Wi-Fi 6

IEEE 802.11ax je novou modulací standardu IEEE 802.11, který byl schválen v únoru 2021.[1] Dle nové jmenné konvence Aliance Wi-Fi je tato modulace označována jako Wi-Fi 6. Nové pojmenování jednotlivých modulací standardu IEEE 802.11 Aliance Wi-Fi zavádí z důvodu snadnějšího pochopení jednotlivých generací Wi-Fi pro běžného uživatele. Toto nové označení standardu IEEE 802.11 není spojeno s rychlostí ani s jiným technickým parametrem.[2] Jedná se o přímého nástupce standardu IEEE 802.11ac (Wi-Fi 5).

Oproti předcházejícím standardům, které byly především zaměřeny na zvyšování přenosové rychlosti, je Wi-Fi 6 zaměřena na zlepšení spolehlivosti a celkovou propustnost sítě v prostředí s velkým počtem zařízení, a to až čtyřnásobně oproti předchozí Wi-Fi 5. Přenosová rychlost Wi-Fi 6 je navýšena "pouze" o 37% na 9,6 Gb/s oproti 6,4 Gb/s u Wi-Fi 5.[3] Standard je zpětně kompatibilní s předešlými standardy 802.11a/g/n/ac.

Standard 802.11ax podporuje iPhone 11 a novější (maximální šířka pásma 80 MHz a maximálně dva streamy),[4] Samsung Galaxy A52s 5G, Galaxy Note 10, Galaxy S10 a další (případně novější) zařízení.[5] Wi-Fi 6E podporuje Samsung Galaxy S21 Ultra,[6] iPhone 14 ho nepodporuje.[7][8]

Technologie Wi-Fi 6

  • OFDMA
  • MU-MIMO
  • BSS Color
  • TWT
  • NAV
  • Rozšíření přenosového pásma na 160 MHz
  • Modulace 1024-QAM
  • Frekvence 2,4 GHz a 5 GHz

OFDMA

Základním mechanismem OFDMA je rozdělení přenosu mezi několik sub kanálů, které se označují jako zdrojové jednotky (RU). Tento mechanismus je široce používaný především v celulárních sítích 5G. Ve standardu 802.11ax, který je prvním standardem Wi-Fi využívajícím tento mechanismus, lze rozdělit kanály Wi-Fi na 20, 40, 80 a 160 MHz na 9,18, 37 a 74 RU.[9] Pro jeden 20MHz kanál lze tedy paralelně obsloužit až 9 různých uživatelů. Pro širší kanály tento počet adekvátně vzrůstá. Mimo efektivnější využití spektra přináší OFDMA také zmenšení režie přenosu, kde potvrzení úspěšného přenosu je vyžadováno od všech klientů současně.[10] Pro fungování komunikace v rámci OFDMA je nutné, aby klienty někdo vzájemně koordinoval. O tuto koordinaci se v případě Wi-Fi 6 autonomně stará přístupový bod (AP), ze strany uživatele nebo zařízení není nutná žádná konfigurace.

MU-MIMO

Umožňuje za pomoci prostorových streamů obsloužit paralelně několik klientů díky tvarování energie vysílaného signálu (beamforming). V ideálním případě se u klienta nachází maximální signál vlastního streamu a nulový od cizích streamů. Tímto způsobem je možné vysílání několika nezávislých toků na jedné frekvenci, a to bez vzájemného rušení.[11] Wi-Fi 6 umožňuje konfiguraci 8x8 streamů, tedy osm streamů do osmi zařízení, případně několik streamů k jednomu uživateli. Oproti Wi-Fi 5, kde MU-MIMO bylo dostupné pouze pro čtyři streamy a download, je u Wi-Fi 6 MU-MIMO dostupné jak pro download tak i upload.

BSS Color

BSS – Basic Service Set, lze zjednodušeně charakterizovat jako jeden AP a určitý počet asociovaných klientů (připojených stanic) k vysílané Wi-Fi síti daným AP. Wi-Fi 6 umožňuje označit komunikaci v rámci jedné BSS určitou barvou a komunikaci mimo tuto BSS jinou barvou. Jedná se o nastavení určitého bitu v PHY/MAC hlavičce, který může nabývat hodnot "0" až "63". Pomocí tohoto bitu jsou rozlišeny vlastní a cizí rámce. Pokud dojde k detekci komunikace jiné "barvy" na stejném kanále, je tato komunikace ignorována a lze přistupovat ke spektru a zahájit vlastní vysílání.[12]

TWT

Funkce TWT – Target Wake Time umožňuje AP definovat pro jednotlivé klienty konkrétní čas nebo celou sadu časů, ve kterých spolu budou komunikovat. Mimo tento dohodnutý čas je klient odpojen. Tímto dochází k minimalizaci spotřeby energie a prodloužení životnosti baterie u mobilních zařízení.[13]

1024-QAM

Kvadraturní amplitudová modulace (QAM) slouží k modulaci (binárních) číslic na analogový signál. Tyto přenosy signálu se též nazývají symboly. Každý signál se vysílá po určitou dobu - doba trvání symbolu. Pro 1024-QAM je tato doba 12,8 μs oproti 3,2 μs u Wi-Fi 5, která využívá 256-QAM. Počet přenesených bitů pomocí QAM se vypočítá pomocí logaritmu o základu 2 a hodnotě QAM. V případě Wi-Fi 6 je počet přenesených bitů 10 (log2 1024=10) oproti 8 bitům u Wi-Fi 5 (log2 256=8). Wi-Fi 6 má tedy o 25% větší propustnost než předchozí Wi-Fi 5.[14]

Ostatní

Podpora pásem 2,4 GHz a 5 GHz (teoreticky podporuje pásma mezi 1 a 7 GHz) – Wi-Fi 5 podporuje pouze pásmo 5GHz, podpora zabezpečení WPA3, nárůst šířky pásma až na 160MHz.

Porovnání s Wi-Fi 5

VlastnostStandard
Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac)Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax)
Frekvence5 GHz2,4 GHz + 5 GHz
Kanály20,40, 80, 80+80,160 MHz20,40,80,80+80,160 MHz
Modulace256-QAM1024-QAM
KódováníOFDMOFDMA
Podpora MIMO4x4 download MIMO8x8 download a upload MIMO
Šířka subnosné312,5 kHz78,125 kHz
Teoretická max. přenosová kapacita jednoho streamu433 Mb/s600,4 Mb/s
BSS ColorNEANO
TWTNEANO
NAV1x2x
Fragmentacestatickádynamická
Trvání ochranného intervalu0,4 μs nebo 0,8 μs0,8 μs, 1,6 μs nebo 3,2 μs
Doba trvání symbolu3,2 μs12,8 μs

Další rozšíření

V letech 2021–2023 probíhá uvolňování dalšího pásma 6 GHz a přijetí standardu Wi-Fi 6E pro zařízení pracující na krátkou vzdálenost. Jde především o klienty sítě internetu věcí (IoT), kde se uplatní možnost přidělit kanál o šířce pouze 20 MHz s nižší přenosovou rychlostí dat. Kromě toho je přístupový bod schopen vyhovět požadavku například bateriových zařízení na dlouhé přestávky mezi výměnou datového telegramu. Vysokorychlostní přenosy v pásmu 6 GHz jsou součástí až připravovaného standardu Wi-Fi 7.[15]

V evropském prostoru komise CEPT připravuje harmonizaci pro kmitočty 5 925 – 6 425 MHz, zatímco v USA, Kanadě a Brazílii se zpřístupňuje pásmo 5 925 – 7 125 MHz. V tomto pásmu 6 GHz jsou povolena pouze zařízení standardu WiFi 6, aby nedocházelo k degradaci propustnosti pásma.

Reference

  1. ↑ IEEE 802.11, The Working Group Setting the Standards for Wireless LANs. grouper.ieee.org [online]. [cit. 2021-01-30]. Dostupné online. 
  2. ↑ Wi-Fi Alliance® introduces Wi-Fi 6 | Wi-Fi Alliance. www.wi-fi.org [online]. [cit. 2020-12-03]. Dostupné online. 
  3. ↑ KHOROV, Evgeny; KIRYANOV, Anton; LYAKHOV, Andrey. A Tutorial on IEEE 802.11ax High Efficiency WLANs. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2019, roč. 21, čís. 1, s. 197–216. Dostupné online [cit. 2021-01-25]. ISSN 1553-877X. DOI 10.1109/comst.2018.2871099. 
  4. ↑ Podrobné technické specifikace Wi‑Fi pro iPhone. Apple Support [online]. [cit. 2022-10-03]. Dostupné online. 
  5. ↑ HOUSER, Marek. Seznam: Tyto Samsung mobily a tablety podporují WiFi 6/6E. Svět Androida [online]. 2021-09-22 [cit. 2022-10-03]. Dostupné online. 
  6. ↑ Enjoy faster connectivity with Wi-Fi 6E and Intelligent Wi-Fi. Samsung uk [online]. [cit. 2022-10-03]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. ↑ DUTTA, Pururaj. iPhone 14 Series does not support the latest WiFi 6E Standard [online]. Appleosophy, 2022-09-07 [cit. 2022-10-03]. Dostupné online. (anglicky) 
  8. ↑ FATHI, Sami. No iPhone 14 or iPhone 14 Pro Model Supports Latest Wi-Fi 6E Standard. MacRumors [online]. 2022-09-07 [cit. 2022-10-03]. Dostupné online. (anglicky) 
  9. ↑ LEE, Kyu-Haeng. Using OFDMA for MU-MIMO User Selection in 802.11ax-Based Wi-Fi Networks. IEEE Access. 2019, roč. 7, s. 186041–186055. Dostupné online [cit. 2021-01-26]. ISSN 2169-3536. DOI 10.1109/access.2019.2960555. 
  10. ↑ CONTRIBUTOR, Peter Thornycroft Blog. Why is OFDMA a Magical Feature in the 802.11ax Standard?. Network World [online]. 2018-10-18 [cit. 2021-01-26]. Dostupné online. (anglicky) 
  11. ↑ OUGHTON, Edward J., et al. Revisiting wireless internet connectivity: 5G vs Wi-Fi 6. arXiv preprint arXiv:2010.11601, 2020.
  12. ↑ SELINIS, Ioannis; KATSAROS, Konstantinos; VAHID, Seiamak. Damysus: A Practical IEEE 802.11ax BSS Color Aware Rate Control Algorithm. International Journal of Wireless Information Networks. 2019-12-01, roč. 26, čís. 4, s. 285–307. Dostupné online [cit. 2021-01-30]. ISSN 1572-8129. DOI 10.1007/s10776-019-00439-6. (anglicky) 
  13. ↑ NURCHIS, Maddalena; BELLALTA, Boris. Target Wake Time: Scheduled Access in IEEE 802.11ax WLANs. IEEE Wireless Communications. 2019-04, roč. 26, čís. 2, s. 142–150. Dostupné online [cit. 2021-01-30]. ISSN 1536-1284. DOI 10.1109/MWC.2019.1800163. 
  14. ↑ WELLER, Daan; MENSENKAMP, Raoul Dijksman; VEGT, Arjan van der. Wi-Fi 6 performance measurements of 1024-QAM and DL OFDMA. In: ICC 2020 - 2020 IEEE International Conference on Communications (ICC). Dublin, Ireland: IEEE, 2020-06. Dostupné online. ISBN 978-1-7281-5089-5. DOI 10.1109/ICC40277.2020.9149106. S. 1–7.
  15. ↑ Intel and Broadcom Achieve Major Wi-Fi 7 Industry Milestone. Intel [online]. 2022-09-08 [cit. 2022-09-09]. Dostupné online. (anglicky) 

Média použitá na této stránce

Wi-fi alliance logo.png
The Wi-Fi Alliance owns the Wi-Fi trademark. Manufacturers may use the trademark to brand certified products that have been tested for interoperability.
Wi-Fi 6 Logo.png
Generational Wi-Fi UI Visual of Wi-Fi 6.