi-Fi. 5G используется для сотовой связи. Будущие смартфоны могут поддерживать 5G и 5GHz Wi-Fi, но современные смартфоны поддерживают 4G LTE и 5 GHz Wi-Fi.

5 ГГц — одна из двух частот для Wi-Fi

Wi-Fi имеет две полосы частот, которые Вы можете использовать: 2,4 ГГц и 5 ГГц. 5 ГГц является более новым. Он получил широкое распространение благодаря стандарту Wi-Fi 802.11n, который был впервые опубликован еще в 2009 году. Он по-прежнему является частью современных стандартов Wi-Fi, таких как 802.11ac и Wi-Fi 6.

5 ГГц Wi-Fi предлагает больше непересекающихся каналов, что делает его менее перегруженным. Он отлично подходит в местах с большим количеством заторов Wi-Fi, таких как многоквартирные дома, где в каждой квартире есть свой маршрутизатор и сеть Wi-Fi. 5 ГГц Wi-Fi также быстрее, чем 2,4 ГГц Wi-Fi.

Но, несмотря на эти более медленные скорости и повышенную загруженность, Wi-Fi 2,4 ГГц все еще имеет свои преимущества. 2,4 ГГц покрывает большую площадь, чем 5 ГГц, и благодаря прохождению радиоволн лучше проходит сквозь стены. Эти более короткие 5 ГГц радиоволны обеспечивают более быстрое соединение, но они не могут покрыть столько площади.

Если у Вас есть даже достаточно современный маршрутизатор, это, вероятно, двухдиапазонный маршрутизатор, который поддерживает Wi-Fi 5 ГГц и 2,4 ГГц одновременно.

Иногда люди используют термин «5G Wi-Fi» для обозначения Wi-Fi 5 ГГц, но это неверно.

Почему некоторые говорят о сети Wi-Fi, что они «5G»?

Люди иногда называют свои сети как «Моя сеть» и «Моя сеть — 5G». Это вводит в заблуждение, но это не путало до появления 5G. Здесь «5G» — это просто сокращение от «5 GHz».

Это связано с тем, что маршрутизаторы Wi-Fi, которые поддерживают Wi-Fi 5 ГГц, можно настроить несколькими различными способами. Эти маршрутизаторы могут одновременно размещать сети 2,4 ГГц и 5 ГГц, что полезно для старых устройств, которые поддерживают только 2,4 ГГц, или более крупных областей, где устройства могут выходить за пределы диапазона 5 ГГц, но при этом находиться в диапазоне 2,4 ГГц.

Если обе сети Wi-Fi названы одинаково — например, если обе Ваши сети 2,4 ГГц и 5 ГГц названы «Моя сеть» — каждый подключенный смартфон, ноутбук или другое устройство автоматически переключится между сетями, выбрав сеть 5 ГГц и подключение к сети 2,4 ГГц при необходимости. В действительности, многие устройства делают это неправильно и могут просто подключиться к сети 2,4 ГГц, или они могут попытаться подключиться к сети 5 ГГц и получить ошибку подключения.

Вот почему люди часто настраивают свои маршрутизаторы на два разных имени сети Wi-Fi. Один из них может быть назван как «Моя сеть — 2,4 ГГц», а другой — как «Моя сеть — 5 ГГц». Оба размещаются на одном маршрутизаторе, но один — 2,4 ГГц, а другой — 5 ГГц. Затем Вы можете выбрать, к какой сети Вы хотите подключиться на Ваших устройствах.

Почему люди говорят «5G Wi-Fi»

5G — довольно новый стандарт. Некоторые люди начали называть Wi-Fi 5 ГГц «5G Wi-Fi» еще во времена, когда 3G и 4G LTE были доминирующими стандартами сотовой связи.

Официально его так никогда не называли, но некоторые люди называли его более коротко. Это похоже на то, как много людей называли iPod Touch «iTouch». Это не было официальным названием, но все знали, о чем говорили.

Но теперь, когда 5G находится на пороге запуска на устройствах, «5G Wi-Fi» просто запутан и неясен. Всякий раз, когда Вы видите термин «5G», связанный с Wi-Fi, он, вероятно, просто относится к Wi-Fi 5 ГГц.

guidepc.ru

Преимущества WiFi 5 ГГц


В современном мире благодаря Интернету обмен информацией стал не просто безграничным, но и быстрым, если не сказать — мгновенным. С развитием беспроводных сетей требования к ним постоянно растут, и в первую очередь пользователей волнует скорость передачи данных. О том, имеет ли значение, в каком частотном диапазоне работает WiFi-сеть и как это влияет на передачу данных, будет изложено в этой статье.


Немного истории


Изначально передача данных через Интернет осуществлялась исключительно по проводным линиям связи, но стало очевидно, что провод серьезно ограничивает физическое распространение сетей передачи данных. Как ни старайся, а проложить проводные линии не везде возможно, да и технологически рынок интернет-услуг созрел для широкого распространения мобильных устройств. А почему бы не сделать обмен данными без привязки к кабелю? Результатом поисков новых решений созданий беспроводных технологий стало учреждение в 1999 году пионерами в беспроводных технологиях — фирмами 3Com, Aironet (ныне вошедшее в Cisco), Harris Semiconductor (в настоящий момент Intersil), Lucent (Agere), Nokia и Symbol Technologies — альянса Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) и регистрация новой технологии под маркой Wi-Fi.


Основной задачей этой организации является разработка, тестирование и сертифицирование, а также поддержка и продвижение форматов беспроводной связи Wi-Fi. В 2000 году WECA переименовали в Wi-Fi Alliance, а штаб-квартиру разместили в Остине, Техас. На сегодняшний день Wi-Fi Alliance объединяет свыше 320 компаний по всему миру, работающих в области беспроводных технологий. В результате совместных усилий альянса в 1997 году появилась спецификация (другими словами, стандарт) IEEE 802.11, которая регламентирует методы построения локальных беспроводных сетей.


Что такое IEEE 802.11?


Что такое IEEE 802.11?


Теперь кратко о стандартах Wi-Fi. В настоящий момент существует, кроме базовой спецификации 802.11, еще 27 ее модификаций. Важным аспектом для развития сетей Wi-Fi является выделение рабочих частот. Радиочастотный спектр в нашей стране — это собственность государства, поэтому условием для быстрого развития сетей Wi-Fi является предоставление диапазонов частот, которые не требуют лицензирования. В нашей стране это диапазон частот 2,4 ГГц и 5 ГГц. Ниже приведены краткие характеристики используемых в РФ спецификаций 802.11 (скорость указана весьма примерно):


802.11 — самая первая, так сказать, базовая спецификация от 1997 года с пропускной способностью в 1 Мбит/с или 2 Мбит/c и использующая рабочую частоту 2,4 ГГц;


802.11a — первая модернизация (1999 г.) со скоростью уже 54 Мбит/c для рабочей частоты 5 ГГц;


802.11b — вторая модификация 802.11 (1999 г.) для поддержки скоростей 5,5 Мбит/с  и 11 Мбит/с для частоты 2,4 ГГц;


802.11g — вариант от 2003 г. со скоростью 54 Мбит/c для частоты 2,4 ГГц;


802.11n — вариант от 2009 г. с серьезной пропускной способностью до 600 Мбит/c для частот 2,4-2,5 или 5 ГГц;


802.11ac — новейший стандарт для частотного диапазона 5 ГГц WiFi от 2014 г. Анонсированная скорость передачи данных от 433 Мбит/с до 6,77 Гбит/с для устройств при 8x MU-MIMO-антеннах.


Как видно из кратких описаний спецификаций (802.11, 802.11b, 802.11g и 802.11n), они предусмотрены для работы в диапазоне частот 2,4 ГГц, а 802.11a и 802.11aс — только в диапазоне частот WiFi 5 ГГц. 


Wifi 2,4 ГГц – каналы и частотные полосы


Как видно из приведенной ниже таблицы, в полосе частот 2.4 GHz существуют 13 каналов, из которых доступны 3 неперекрывающихся канала:  1, 6, 11. Подобное выделение частот строится на спецификации IEEE 802.11 и обеспечивает минимум в 25 MHz для разнесения центральных неперекрывающихся частотных каналов Wi-Fi, при этом ширина канала составляет 22MHz. Мощность излучения передающих устройств до 100 мВт включительно.
















№ канала Wi-Fi


Центральная частота ГГц


1


2.412


2


2.417


3


2.422


4


2.427


5


2.432


6


2.437


7


2.442


8


2.447


9


2.452


10


2.457


11


2.462


12


2.467


13


2.472


Wifi 5 ГГц – каналы и частотные полосы


В РФ разрешение на использование диапазона 5 ГГц для бытовых нужд вступило в силу 20 декабря 2011 г. (решение ГКРЧ № 11-13-07-1) и позволило использовать частоты 5150-5350 МГц в 802.11a и 802.11n сетях Wi-Fi.


29 февраля 2016 г. решением ГКРЧ разрешили использовать частоты 5650-5850 МГц (каналы 132—165) для 802.11aс.


Проще говоря, теперь можно использовать роутеры 802.11aс и нигде их не регистрировать (с оговоркой, что мощность излучения передатчика не превышает 100 мВт). Причём это стало возможно и в офисах, и дома.


Как видно из приведенной ниже таблицы, в России в полосе частот 5 GHz доступны 33 канала. Подобное выделение частот строится на спецификации IEEE 802.11а и обеспечивает межканальное разнесение в 20 MHz для центральных частотных каналов Wi-Fi. При этом доступны 19 непересекающихся каналов. Мощность излучения передающих устройств — до 100 мВт включительно. Но стоит учитывать, что в разных странах и разрешительные системы для использования радиоэлектронных средств тоже отличаются.




































№ канала Wi-Fi


Центральная частота ГГц


34


5,170


36


5,180


38


5,190


40


5,200


42


5,210


44


5,220


46


5,230


48


5,240


52


5,260


56


5,280


60


5,300


64


5,320


100


5,500


104


5,520


108


5,540


112


5,560


116


5,580


120


5,600


124


5,620


128


5,640


132


5,660


136


5,680


140


5,700


147


5,735


149


5,745


151


5,755


153


5,765


155


5,775


157


5,785


159


5,795


161


5,805


163


5,815


165


5,825


 


 


Что такое каналы wifi?


Что такое каналы wifi?


Если по-простому, то канал Wi-Fi — это беспроводной канал передачи данных между роутером (точкой доступа) и оконечным устройством (например, ноутбук или смартфон). Канал может быть как открытым, так и закрытым. Например, канал Wi-Fi в общественных местах, как правило, открыт, чтобы посетители могли воспользоваться им бесплатно. В домашних или офисных Wi-Fi сетях канал, конечно, закрыт. Чем больше загружен канал (например, именно этот канал по стечению обстоятельств используют соседи или иные потребители в зоне приема), тем больше создается помех, и, как следствие этого, ниже скорость передачи данных. И не обязательно это может быть ноутбук или смартфон. Это могут быть наушники с Wi-Fi, Wi-Fi видеокамера (в том числе и внешнего наблюдения за автомобилем на улице), устройства Bluetooth или другая современная техника, поддерживающая беспроводную передачу данных. Даже обычная микроволновая печь может на короткое время серьезно повлиять на скорость обмена данными.


Роутер WiFi 2.4 ГГц поддерживает до 13 каналов, WiFi роутер 5 ГГц в РФ может поддерживать до 33 каналов.


Сравнение стандартов передачи данных по wifi на частотах 2,4 ГГц и 5 ГГц


Скорость.


Если говорить о самом ныне популярном стандарте Wi-Fi 802.11n – то скорости передачи данных на частотах 2,4 ГГц и на 5 ГГц должны быть одинаковыми (как минимум на бумаге). Спецификация декларирует, что скорость передачи данных может составить до 600 Мбит/c. В реальности же стоит учесть, что Wi-Fi на частоте 2,4 ГГц используют множество производителей (соответственно, и потребителей) и популярность этого стандарта очень велика. Отсюда перегруженность  каналов передачи данных от великого множества ближайших источников сигнала. А также помехи от бытовой техники и в первую очередь микроволновок. Поэтому ожидать заявленной в спецификации скорости можно, наверное, только при идеальных условиях, например, в частном доме, где соседи и их роутеры относительно далеко.


Автор этих строк просканировал эфир дома на предмет загруженности Wi-Fi на 2,4 ГГц и на 5 ГГц. Результат на скриншотах. Полагаю, комментарии излишни.


Загруженности Wi-Fi на 2,4 ГГц Загруженности Wi-Fi и на 5 ГГц


А вот при этом же стандарте у WiFi 5 ГГц скорость вполне можно ожидать обещанную в спецификации. Каналы шире (возможные варианты настроек ширины каналов — 20/40/80 МГц). Непересекающихся каналов уже не 3, а 19 (при ширине канала 20 МГц). Помехи от бытовой техники уже не беспокоят. Большинство соседей по-прежнему пользуются Wi-Fi на 2,4 ГГц. И, соответственно, никто не будет мешать вам гонять трафик от точки доступа 5 ГГц до оконечного оборудования (WiFi 5 ГГц устройства – ноутбук, смартфон и т.д.) на максимальной скорости.


Другое дело — новейший стандарт 802.11ac, который рассчитан исключительно на работу 5 ГГц WiFi ac. Непересекающихся каналов 19 (при ширине канала 20 МГц), при этом максимально возможная ширина канала — до 160 МГц.


Кроме этого, новый стандарт по умолчанию включает в себя две весьма полезные опции:


  • MU MIMO («multi-user multiple-input and multiple-output») или «мью-мимо», т.е. «мульти-пользователь, мульти-вход и мульти-выход». Опция поддерживает до 8 пространственных потоков, которые распределяются между устройствами для более стабильного соединения. В результате это дает увеличение пропускной способности Wi-Fi  в 2-3 раза и повышение скорости всех устройств в этой сети.

  • Beamforming – опция, которая отвечает за «формирование луча». При прохождении сигнала через препятствия (стены и т.д.) оборудование способно определить, где происходят потери сигнала, и скорректировать работу передатчика. Опция полезная, но не панацея – улучшения в работе точки доступа ощутимые, но не в разы.


И в качестве приятного бонуса разработчики уверяют, что стандарт позволит снизить энергопотребление, что должно привести к увеличению времени автономной работы мобильных устройств.


Дальность.


При очевидных плюсах wi-fi 5 ГГц есть и нюанс – уменьшенный радиус действия уверенного приема. У Wi-Fi на 2,4 ГГц радиус действия в квартире примерно 40-60 м, при условии правильного выбора места установки роутера (желательно в центре квартиры) для равномерного покрытия всей площади помещения. Сигнал от вертикально установленной антенны роутера распространяется радиально, а каждая стена (даже межкомнатная) уменьшает сигнал на 30% и даже более. Капитальные железобетонные стены дают еще большие потери сигнала. А поскольку затухание сигнала у Wi-Fi на 5 ГГц выше, чем у Wi-Fi на 2,4 ГГц, то и зона покрытия меньше. Уровня сигнала, возможно, хватит на преодоление двух стен. Но в этом есть и своё преимущество — не будут мешать соседские роутеры Wi Fi 5 GHz, поскольку их сигнал так же ослабнет, проходя через перекрытия или стены, и ваша точка доступа (или оконечные устройства), скорее всего, эти помехи даже не «увидит».


Совместимость


Совместимость.


Очевидным плюсом использования Wi-Fi стандарта 802.11n (2,4 ГГц или 5 ГГц) является совместимость со всеми современными устройствами. Даже если оборудование (роутер или оконечное оборудование) и рассчитано на работу с Wi-Fi на 5 ГГц, оно, тем не менее, поддерживает и работу с Wi-Fi на 2,4 ГГц. Если у вас есть оконечные устройства, работающие на и на 2,4 ГГц, и на 5 ГГц, то, как вариант, стоит использовать двухдиапазонные роутеры 802.11n (2,4 ГГц + 5 ГГц).


Стандарт 802.11ac также поддерживает обратную совместимость с 802.11n. Для полноценной работы беспроводной сети 802.11ac необходимо, чтобы все устройства, подключенные к ней, были совместимы со стандартом 802.11ac.


Стоимость.


Цены на роутеры, поддерживающие стандарт 802.11ac, практически сопоставимы с ценами на роутеры 802.11n. Стоимость колеблется от 1700 до 4000 р. Цена зависит от бренда, магазина и характеристик роутеров. Эти цены применимы к роутерам, работающим в диапазоне 5 ГГц с пропускной способностью около 1 Мбит/с (менее или более). Если рассматривать роутеры, рассчитанные на большие скорости, то цены, конечно, будут значительно отличаться от нижней ценовой категории.


Как проверить, работает ли мой девайс на 5 ГГЦ?


Это несложно сделать. На ноутбуке (например, OС Windows 7) зайти в «Пуск/Панель управления/Система и безопасность/Система/Диспетчер устройств»  и оценить сетевые адаптеры. Если в названии или свойствах адаптера указаны поддерживаемые спецификации, например, «802.11 a/b/g/n», то ваш ноутбук поддерживает работу в режиме сети WiFi 5 ГГц. Но это еще не значит, что и 802.11ac тоже поддерживает. Это новый стандарт, и далеко не все оборудование работает с ним. Но в любом случае это неплохо – можно относительно небольшими затратами решить вопрос с домашней сетью, особенно если вы живете в многоквартирном доме.


А вот если в свойствах адаптера указано «802.11 b/g/n», значит, ваш ноутбук, к сожалению, может работать только с WiFi 2,4 ГГц.


Чтобы проверить, осуществляет ли смартфон на ОС Android поддержку WiFi 5 ГГц, нужно зайти в «Настройки» и далее выбрать: Wi-Fi/Расширенные настройки/Диапазон частот Wi-Fi. Если система поддерживает 5 ГГц, то вы увидите соответствующий пункт в меню.


Выводы


Резюмируя вышеописанное, можно сказать, что WiFi 5 ГГц имеет явные преимущества перед устройствами, работающими в диапазоне 2,4 ГГц. Если оконечные устройства вашей WiFi-сети поддерживают WiFi 5 ГГц 802.11n, то имеет смысл подумать о замене роутера 2,4 ГГц на 5 ГГц. Тем самым вы сможете избавить вашу WiFi-сеть от факторов, мешающих ее качественной работе (помехи от других беспроводных устройств и бытовой техники). За счет отсутствия помех и большего количества каналов увеличится скорость передачи данных вашей WiFi-сети. Замена роутера с целью перехода на другой частотный диапазон в стандарте 802.11n обойдется в сравнительно небольшую сумму.


Тем, кто хотел бы обеспечить максимально высокую скорость передачи данных по WiFi-сети,


можно порекомендовать остановить свой выбор на новом стандарте 802.11ac. Для ценителей новейших технологий более высокая, по сравнению со спецификацией 802.11n, стоимость оборудования (WiFi роутер 5 ГГц, антенна 5 ГГц WiFi) не станет помехой. Тем более что стоимость устройств имеет тенденцию снижаться с развитием технологий и удешевлением производства. При этом необходимо помнить о том, что все оконечные устройства должны быть совместимы с точкой доступа, т.е. иметь общий стандарт.

gsm-repiteri.ru

когда две сетевые технологии лучше, чем одна / ZYXEL в России corporate blog / Habr

Сейчас о 5G не пишет и не говорит только ленивый (кстати, свою статью о сетях и устройствах пятого поколения мы уже опубликовали). Но есть и еще одна относительно новая сетевая технология — это WiFi 6. Иногда приходится читать дискуссии о том, что лучше, 5G или WiFi 6. На самом деле, эти технологии не стоит сравнивать, сферы их использования различны.

Давайте посмотрим, зачем и для чего нужны 5G и WiFi 6, и где их лучше применять.

Еще раз о 5G

Так вот, 5G — это не столько для обычных пользователей, сколько для бизнеса и промышленности. Сети пятого поколения дают возможность активно развивать интернет вещей. А эта технология позволит построить умные города, пустить по дорогам общего пользования робомобили. Промышленности интернет вещей даст цифровизацию, роботизацию, аналитику больших данных и предиктивное прогнозирование аварийных ситуаций.

5G дает возможность подключить к единой сети сотни тысяч и миллионы устройств, работать с IoT в режиме реального времени.

Особенностью 5G является необходимость создания большого количества точек доступа. Если их будет недостаточно, связь будет не слишком качественной — потеря сигнала в случае сетей пятого поколения довольно высокая даже на относительно небольшом удалении от точки доступа.

Кроме того, операторы связи могут запускать в работу различные 5G-сети, предназначенные для выполнения специфических функций. Один и тот же оператор, используя возможности сетей пятого поколения, может предложить сеть для абонентов и сеть для IoT-устройств в определенной местности, которые не будут пересекаться. И таких сетей может быть гораздо больше, чем две.

Инфраструктура 5G активно разворачивается в ряде стран, включая Южную Корею, Китай, США. Постепенно внедряется технология и в России.

Ну а что такое WiFi 6?

Об этом стандарте беспроводной связи пишут реже, чем о 5G, хотя он также важен для промышленности и бизнеса (для обычных пользователей WiFi 6 также не особо значимая технология).

В целом, это новейшая версия стандарта 802.11 беспроводных сетей, обозначается как 802.11ax. Она обратно совместима с 802.11ac и позволяет передавать данные более эффективно и с меньшими затратами энергии.

Если возник вопрос, куда подевался стандарт WIFi 5, то можно не переживать, просто Wi-Fi Alliance решил обновить типы беспроводных сетей, чтобы было понятнее, кто есть кто. Предыдущий стандарт, 802.11ac, таки образом, получил название WiFi 5.

Утверждение стандарта запланировано на третий квартал 2019 года. Хотя часть производителей сетевых устройств уже предлагают оборудование с поддержкой сетей нового типа.

Чем WiFi 6 лучше предыдущих стандартов? Основное преимущество этой технологии — возможность работы одновременно с очень большим количеством устройств.

Возможности WiFi 6 можно наглядно иллюстрировать. Представьте себе популярный бар и единственного бармена у стойки. Он хорошо работает, но выполнять все заказы не успевает, ведь у него всего две руки, поэтому количество одновременно решаемых задач весьма ограничено. Когда посетителей немного, все отлично. Но в часы пик посетителям приходится дожидаться своего пива или коктейля весьма продолжительное время.

А теперь давайте представим, что нашего бармена заменил Горо из Mortal Combat. Только вместо десятилетий прокачки скилла убийцы он посвятил время искусству обслуживания посетителей в барах. Ну и плюс вместо двух пар рук у него их четыре.


А кому свеженького пива?

В итоге за единицу времени бар обслуживает гораздо больше посетителей. Четыре руки — это вам не просто так. И действительно, WiFi 6 способен работать в 4 раза быстрее WiFi 5 в условиях высоконагруженных систем, когда на ограниченной площади расположено большое количество устройств, подключенных к WiFi сети.

Ну а какой толк в WiFi 6 + 5G?

Для промышленности и предприятий такой симбиоз имеет большое значение. Правильно подобранная конфигурация сетевой инфраструктуры объекта дает возможность наладить весьма эффективную систему передачи данных по сети. WiFi 6, как и предыдущие стандарты — это больше о работе по беспроводной сети внутри объектов (офисы, промплощадки и т.п.). 5G лучше всего использовать на открытой местности, хотя если станция рядом, то будет нормально работать и внутри.

Используя обе технологии, можно забыть о влиянии помех, количестве подключаемых к точкам доступа клиентов и т.п. Конечно, какие-то ограничения есть и для новых технологий, но их возможности гораздо шире, чем у существующих решений.

К слову, и WiFi 6, 5G устройства будут тратить на передачу данных в сетях нового поколения меньше энергии. Таким образом, они будут работать в автономном режиме дольше, чем раньше. Это особенно важно для IoT-систем, которые работают от батарей. Разработчики обещают, что в некоторых случаях можно говорить об увеличении продолжительности времени работы от батареи с 1 года до 10.

В качестве вывода можно сказать, что этот год является первым годом массового ввода в работу сетей нового поколения и гаджетов, которые способны с ними работать. К концу года можно будет понять, насколько активно идет внедрение WiFi 6 и 5G, а в следующем году появятся первые результаты работы новых сетей.

Сетевые компании не стоят на месте, в частности Zyxel анонсировала поставку первых семплов 5G устройств партнерам. А в октябре 2019 года компания выведет на рынок серию WAX — точки доступа стандарта WiFi 6.

habr.com

Приход 5G убьет Wi-Fi?

Долгое время скорость передачи данных через Wi-Fi была выше, чем при использовании мобильного подключения. Вот почему во всех смартфонах предусмотрена возможность автоматического переключения на Wi-Fi, если рядом с устройством появляется доступный Wi-Fi-сигнал.

Однако, британская компания OpenSignal, специализирующаяся на оценке качества беспроводной связи, выяснила, что ситуация изменилась, и уже пора отказываться от привычных стереотипов. Замеры в 80 странах мира показали, что в 33 из них (то есть в 41% случаев) скорость доступа в интернет в мобильных сетях уже выше, чем по Wi-Fi. Исследователи считают, что с переходом на 5G тенденция усилится, и стран с более скоростным мобильным интернетом станет еще больше. Также, ожидается дальнейший рост разрыва по скорости между этими двумя типами связи.

Учитывая это, специалисты рекомендуют мобильным операторам и производителям смартфонов пересмотреть свою стратегию в области Wi-Fi, особенно в плане использования таких приемов, как снижение загруженности мобильных сетей за счет Wi-Fi, автоматическое переключение на Wi-Fi и развертывания Wi-Fi-сетей для связи внутри помещений. Это нужно, чтобы избежать случайного переключения пользователей на менее скоростное Wi-Fi-соединение вместо мобильной сети.

Замеры в 80 странах мира показали, что в 33 из них (то есть в 41% случаев) скорость доступа в интернет в мобильных сетях уже выше, чем по Wi-Fi.

Интересно, что спектр стран, в которых мобильный интернет работает быстрее, чем  Wi-Fi, очень разнообразен. В список вошли как более обеспеченные государства, такие как Австралия, Франция, Чехия и Австрия, так и страны с менее развитой экономикой, например, Кения, Мексика, ЮАР, Турция, Катар и другие.

При этом, в таких высокоразвитых государствах, как Гонконг, Сингапур, Южная Корея и США, сохраняется противоположная тенденция: связь по Wi-Fi у них по-прежнему более скоростная.

Исследование показало, что в Австралии у владельцев смартфонов с мобильным интернетом самое большое преимущество над пользователями Wi-Fi. В среднем,  скорость загрузки в мобильных сетях пятого континента на 13 Мбит/с выше, чем по Wi-Fi.

Еще в шести государствах — Ливане, Катаре, Омане, Греции, Чехии и Мьянме — разница по скорости в пользу мобильных сетей составила примерно 10 Мбит/с. Правда, Ливан, в данном случае, отличился не столько высокой скоростью мобильного интернета, сколько низким качеством связи в местных Wi-Fi-сетях — скорость загрузки в них всего 2,5 Мбит/с.

В четырех странах — Венгрии, Бангладеш, Бельгии и Норвегии — скорости в сотовых и Wi-Fi-сетях оказались практически одинаковыми.

В четырех странах - Венгрии, Бангладеш, Бельгии и Норвегии - скорости в сотовых и Wi-Fi-сетях оказались практически одинаковыми.

Вместе с тем, в мире все еще достаточно много стран, где Wi-Fi обеспечивает пользователям смартфонов более скоростной доступ. В исследовании OpenSignal таких государств оказалось 43, а их общей особенностью специалисты назвали достаточно развитую инфраструктуру проводных сетей.

Сильнее всего преимущества Wi-Fi ощущаются в США, Гонконге и Сингапуре

Сильнее всего преимущества Wi-Fi ощущаются в США, Гонконге и Сингапуре, где скорость в мобильных сетях отстает на 25,2 Мбит/с, 34 Мбит/с и 38,6 Мбит/с соответственно.

В том же списке Россия, Украина и Белоруссия. По данным OpenSignal, средняя скорость загрузки в Wi-Fi-сетях нашей страны вдвое выше, чем при доступе через мобильные сети: 22,9 Мбит/с против 10,7 Мбит/с. Что касается украинских и белорусских соседей, то у них разница в пользу Wi-Fi достигает 11,9 Мбит/с и 10,8 Мбит/с соответственно.

Замеряя и сопоставляя скорости в мобильных и Wi-Fi сетях, специалисты также заметили корреляцию: чем выше в стране показатель ВВП, тем больше времени люди находятся онлайн с помощью Wi-Fi-подключения вместо мобильной сети. По мнению исследователей, это объясняется не столько предпочтениями в пользу Wi-Fi, сколько большей доступностью Wi-Fi-сетей в странах с высоким ВВП, за счет лучше развитой инфраструктуры в целом.

Кроме того, в OpenSignal проследили взаимозависимость между другими индикаторами стран с развитой инфраструктурой, характерной для повышенного уровня ВВП. Среди них — средняя скорость входящей и исходящей загрузки, общая скорость загрузки Wi-Fi и доступность LTE (время, которое смартфон подключен именно к LTE, а не к сетям предыдущих поколений).

В большинстве стран с лучшим качеством связи в мобильных сетях, превосходство в скорости, по сравнению с Wi-Fi, регистрировалось как при входящей, так и исходящей загрузке.

В большинстве стран с лучшим качеством связи в мобильных сетях, превосходство в скорости, по сравнению с Wi-Fi, регистрировалось как при входящей, так и исходящей загрузке. Всего у четырех государств — Эквадора, Франции, Кувейта и Тайваня — преимущество наблюдалось только по скорости скачивания (download speed), а вот скорость выгрузки данных онлайн (upload speed) оказалась хуже, чем в Wi-Fi-сетях.

В семи странах — Аргентине, Индонезии, Чили, Израиле, Парагвае, Перу и Шри-Ланке — в мобильных сетях выше была только исходящая скорость, а по скорости скачивания победила связь Wi-Fi.

Чем новее поколение сетей сотовой связи, тем больше преимущество по скорости над Wi-Fi. В 50 странах (или в 63% от всего числа рассмотренных государств) скорость мобильного интернета в сетях 4G (LTE) была выше, чем при Wi-Fi-подключении.

Еще один вывод специалистов: чем новее поколение сетей сотовой связи, тем больше преимущество по скорости над Wi-Fi. В 50 странах (или в 63% от всего числа рассмотренных государств) скорость мобильного интернета в сетях 4G (LTE) была выше, чем при Wi-Fi-подключении. Например, в Австралии у владельцев смартфонов, выходящих онлайн с помощью LTE, превосходство по скорости составило 17,5 Мбит/с, а в Ливане перевес 4G над Wi-Fi достигал 25 Мбит/с.

Примечательно, что в сетях третьего поколения (3G) скорость мобильного интернета быстрее Wi-Fi всего в семи странах, причем разница очень скромная — максимум 3 Мбит/с в Ливане.

Несмотря на многочисленные доработки, которые претерпел первоначальный стандарт 3G с момента своего появления в 1999 году, в сетях, работающих на этой технологии, существенно ниже максимальная пропускная скорость: в теории она может достигать лишь 0,042 Гбит/с, тогда как 4G LTE обеспечивает показатель до 1,4 Гбит/с.

Учитывая результаты, в OpenSignal полагают, что с внедрением 5G скоростное преимущество мобильной связи над Wi-Fi будет только расти. Это связано, главным образом, с высокими темпами инноваций в индустрии сотовой связи, а также с зависимостью Wi-Fi от проводной ШПД-инфраструктуры, модернизация которой за счет строительства оптоволоконных сетей требует более значительных временных и денежных затрат.

Также, специалисты отметили, что при разработке смартфонов, компонентам Wi-Fi уделяется едва ли не наименьшее внимание среди остальных комплектующих, которые считаются более важными (сотовые модемы и антенны, дисплеи, аккумуляторы и т. п.). К тому же, многие аппараты не поддерживают 5-гигагерцовый диапазон Wi-Fi и вынуждены работать на сильно загруженной частоте 2,4 ГГц.

5G-сети обеспечат множество преимуществ для мобильной широкополосной связи, которыми смогут воспользоваться владельцы смартфонов. Прежде всего, с переходом на более современный стандарт, увеличится скорость. По оценкам операторов, она будет варьироваться в диапазоне 1-3 Гбит/с. Также, существенно возрастет пропускная возможность каналов связи за счет использование новых высокочастотных диапазонов.

По мере того, как вводятся новые частоты, у сотовых операторов появляется больше выбора. Например, американская компания T-Mobile US планирует строить базовую сеть в диапазоне 600 МГц, а в центре внимания Verizon, AT&T и многих азиатских операторов — миллиметровый спектр. Правда, в OpenSignal оговорились, что хотя частоты mmWave обеспечивают сверхвысокую скорость и пропускную способность, они требуют практически прямой видимости, что делает их плохо подходящими для связи внутри помещений.

Вероятно поэтому большинство европейских операторов выбрали компромиссное решение и сосредоточились на диапазоне 3,4-3,6 ГГц, чтобы обеспечить достаточно высокую скорость и уверенное покрытие.

Что касается перспектив Wi-Fi, то хотя эта технология больше не гарантирует преимуществ по скорости над сотовой связью, у нее все же остаются свои достоинства. Среди них — более низкая стоимость связи и повсеместная поддержка различными видами устройств (телефонами, смартфонами, носимой электроникой). Плюс, хотя скорость доступа в интернет через Wi-Fi зависит от частоты, на которой работает Wi-Fi-роутер, и качества проводной инфраструктуры, к которой он подключен, у многих Wi-Fi-сетей все же меньше ограничений пропускной способности, чем у загруженных базовых станций сотовой связи в районах с повышенным уровнем трафика.

Поэтому Wi-Fi продолжит играть свою роль и сосуществовать рядом с мобильными сетями, признают в OpenSignal. Тем не менее, операторам, производителям и потребителям следует пересмотреть свое отношение к этой технологии в свете наступающей эры 5G, резюмировали специалисты.

nag.ru

Выживет ли Wi-Fi в мире 5G?

7448

Телеком
Интернет

/ Фото:

ru.depositphotos.com

В последнее время все чаще обсуждается вопрос о будущем сетей Wi-Fi в связи с ожидаемым массовым строительством сотовых сетей пятого поколения. Действительно, зачем нужен Wi-Fi в мире, в котором сотовые сети обеспечивают высокоскоростной доступ в интернет миллиардам людей?

«Wi-Fi очень скоро умрет» – так называется интервью топ-менеджера
крупного мобильного оператора. Этот тезис рынок
неоднократно слышал от представителей сотовых операторов. В более общем виде мысль эта звучит скорее так: «5G гораздо быстрее Wi-Fi, а значит, скоро Wi-Fi станет
невостребованным».

Несмотря на кажущуюся логичность, этот тезис построен на искусственном противопоставлении родственных по
сути, но различных по моделям применения технологий. Чтобы понять, о чем идет речь, нужно вспомнить (и в
принципе знать) что такое 5G и что такое Wi-Fi.

5G: теория…

5G – новое поколение стандартов 3GPP, которое сейчас описывается как революция в
телекоммуникациях. Аналогичный взгляд в отношении 4G в свое время был, пожалуй, более оправдан. 4G в сравнении с 3G нес рост примерно
на порядок доступной абонентам скорости связи, абсолютно новый радиоинтерфейс,
новую архитектуру опорной сети и массу новых
возможностей для операторов и абонентов. В случае 5G радикальных нововведений тоже много, но результат для обычных
мобильных абонентов будет гораздо менее впечатляющим. 5G – это набор стандартов, которые будут
использоваться для строительства трех
разных видов cетей: для интернета
вещей
(в основном, на частотах ниже 1 ГГц), для обычных
абонентов (1 – 6 ГГц) и для очень высоких скоростей передачи данных
(миллиметровые диапазоны). Основные революционные нововведения 5G касаются первого и третьего типа сетей. А вот от
второго, который и будет доступен для широких масс абонентов в обозримый срок,
не стоит ожидать большого изменения пользовательского опыта.

Существуют только
два способа увеличить скорость передачи данных в сотовой сети: расширить
частотный интервал, который сеть может использовать, и увеличить объем данных,
который сеть может передать в одном и том же интервале частот в секунду.

Свободных частот
ниже 6 ГГц очень мало (а частоты выше совсем не подходят для организации
сплошного покрытия), и для 5G тоже нет их волшебного источника. Какой-то
частотный ресурс выделят, конечно, но не очень большой. 5G умеет работать, объединяя разрозненные частотные
полосы (и даже используя полосы Wi-Fi одновременно с Wi-Fi-сетями), но это умеет и 4G. Кратного прироста скорости тут не будет.

Повысить эффективность использования спектра «в
лоб» (за счет хитрой модуляции) уже плохо получается, так как близок ее физический
предел. Если нельзя в одной полосе частот передать больше данных, логично
использовать эту полосу много раз (чем больше, тем лучше). Самый очевидный и
давно придуманный способ – это поделить абонентов на группы (по их
географическому положению) и каждой группе дать свою соту. Все соты могут
работать в одном и том же небольшом наборе частот, тем самым, удается получить
многократное повторное использование одного и того же спектра. Чем больше сот,
тем эффективнее применяется спектр, но при этом резко растет стоимость сети и
возникает много технических сложностей, с которыми 5G
умеет справляться лучше, чем 4G. Но не так давно, в
период массового строительства 4G, рынок уже ожидал взрывного роста потребления малых
сот. Этого так и не случилось. Малые соты применяются, но основное покрытие
по-прежнему формируется секторами макро-сот. Главная причина здесь
экономическая – рост трафика в сотовых сетях (что бы ни говорили об этом
сотовые операторы) в последнее десятилетие происходил, хотя и интенсивно, но гораздо медленнее, чем ожидали
в эпоху начальных инвестиций в 4G. Широкое внедрение малых сот в городах оказалось
экономически невыгодным и пока не очень понятно, как 5G сможет повлиять на этот факт.

Есть и более
хитрый способ переиспользования частотного ресурса, это передача нескольких независимых
потоков данных в одном частотном диапазоне, за счет формирования разных путей
прохождения этих потоков данных в пространстве (общее название таких технологий
– MIMO). 5G очень сильно продвинулся по этой части в сравнении
с 4G. За счет этого в сети 5G смогут одновременно обслуживаться намного больше
абонентов, то есть, вырастет емкость сети. Но на скорость связи для каждого
конкретного абонента эта технология влияет куда слабее.

Другие два типа
сетей 5G к формированию абонентского опыта в
ближайшие 5-7 лет не будут иметь отношения. Сети для интернета вещей, главная
надежда для бизнеса сотовых операторов, могут обеспечить технологический прорыв
во многих отраслях, но не будут обслуживать обычных абонентов. Сети в
миллиметровых диапазонах будут способны передавать данные на сверхвысокой
скорости (десятки гигабит в секунду), но по целому ряду технических причин еще
много лет не будут широко доступны мобильным абонентам.

…и практика

Строительство
сетей 5G будет приводить к заметному, но отнюдь
не революционному росту скорости передачи данных. Скорее 5G будет восприниматься как несколько улучшенный 4G. Но даже для достижения этого весьма ограниченного
эффекта сотовым операторам придется ставить больше базовых станций, подключать
их к сетям передачи данных с увеличенной пропускной способностью, использовать
более сложные и дорогие антенные системы и получать больше спектра. Никакой
магии, нужны большие инвестиции. А инвестиции делаются туда, где есть бизнес. Пока
непонятно, зачем операторам инвестировать огромные средства в массовый сегмент
5G в стандартных
диапазонах частот. Бизнес-кейса для строительства 5G со сплошным покрытием и высокой емкостью пока нет.
Внутри зданий ситуация примерно такая же. Строительство сетей 5G внутри помещений не даст абонентам ничего
существенного сверх того, что уже сегодня можно получить с использованием 4G. Поэтому и ситуация с инвестициями 5G внутри помещений (где более 70% мобильного трафика
передается через сети Wi-Fi) принципиально не изменится.

Why-Fi?

Представление о Wi-Fi, как о технологии, во многом формируется опытом
использования публичных сетей, устроенных достаточно просто. Между тем,
современный Wi-Fi в области
передачи данных способен практически на все то же, на что способны сотовые
сети. Wi-Fi поддерживает мобильность, непрерывность покрытия,
обслуживание движущихся абонентов, автоматическую авторизацию в сети и даже роуминг с сотовыми сетями.

Нужно
подчеркнуть, что Wi-Fi развивается
параллельным курсом с развитием сотовых сетей. За последние 10 лет, как и в
сотовой связи, произошла одна смена поколений Wi-Fi-стандартов. Современный
802.11ac уже практически
вытеснил из продуктовых линеек производителей стандарт 802.11n, принятый в сентябре 2009 г. Но если в сотовой связи замена стандартов
сопровождается очень значительными преобразованиями, то у Wi-Fi все гораздо более
гладко – обратная совместимость есть у поколений оборудования, существующих минимум
пару десятков лет.

depositphotos140113774m2015.jpg

Строительство сетей 5G будет приводить к заметному, но отнюдь не революционному росту скорости передачи данных. Скорее 5G будет восприниматься как несколько улучшенный 4G.

Как и 5G, Wi-Fi развивают не только в привычном условном диапазоне
1 – 6 ГГц. Уже давно есть свой стандарт миллиметрового диапазона – 802.11ad – для высокоскоростной связи в прямой видимости. Ему
на смену идет стандарт 802.11ay, в котором теоретическая пиковая
скорость передачи данных достигает колоссальных 176 Гбит/с – почти на порядок
больше, чем в 5G. А новый стандарт 802.11ah описывает связь
для интернета вещей в диапазоне 900 МГц. Хорошо видно, что
идеология развития стандартов очень близка, и три описанных выше типа сетей 5G формируются и в мире Wi-Fi.

Текущее поколение
стандарта 802.11ac
(Wave 2), позволяет
получать реально достижимые пиковые скорости передачи данных до 1,5 Гбит/с. В существующих Wi-Fiсетях высокого
качества (такие есть) абоненты в реальных условиях получают средние скорости
доступа 100-200 Мбит/с. Сравните это с реальными цифрами в сетях LTE. Новые стандарты 802.11ac Wave 3 и 802.11ax улучшит эти
показатели в несколько раз в ближайшие 2–3 года и уже их надо будет сравнивать
с 5G.

Посмотрев на эти
цифры, логично задать вопрос – а почему, собственно, считается, что «5G быстрее»? Теоретически достижимые максимальные
скорости передачи данных в сетях 5G и сетях Wi-Fi вполне сравнимы. Более того, 5G не будет быстрее Wi-Fi: в новых стандартах Wi-Fi для 5 ГГц пиковые скорости выше, чем в 5G стандартных диапазонов, в зависимости от наличия частотного
ресурса, а в миллиметровых диапазонах будут намного выше. Но на самом деле, это
не так важно.

Основное отличие
между сотовыми сетями и Wi-Fi состоит не в скорости передачи данных, а в
моделях использования. Сотовые сети предназначены для массового обслуживания
огромного количества абонентов, причем несут в своем дизайне унаследованный
груз базовых услуг – «голос», SMS и передачу данных. Операторы вынуждены
строить сети, чтобы обеспечить единый пользовательский
опыт, поддержку всех стандартов и по возможности всех частотных диапазонов,
везде, где имеется покрытие сети, в любых условиях – в чистом поле и в плотной
городской застройке, в зданиях и на открытом воздухе.

Wi-Fi исходно и по сей день – технология,
построенная вокруг только одной базовой услуги – передачи данных. При этом
набор дополнительных сервисов у Wi-Fi сильно отличается
от сотовых сетей, во многом благодаря отсутствию необходимости заключения
договора и наличия сим-карты. Многие из них доступны только в таких сетях:
показ рекламы при подключении, гиперлокальная реклама и аналитика, кратковременный
платный доступ для туристов с мгновенной активацией. Кроме того, благодаря
нейтральности Wi-Fi по отношению к мобильным сетям, возможны оффлоадинг
трафика, Wi-Fi Calling и международный роуминг для
абонентов всех операторов сотовой связи
и любых операторов Wi-Fi.

В идеологии Wi-Fi отсутствует единая опорная
сеть, которая в случае сотовой связи обязательно есть и довольно сложна. Каждый
сегмент Wi-Fi может строиться независимо и при этом управляться
централизованно одним оператором связи. Важное отличие и в том, что диапазоны,
в которых работает Wi-Fi, либо не требуют лицензий и разрешений, либо имеют
существенно упрощенный порядок лицензирования и меньшую стоимость частотного
ресурса, по сравнению с частотами для сотовой связи. За счет всего
вышесказанного сети Wi-Fi гораздо дешевле в
расчете на одного абонента, а их модели монетизации намного разнообразнее. Как
бы ни менялась технология сотовой связи, там, где целесообразно использовать Wi-Fi (в основном внутри зданий, но не только),
Wi-Fi всегда выгоднее для оператора и абонентов.

Мир как альтернатива войне

Сотовых
операторов беспокоит наличие публичных сетей Wi-Fi вовсе не потому,
что их уровень качества, удобства
использования и безопасности ниже, чем у сотовой связи, а потому,
что они бесплатны. Поскольку сотовые операторы так и не научились зарабатывать всерьез на чем-то, кроме трафика,
наличие бесплатной, пусть даже и менее качественной альтернативы их сетям для
них неприемлемо. А уж такой, через которую идет основной объем мобильного
трафика и подавно.

Рынок давно
предлагает альтернативу вражде между
сотовой связью и Wi-Fi, заключающуюся в выгрузке трафика сотовых абонентов
в сети Wi-Fi (Wi-Fi Offload) в автоматическом, прозрачном для пользователя
режиме. Абонент может даже не знать, через какую сеть идет в данный момент его
трафик. Есть много видов и технологий Wi-Fi Offload (например, очень
популярный Wi-Fi Calling), и все чаще операторы во всем мире их применяют. По
мере появления современных и качественных сегментов сетей Wi-Fi, они становятся естественной альтернативой
строительству или расширению сотовых сетей при росте трафика или смене
поколений.

Процесс формирования
кооперации между сотовыми сетями и Wi-Fi в России идет
очень плохо. На мой взгляд, причиной этого является практическое отсутствие
действительно качественных, соответствующих стандартам и хорошо эксплуатируемых
сетей Wi-Fi. Здесь имеется проблема курицы и яйца. Чтобы
построить качественную сеть Wi-Fi в зоне,где много абонентов, нужно инвестировать
существенные средства (которые, хотя и значительно ниже соответствующих
расходов сотовых операторов, но тоже вполне материальны). Чтобы инвестировать,
нужно иметь бизнес-кейс, то есть, уметь зарабатывать на этой сети. Но
зарабатывать на публичных бесплатных сетях Wi-Fi практически никто
не умеет. В итоге публичные сети Wi-Fi в массе своей
строятся при наличии прямого заказчика и внешнего финансирования, для решения
любых задач (удобство для посетителей, безопасность и т.д.), кроме
коммерческих. А значит, такие сети проектируются для максимальной экономии при
сохранении допустимого качества. Накопившийся опыт использования таких
«дешевых» сетей, в свою очередь, привел к формированию стереотипа о низком
качестве Wi-Fi как технологии.

На самом деле, в
своей нише и при качественном проектировании, строительстве и эксплуатации,
Wi-Fi всегда мог обеспечивать пользовательский опыт не хуже сотовой связи, но
за меньшие деньги. Это его свойство никуда не денется и при появлении 5G.

Михаил Миньковский, технический директор «МаксимаТелеком»

cnews.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о