Стандарт Wi-Fi 7: наступна революція у світі Wi-Fi?

Технологія Wi-Fi пройшла довгий шлях з прийняття першого стандарту сімейства 802.11 (802.11-1997). Як можна здогадатися з його назви, сталося це 1997 року. Зараз ми вже насолоджуємося високими швидкостями та стабільним підключенням за стандартами Wi-Fi 6 та 6E, але щось завжди можна покращити. І ці покращення йдуть до нас у вигляді нового стандарту Wi-Fi 7, також відомого як 802.11be.

Однак перед вивченням Wi-Fi 7 давайте подивимося, як існують нинішні бездротові стандарти?

Wi-Fi 6 та Wi-Fi 6E: сучасні бездротові стандарти для вимогливих додатків

Wi-Fi 6: два діапазони, OFDMA та багато іншого

Стандарт Wi-Fi 6 (802.11ax) приніс безліч покращень порівняно зі своїм попередником Wi-Fi 5.

Він підтримує вищі швидкості передачі даних – аж до 9,6 Гбіт/с (у стандарті Wi-Fi 5 максимум становить 3,5 Гбіт/с ). Це стало можливим завдяки поєднанню ширших каналів зв’язку (до 160 МГц) із схемами модуляції вищого порядку (до 1024-QAM) та новими функціями, деякі з яких описані нижче.

Технологія OFDMA

Нова схема модуляції під назвою Orthogonal Frequency Division Multiple Access («розрахований на багато користувачів доступ з ортогональним частотним поділом каналів») забезпечує підвищені швидкості передачі даних і більш ефективне використання доступного спектру частот. OFDMA дозволяє кільком пристроям передавати дані по одному каналу зв’язку, що підвищує загальну пропускну здатність мережі.

Технологія OFDMA не тільки піднімає швидкість, але й робить бездротове підключення стабільнішим. Оскільки безліч пристроїв можуть передавати дані одночасно, у мережі виникає менше колізій.

Технологія OBSS

Іншою особливістю Wi-Fi 6, що допомагає досягти високих швидкостей, є Overlapping Basic Service Sets («Безпересічні базові набори служб»). Колишні стандарти Wi-Fi дотримувалися методу «слухати, перш ніж говорити», тому будь-який шум у каналі (навіть через іншу мережу) означав тривале очікування, доки канал не очиститься. Технологія OBSS дозволяє точкам доступу Wi-Fi 6 позначати свої дані таким чином, щоб відрізняти їх від даних, що відносяться до сусідніх мереж.

Ще одна функція – Transmit Beamforming (Формування променя при передачі) – дозволяє маршрутизатору фокусуватися на певних клієнтських пристроях. Це не тільки значно покращує співвідношення сигнал/шум, а й розширює зону покриття бездротової мережі, а значить підвищує стабільність її роботи.

“Пробудження за розкладом” (Target Wake Time)

Зазвичай пристрої передають дані тоді, коли вони мають що передати. Це означає частий вихід зі сплячого режиму та інтенсивне використання ефіру, що веде до підвищеного енергоспоживання.

Нова функція Target Wake Time (Пробудження за розкладом) дозволяє підключеним пристроям більш ефективно координувати обмін даними, що зменшує енергоспоживання і, відповідно, продовжує час автономної роботи. Це особливо важливо для обладнання, яке постійно підключено до мережі, але передає дані лише час від часу (пристрої для Інтернету речей або розумного будинку).

Технологія WPA3

У стандарті Wi-Fi 6 використовується протокол бездротової безпеки WPA3, який замінив WPA2, що використовувався тривалий час. Одним із значних покращень у цій галузі стало впровадження системи обміну шифрувальними ключами Dragonfly, яка суттєво ускладнила процес злому паролів.

Wi-Fi 6E: тепер і в діапазоні 6 ГГц*

Стандарт Wi-Fi 6 був монументальним апгрейдом з точки зору функціональності та швидкості, проте він все ще покладається на частотні діапазони 2,4 ГГц і 5 ГГц, які вже неабияк заповнені бездротовим мережним трафіком. Щоб скористатися всіма швидкісними перевагами Wi-Fi 6, ідеальним був доступ до менш завантаженого діапазону.

І тут на сцену виходить Wi-Fi 6E. Цей стандарт дозволяє використовувати додатковий діапазон 6 ГГц (шириною 1200 МГц), що дозволяє швидко передавати великі обсяги даних на короткі відстані. Перемістивши трафік із популярних діапазонів 2,4 та 5 ГГц, можна усунути завантаженість ефіру та взаємні перешкоди навіть для пристроїв колишніх поколінь.

* Регіональне законодавство

Використання діапазону 6 ГГц схвалено 41 країною, що разом представляють 54% світового ВВП, проте в решті регіонів все не так однозначно.

Причини різні. Починаючи з того, що ці частоти вже використовуються інших типів зв’язку, і закінчуючи простими бюрократичними перепонами. На даний момент карта країн, які використовують або розглядають використання даного діапазону для Wi-Fi, виглядає так:

Wi-Fi 7 (802.11be): бездротовий зв’язок наступного покоління

Теоретична швидкість передачі у стандарті Wi-Fi 6 збільшилася майже 50%, проте з погляду реальних швидкостей нічого революційного не сталося. Wi-Fi 7, навпаки, є гігантським кроком вперед: теоретична пропускна здатність зросте з 9,6 Гбіт/с (Wi-Fi 6) до фантастичних 46 Гбіт/с!

Варто зазначити, що обладнання з підтримкою нового бездротового стандарту з’явиться не раніше, ніж за рік (наше заплановано на 2024 рік). Тим не менш, не завадить заздалегідь підготуватися до майбутнього і дізнатися, що обіцяє нам Wi-Fi 7.

• Чотириразове збільшення пропускної спроможності: Wi-Fi 7 – це бездротовий стандарт майбутнього, про що свідчить його пропускна спроможність у 46 Гбіт/с (це в 4,8 рази вище, ніж у стандарту Wi-Fi 6).
• У 100 разів краще латентність у гіршому сценарії: латентність Wi-Fi 7 буде в сто разів краща в порівнянні з латентністю Wi-Fi 6 в гіршій ситуації. Крім того, латентність у додатках доповненої/віртуальної реальності покращена до п’ятнадцятикратної величини.
• Збільшена ємність мережі: канали зв’язку шириною 320 МГц та технологія MLO роблять мережі Wi-Fi 7 у п’ять разів більш ємними, ніж Wi-Fi 6.
• Підвищена стабільність: завдяки тому, що цифрові пристрої можуть використовувати багато різних частотних діапазонів і каналів зв’язку, Wi-Fi 7 допомагає усунути перешкоди та тим самим підняти стабільність підключення до мережі.

Всі ці поліпшення ґрунтуються на низці інновацій. Давайте розглянемо, що робить стандарт Wi-Fi 7 таким чудовим.

Широкі канали – до 320 МГц

У попередніх поколіннях Wi-Fi доводилося обходитися каналами зв’язку завширшки 160 МГц. Стандарт Wi-Fi 7 розширює їх до 320 МГц (тільки в діапазоні 6 ГГц), що сприяє підвищеній стабільності при одночасному обміні даними на максимальних швидкостях.

Модуляція вищого порядку – 4K-QAM

Стандарт Wi-Fi 6 покладався на модуляцію 1024 QAM. Чим вище значення, тим більше може нести даних кожен мережевий пакет. У Wi-Fi 7 схема модуляції покращена до 4096-QAM, що означає підвищену швидкість передачі даних та збільшену ємність мережі.

Множинні ресурсні одиниці (Multi-RU)

У попередніх стандартах Wi-Fi відправлення та отримання кадрів здійснювалося лише за окремими ресурсними одиницями (Resource Unit). Однак це обмежує гнучкість розподілу частотних ресурсів. У стандарті Wi-Fi 7 кожному пристрою може бути виділено наскільки ресурсних одиниць, що значно підвищує ефективність використання доступного частотного спектра.

Технологія Preamble Puncturing

Опціональна у стандарті Wi-Fi 6, функція Preamble Puncturing виходить у Wi-Fi 7 на передній план і стає обов’язковою. Якщо коротко, вона дозволяє бездротовим пристроям вирізати шматочок «зайнятих» каналів, коли це можливо.

Припустимо, що пристрій постійно займає канал шириною 160 МГц, проте фактично використовує лише 20 МГц. У попередніх варіантах Wi-Fi весь канал був би недоступним для інших пристроїв, а функція Preamble Puncturing дає можливість застосовувати частину каналу, що не використовується, без будь-яких конфліктів між пристроями.

Багатоканальна робота (MLO)

Колишні стандарти Wi-Fi (у тому числі Wi-Fi 5 і 6) підтримували і два, і три частотні діапазони, однак пристроям доводилося вибирати для роботи конкретний діапазон. Наприклад, можна підключитися до мережі Wi-Fi лише в діапазоні 2,4 або 5 ГГц. По суті, це залишає один діапазон не використовується.

Wi-Fi 7 вирішує цю проблему за допомогою нової функції під назвою Multi-Link Operation («Багатоканальна робота»): пристрій з підтримкою Wi-Fi 7 здатний обмінюватися даними кількома каналами і частотними діапазонами одночасно.

Порівняння стандартів Wi-Fi 7, Wi-Fi 6/6E та Wi-Fi 5

	WiFi 5	WiFi 6	WiFi 6E	WiFi 7
Дата виходу	2013	2019	2021	2024
Стандарт IEEE	802.11ac	802.11ax	802.11ax	802.11be
Макс. швидкість	3.5 Гб/с	9.6 Гб/с	9.6 Гб/с	46 Гб/с
Діапазони	5 ГГц	2.4 ГГц, 5 ГГц	2.4 ГГц, 5 ГГц, 6 ГГц	2.4 ГГц, 5 ГГц, 6 ГГц
Розмір каналів зв’язку	до 160 МГц	до 160 МГц	до 160 МГц	до 320 МГц
Модуляція	256-QAM OFDM	1024-QAM OFDMA	1024-QAM OFDMA	4096-QAM OFDMA
MIMO	4×4 MIMO DL MIMO	8×8 UL/DL MU-MIMO	8×8 UL/DL MU-MIMO	16×16 UL/DL MU-MIMOO

По матеріалам msi.com