Wi-Fi 6 to rewolucja na skalę naszych domów. Co się za tym kryje?

Gdy mówimy o nowościach w telekomunikacji, pierwsze na myśl przychodzi stopniowe wprowadzanie 5G przez polskich operatorów. Jednak bliżej nas również wprowadzane są zmiany, które będą miały bardziej bezpośredni wpływ na korzystanie z internetu w domach. Chodzi o Wi-Fi 6 – nowość w naszych laptopach, telefonach i routerach.

Trudno uciec przed informacjami o tym, że operator telekomunikacyjny wprowadza 3G, 4G, LTE-A, 5G i tak dalej. Są wszędzie, mówi się o nich mnóstwo, a przecież to nie jedyna dziedzina komunikacji radiowej, która ewoluuje. Wi-Fi również, ale mówi się o tym znacznie mniej. Cóż. Może i zmiany są mniej spektakularne w skali kraju, ale dotykają nas bardziej bezpośrednio.

802.11abgncxomgbbq – o co tu chodzi?

Gdy kupujesz telefon, wybierasz laptopa albo inne urządzenie pracujące w sieci, na pewno te oznaczenia mignęły Ci w specyfikacji. To nic innego, jak kolejne standardy sieci Wi-Fi, tak samo, jak 3G, 4G i 5G to standardy sieci komórkowej, a USB 2.0, 3.0, 3.1 i kolejne oznaczają następujące po sobie generacje połączenia kablem USB.

IEEE 802.11 to podgrupa standardów, opisująca fizyczną warstwę lokalnych sieci bezprzewodowych – czyli właśnie sieci Wi-Fi, do której podłączony jest Twój telefon, laptop, drukarka, smartżarówki i tak dalej. Warstwa fizyczna to wszystko to, co odpowiada za przesyłanie bitów. W tym przypadku mowa o sprzęcie i falach elektromagnetycznych, które te bity kodują i przenoszą. W tym standardzie jest też opisana podwarstwa MAC (Media Access Control), sterująca dostępem do medium (czyli do fal).

Oznaczonych literami wersji standardów 802.11 jest mnóstwo, ale skupimy się na tych, które są bezpośrednio wykorzystywane do transmisji danych Wi-Fi. Zaczęło się… od b. 802.11b to byłoby Wi-Fi 1, gdyby ta konwencja nazw została wprowadzona w 1999 roku. Jest to jednak nazewnictwo ostatnich lat wprowadzony dla celów marketingowych, aby ułatwić użytkownikom rozróżnianie standardów.

W tabeli poniżej podałam teoretyczną maksymalną prędkość transmisji, jaką może zapewnić dany standard. Realnie zależy to od masy czynników zewnętrznych, konstrukcji punktu dostępowego i możliwości klienta. Nie ma szans na takie prędkości w warunkach domowych. Transfery, jakich możemy się spodziewać w domach, robiąc test prędkości, mogą stanowić od 10 do 50% wartości teoretycznej (w zależności od standardu Wi-Fi).

Generacja	Standard	Prędkość maks.	Szerokość kanałów	Maks. liczba anten	Częstotliwości	Rok publikacji
-	802.11b	11 Mb/s	20 MHz		2,4 GHz	1999
-	802.11a	54 Mb/s	20 MHz		5 GHz	1999
-	802.11g	54 Mb/s	20 MHz	1 × 1 SISO	2,4 i 5 GHz	2003
Wi-Fi 4	802.11n	600 Mb/s	20 i 40 MHz	4 × 4 MIMO	2,4 i 5 GHz	2009
Wi-Fi 5	802.11ac	6,93 Gb/s	20, 40, 80, 80+80 i 160 MHz	8 × 8 MU-MIMO*1	5 GHz	2013
Wi-Fi 6	802.11ax	9,6 Gb/s	20 i 40 MHz (2,4 GHz) 80, 80+80, 160 MHz (5 GHz)	8 x 8 MU-MIMO	2,4, 5 i 6 GHz*2	2019

^*1 W 2013 roku wprowadzono wersję Wave1 z SU-MIMO i 8 strumieniami, w 2016 wersję Wave2 z MU-MIMO i transmisją do 8 klientów na raz
^*2 Częstotliwości z zakresu 6 GHz są obsługiwane w rozszerzeniu tego standardu – Wi-Fi 6E

Kolejność liter nie oznacza oczywiście, że ktoś w poważnej organizacji standaryzacyjnej uznał, że będzie trollował nabywców routerów. Tych standardów jest więcej niż liter w alfabecie. Każdy z nich odpowiada za inne funkcje w transmisji danych, np. sposób, w jaki ruter i inne punkty dostępu przekazują miedzy sobą urządzenie użytkownika, gdy ten porusza się pod domu (802.11k).

Wi-Fi 6 to rewolucja, którą czuję w domu

Gdy dorobiłam się pierwszego laptopa, zamarzyłam też o karcie Wi-Fi. Wtedy to nie był żaden problem – sprawdziłam, czy mój Dell ma odpowiednie gniazdo, rozkręciłam go, włożyłam kartę na miejsce, podłączyłam anteny. Wspominam to nie bez powodu. Były to okolice roku 2005 i trochę mi zeszło na znalezieniu karty 802.11a/b/g. Koniecznie chciałam poczuć skok prędkości przesyłania danych bez kabla. Dziś czuję ten sam dreszczyk emocji, śledząc rozwój sprzętu z Wi-Fi 6 (802.11ax).

Dlaczego tak mi na tym zależy? Bo Wi-Fi 6 pozwala lepiej wykorzystać prędkość swojego łącza. Na łamach TELEPOLIS.PL wielokrotnie wspominałam, że mam łącze światłowodowe do 1 Gb/s. By wykorzystać je w pełni, musiałam podłączać komputer kablem do Funboxa 3. Do momentu, gdy w domu nie zagościł router z Wi-Fi 6.

I co? Da się mieć gigabit bez kabli. Powiem więcej – ten wynik nie został zarejestrowany na routerze, który musiałabym kupić za kilkaset złotych. To osiągi Funboxa 6, czyli „routera od operatora”, zaprojektowanego przez Orange. Router jest dostępny w ofercie Orange od lutego 2021 roku.

Chodzi o utrzymanie prędkości, gdy urządzeń jest coraz więcej

Wiem, że jestem w mniejszości, jeśli chodzi o dostęp do światłowodu. Biorąc pod uwagę przeciętną prędkość łącza w polskim gospodarstwie domowym, może się wydawać, że wysokie prędkości Wi-Fi 6 nie będą nam jeszcze długo potrzebne. Czy na pewno?

Różne raporty mówią o różnym tempie wzrostu, ale zarówno amerykańskie, jak i europejskie twierdzą, że jeszcze w tej dekadzie 4-osobowe gospodarstwo domowe będzie miało 50 urządzeń Wi-Fi. Coś w tym jest. W 2019 roku przybyły mi 3 urządzenia z Wi-Fi, w 2020 jedno, w 2021 jeszcze jedno i to pewnie nie koniec. Ziarnko do ziarnka i ani się obejrzymy, jak routery z Wi-Fi 5 przestaną się wyrabiać. Problemy z transferem, których dziś doświadczają urządzenia obsługujące pasmo 2,4 GHz, zaczną dotykać i te pracujące na pasmie 5 GHz.

I tu z pomocą nadchodzi Wi-Fi 6. Standard ten został zaprojektowany specjalnie z myślą o internecie rzeczy i rosnącej liczbie użytkowników korzystających jednocześnie z internetu po Wi-Fi.

Beamforming, MU-MIMO, 1024-QAM i inne określenia dotyczące Wi-Fi 6, które warto znać

Czytając specyfikację urządzeń z Wi-Fi 6, na pewno trafisz na określenia, które informują o różnych zastosowanych tu rozwiązaniach technicznych, które stoją za obietnicami tego standardu. Warto poznać je bliżej:

• OFDMA (orthogonal frequency-division multiple access), czyli wielodostęp z ortogonalnym podziałem częstotliwości. OFDMA zostało wprowadzone w standardzie Wi-Fi 6, jako udoskonalona wersja rozwiązań znanych z Wi-Fi 5. W technologii tej strumień danych jest podzielony na wiele strumieni, z których każdy przenosi pewną porcję informacji. To pozwala optymalnie upakować dane przesyłane przez wiele urządzeń jednocześnie. Wróćmy do analogii z autostradą. Nie tylko mamy tu kilka pasów do każdego urządzenia, ale też ta sama ciężarówka może wieźć dane do komputera i do telefonu. Nie ma „pustych przebiegów”. Dzięki temu dostępne pasmo radiowe jest lepiej wykorzystywane, a to przekłada się na wzrost wydajności i prędkości sieci.
• MIMO (inaczej SU-MIMO) oraz MU-MIMO – te skróty są stosowane, by rozróżnić sposób zarządzania strumieniami. By zarządzanie pasmem było optymalne, większa liczba strumieni musi iść w parze z możliwością przesyłania danych do wielu urządzeń w tym samym czasie. Po co nam 6 pasów ruchu, jeśli można jechać tylko po dwóch? I tak:
  • MIMO (ostatnio częściej SU-MIMO) to skrót od (Single User) Multiple Inputs, Multiple Outputs. W tym modelu połączenie jest nawiązane z tylko jednym urządzeniem w sieci w jednym momencie.  To urządzenie ma przez chwilę na wyłączność wszystkie pasy ruchu, bez względu na to, ile samochodów może wysłać. Jeśli aktualnie transmitujące urządzenie nie jest w stanie wykorzystać wszystkich strumieni, część pasma leży odłogiem. To się robi problematyczne, gdy rośnie liczba urządzeń.
  • MU-MIMO (Multiple Users, Multiple Inputs, Multiple Outputs) zostało wdrożone w Wi-Fi 5 i udoskonalone w Wi-Fi 6. Likwiduje największą bolączkę SU-MIMO. Tu nie ma marnowania pasma. Ruch w obu kierunkach jest dopasowywany do potrzeb. Jeśli w sieci działa router Funbox 6 (4 × 4), może bez problemu przydzielić strumienie 2 × 2 do komputera ściągającego grę, a 2 × 2 do telefonu odbierającego pocztę. Lepsze zarządzenie transferem danych w sieci przekłada się na lepsze postrzeganie prędkości połączenia.
• Beamforming, formowanie wiązki, TxBF – to określenie wprowadzone wraz z Wi-Fi 5, ale Wi-Fi 6 poprawiło skuteczność tego rozwiązania. Jego działanie jest dość intuicyjne. Beamforming to mechanizm pracy anten routera, który kształtuje wiązkę fal w taki sposób, by jak najlepiej skierować ją do podłączonego urządzenia. Dzięki temu można poprawić jakość transmisji i zasięg sygnału Wi-Fi. Rzecz w tym, że anteny „nie sieją” sygnału równomiernie dookoła siebie, ale prowadzą go w kierunku odbiornika.
• 1024-QAM (Quadrature Amplitude Modulation, kwadraturowa modulacja amplitudowo-fazowa) to sposób kodowania danych w falach. W sieciach Wi-Fi komunikacja odbywa się za pomocą fal radiowych. Tymczasem w świecie cyfrowym informacja kodowana jest w ciągach bitów: zer i jedynek. Cykliczna, regularna fala analogowa nie jest w stanie przenosić informacji cyfrowej. Z pomocą przychodzi kwadraturowa modulacja amplitudowo-fazowa, czyli taka zmiana parametrów fali (amplitudy i fazy, jak mówi nazwa), by każdej zmianie przypisana była odpowiednia informacja cyfrowa. Przekaz podzielony jest na tak zwane słowa o określonej liczbie bitów. Na przykładzie poniżej zakodowanych zostało 16 „słów” (po 4 bity w każdym), czyli 16 różnych stanów fali odpowiadających 4-bitowej informacji.

  

  
  Im więcej takich zmian fali potrafimy zaprojektować, tym dłuższe może być pojedyncze słowo. Czas przesyłania jednego słowa nie ulega widocznej zmianie, więc w tym samym czasie można przesłać więcej bitów. W efekcie szybciej przesyłamy skomplikowane „zdanie” – naszą komunikację internetową.
  W Wi-Fi 5 mamy możliwość przesłania jednego z 256 „słów” – każde ma 8 bitów (256-QAM). W Wi-Fi 6 z modulacją 1024-QAM „słów” jest do wyboru 1024 i każde ma długość 10 bitów.
• Kolorowanie BSS (kolorowanie ramek) – to zupełnie nowe założenie, wprowadzone wraz z Wi-Fi 6. Przesyłane w sieci dane są obejmowane w „ramki”, a każdy router Wi-Fi oznacza swoje ramki innym „kolorem” niż sąsiedzi. Dzięki temu routery nie marnują czasu na próbę przetworzenia czegoś, co nie powinno ich interesować. W efekcie sieć jest mniej podatna na zakłócenia.

Haczyki, o których warto wiedzieć

Na początek najważniejsze: choć standard Wi-Fi 6 zapewnia nam teoretycznie wyższe transfery niż Wi-Fi 5, nie jest powiedziane, że każdy router Wi-Fi 6 będzie szybszy od Wi-Fi 5. Liczy się także:

• liczba dostępnych strumieni. I tak czterostrumieniowe (4×4) urządzenie Wi-Fi 5 ma teoretyczną przepływność 1,733 Gb/s w kanale 80 MHz, dwustrumieniowe (2×2) Wi-Fi 6 zaś osiągnie 1,2 Gb/s. 
• obsługiwana szerokość kanału. Czterostrumieniowy (4×4) ruter z Wi-Fi 6 obsługujący kanał 80 MHz daje teoretyczną prędkość  2,402 Gb/s a czterostrumieniowy (4×4) ruter z Wi-Fi 5 i kanałem 160 MHz – 3,467 Gb/s.

Wybierając router, sprawdź obsługiwaną liczbę strumieni i szerokość kanałów. Dla Wi-Fi 5 szukaj oznaczenia VHT160, dla Wi-Fi 6 – HE160.

Skoro już o wartościach teoretycznych mowa, weź pod uwagę, skąd biorą się parametry podawane przez producenta. Np. czy producent podaje sumę strumieni dostępnych we wszystkich obsługiwanych pasmach częstotliwości, czy tylko w 5 GHz, w którym ma ich najwięcej. Router 4 × 4 może oznaczać zarówno 4 strumienie w paśmie 5 GHz + 3 w paśmie 2,4 GHz, jak i 2 + 2.

Podobnie z prędkością teoretyczną – sprawdź, czy została podana osobno dla częstotliwości 2,4 i 5 GHz, czy też zsumowano prędkości teoretyczne dla obu pasm.

W szczególności zwróć uwagę, czy standard Wi-Fi 6 został wdrożony na obu pasmach, czy na przykład tylko 5 GHz, na 2.4 GHz pozostawiając standard Wi-Fi 4 (802.11n). Pamiętaj też, że prędkość, jaką zobaczysz na Speedteście zależy także od parametrów, jakie obsługuje urządzenie podłączone do modemu:

• w przypadku Wi-Fi liczą się te same elementy, co w ruterze: standard Wi-Fi, obsługiwane częstotliwości i szerokości kanałów, a także liczba strumieni;
• w przypadku połączenia przewodowego od lat standardem są połączenia 1 Gb/s. Jeśli więc planujesz przykładowo udostępniać pliki dla wielu urządzeń w sieci, rozejrzyj się za sprzętem (NAS, karta sieciowa do komputera itp.) z odpowiednio szybkimi portami a w przypadku przewodów Ethernet – szukaj tych o kategorii minimum 5e (stosowne oznaczenie będzie nadrukowane na izolacji).

Przy przesyłaniu większych ilości danych czy to po Wi-Fi, czy przewodowo pamiętaj, że całkowita prędkość łącza zostanie podzielona między podłączone urządzenia.

Wi-Fi 6 to nadal nie koniec. Już pojawiają się urządzenia obsługujące rozszerzenie tego standardu, czyli Wi-Fi 6E. Podstawowa różnica to możliwość pracy w kolejnym zakresie częstotliwości – 6 GHz.

Artykuł powstał przy współpracy z Orange Polska.

Źródło zdjęć: wł.

Źródło tekstu: wł.