Obss wifi что это

Wi-Fi: неочевидные нюансы (на примере домашней сети)

[1.1] Казалось бы – чего уж там? Выкрутил точку на полную мощность, получил максимально возможное покрытие – и радуйся. А теперь давайте подумаем: не только сигнал точки доступа должен достичь клиента, но и сигнал клиента должен достичь точки. Мощность передатчика ТД обычно до 100 мВт (20 dBm). А теперь загляните в datasheet к своему ноутбуку/телефону/планшету и найдите там мощность его Wi-Fi передатчика. Нашли? Вам очень повезло! Часто её вообще не указывают (можно поискать по FCC ID). Тем не менее, можно уверенно заявлять, что мощность типичных мобильных клиентов находится в диапазоне 30-50 мВт. Таким образом, если ТД вещает на 100мВт, а клиент – только на 50мВт, в зоне покрытия найдутся места, где клиент будет слышать точку хорошо, а ТД клиента — плохо (или вообще слышать не будет) – асимметрия. Это справедливо даже с учетом того, что у точки обычно лучше чувствительность приема — смотрите под спойлером. Опять же, речь идет не о дальности, а о симметрии.Сигнал есть – а связи нет. Или downlink быстрый, а uplink медленный. Это актуально, если вы используете Wi-Fi для онлайн-игр или скайпа, для обычного интернет-доступа это не так и важно (только, если вы не на краю покрытия). И будем жаловаться на убогого провайдера, глючную точку, кривые драйвера, но не на неграмотное планирование сети.

Обоснование (для тех, кому интересны подробности):

• PathLoss одинаков в обеих направлениях
• TxGain и RxGain антенн в случае обычных антенн одинаков (верно и для AP и для STA). Здесь не рассматриваются случаи с MIMO, MRC, TxBF и прочими ухищрениями. Так что можно принять: TxGain(AP) === RxGain(AP) = Gain(AP), аналогично для STA.
• Rx/Tx Gain антенны клиента мало когда известен. Клиентские устройства, обычно, комплектуются несменными антеннами, что позволяет указывать мощность передатчика и чувствительность приемника сразу с учетом антенны. Отметим это в наших выкладках ниже.

• 8440p: Tx*(STA) = 17dBm, RxSens*(STA) = -76dBm@54Mbps
• DIR-615: Tx(AP) = 20dBm, RxSens(AP) = -65dBm@54Mbps.
• D = (17 — 20) — (-76 +65) = 3 — 11 = -7dB.

Вывод: может оказаться, что для получения более стабильной связи мощность точки придется снизить. Что, согласитесь, не совсем очевидно 🙂

[1.2] Также далеко не самым известным фактом, добавляющим к асимметрии, является то, что у большинства клиентских устройств мощность передатчика снижена на «крайних» каналах (1 и 11/13 для 2.4 ГГц). Вот пример для iPhone из документации FCC (мощность на порту антенны).

Как видите, на крайних каналах мощность передатчика в ~2.3 раза ниже, чем на средних. Причина в том, что Wi-Fi – связь широкополосная, удержать сигнал чётко в пределах рамки канала не удастся. Вот и приходится снижать мощность в «пограничных» случаях, чтобы не задевать соседние с ISM диапазоны. Вывод: если ваш планшет плохо работает в туалете – попробуйте переехать на канал 6.

2. Раз уж речь зашла о каналах…

Всем известны «непересекающиеся» каналы 1/6/11. Так вот, они пересекаются! Потому, что Wi-Fi, как было упомянуто раньше, технология широкополосная и полностью сдержать сигнал в рамках канала невозможно. Приведенные ниже иллюстрации демонстрируют эффект для 802.11n OFDM (HT). На первой иллюстрации изображена спектральная маска 802.11n OFDM (HT) для 20МГц канала в 2.4ГГц (взята прямо из стандарта). По вертикали — мощность, по горизонтали — частота (смещение от центральной частоты канала). На второй иллюстрации я наложил спектральные маски каналов 1,6,11 с учетом соседства. Из этих иллюстраций мы сделаем два важных вывода.

[2.1] Все считают, что ширина канала — 22МГц (так и есть). Но, как показывает иллюстрация, сигнал на этом не заканчивается, и даже непересекающиеся каналы таки перекрываются: 1/6 и 6/11 — на ~-20dBr, 1/11 — на ~-36dBr, 1/13 — на -45dBr.
Попытка поставить две точки доступа, настроенные на соседние «неперекрывающиеся» каналы, близко друг от друга приведет к тому, что каждая из них будет создавать соседке помеху в 20dBm – 20dB – 50dB [которые добавим на потери распространения сигнала на малое расстояние и небольшую стенку] =-50dBm! Такой уровень шума способен целиком забить любой полезный Wi-Fi сигнал из соседней комнаты, или блокировать ваши коммуникации целиком!

Почему

В 802.11 используется метод доступа к среде CSMA/CA (обычно, по методу EDCA/HCF, кому интересно, читайте про 802.11e). Для определения занятости канала используется механизм CCA (Clear Channell Assesment). Вот выдержка из стандарта:
The receiver shall hold the CCA signal busy for any signal 20 dB or more above the minimum modulation and coding rate sensitivity (–82 + 20 = –62 dBm) in the 20 MHz channel.
Соответственно станция (точка или клиент) считает эфир занятым, если слышит сигнал -62dBm и выше, независимо то того, велась ли передача на том же канале, на соседнем, или это вообще микроволновка работает. В случае клиента все еще не так плохо, но если у вас помеха в >=-62dBm в районе точки — будет страдать вся ячейка. По той же причине все серьезные вендоры просто не выпускают dual-radio ТД, в которых оба модуля могут работать в 2.4 одновременно: легче запретить, чем каждый раз объяснять, что не «ВендорХ — гавно», а «учите матчасть».

Вывод: если вы поставите точку рядом со стеной, а ваш сосед – с другой стороны стены, его точка на соседнем «неперекрывающемся» канале все равно может доставлять вам серьезные проблемы. Попробуйте посчитать значения помехи для каналов 1/11 и 1/13 и сделать выводы самостоятельно.
Аналогично, некоторые стараются «уплотнить» покрытие, устанавливая две точки настроенные на разные каналы друг на друга стопкой — думаю, уже не надо объяснять, что будет (исключением тут будет грамотное экранирование и грамотное разнесение антенн — все возможно, если знать как).

[2.2] Второй интересный аспект – это попытки чуть более продвинутых пользователей «убежать» между стандартными каналами 1/6/11. Опять же, логика проста: «Я между каналами словлю меньше помех». По факту, помех, обычно, ловится не меньше, а больше. Раньше вы страдали по полной только от одного соседа (на том же канале, что и вы). Но это были помехи не первого уровня OSI (интерференция), а второго – коллизии — т.к. ваша точка делила с соседом коллизионный домен и цивилизованно соседствовала на MAC-уровне. Теперь вы ловите интерференцию (Layer1) от двух соседей с обеих сторон.
В итоге, delay и jitter, может, и попытались немного уменьшиться (т.к. коллизий теперь как бы нет), но зато уменьшилось и соотношение сигнал/шум. А с ним уменьшились и скорости (т.к. каждая скорость требует некоторого минимального SNR — об этом в [3.1]) и процент годных фреймов (т.к. уменьшился запас по SNR, увеличилась чувствительность к случайным всплескам интерференции). Как следствие, обычно, возростает retransmit rate, delay, jitter, уменьшается пропускная способность.
Кроме того, при значительном перекрытии каналов таки возможно корректно принять фрейм с соседнего канала (если соотношение сигнал/шум позволяет) и таки получить коллизию. А при помехе выше -62dBm вышеупомянутый механизм CCA просто не даст воспользоваться каналом. Это только усугубляет ситуацию и негативно влияет на пропускную способность.
Вывод: не старайтесь использовать нестандартные каналы, не просчитав последствий, и отговаривайте от этого соседей. В общем, то же, что и с мощностью: отговаривайте соседей врубать точки на полную мощность на нестандартных каналах – будет меньше интерференции и коллизий у всех. Как просчитать последствия станет понятно из [3].

[2.3] По примерно тем же причинам не стоит ставить точку доступа у окна, если только вы не планируете пользоваться/раздавать Wi-Fi во дворе. Толку от того, что ваша точка будет светить вдаль, вам лично никакого – зато будете собирать коллизии и шум от всех соседей в прямой видимости. И сами к захламленности эфира добавите. Особенно в многоквартирных домах, построенных зигзагами, где окна соседей смотрят друг на друга с расстояния в 20-30м. Соседям с точками на подоконниках принесите свинцовой краски на окна… 🙂

[2.4][UPD] Также, для 802.11n актуален вопрос 40MHz каналов. Моя рекоммендация — включать 40MHz в режим «авто» в 5GHz, и не включать («20MHz only») в 2.4GHz (исключение — полное отсутствие соседей). Причина в том, что в присутствии 20MHz-соседей вы с большой долей вероятности получите помеху на одной из половин 40MHz-канала + включится режим совместимости 40/20MHz. Конечно, можно жестко зафиксировать 40MHz (если все ваши клиенты его поддерживают), но помеха все равно останется. Как по мне, лучше стабильные 75Mbps на поток, чем нестабильные 150. Опять же, возможны исключения — применима логика из [3.4]. Подробности можно почитать в этой ветке комментариев (вначале прочтите [3.4]).

3. Раз уж речь зашла о скоростях…

[3.1] Уже несколько раз мы упоминали скорости (rate/MCS — не throughput) в связке с SNR. Ниже приведена таблица необходимых SNR для рейтов/MCS, составленная мной по материалам стандарта. Собственно, именно поэтому для более высоких скоростей чувствительность приемника меньше, как мы заметили в [1.1].

В сетях 802.11n/MIMO благодаря MRC и другим многоантенным ухищрениям нужный SNR можно получить и при более низком входном сигнале. Обычно, это отражено в значениях чувствительности в datasheet’ах.
Отсюда, кстати, можно сделать еще один вывод: эффективный размер (и форма) зоны покрытия зависит от выбранной скорости (rate/MCS). Это важно учитывать в своих ожиданиях и при планировании сети.

[3.2] Этот пункт может оказаться неосуществимым для владельцев точек доступа с совсем простыми прошивками, которые не позволяют выставлять Basic и Supported Rates. Как уже было сказано выше, скорость (rate) зависит от соотношения сигнал/шум. Если, скажем, 54Mbps требует SNR в 25dB, а 2Mbps требует 6dB, то понятно, что фреймы, отправленные на скорости 2Mbps «пролетят» дальше, т.е. их можно декодировать с большего расстояния, чем более скоростные фреймы. Тут мы и приходим к Basic Rates: все служебные фреймы, а также броадкасты (если точка не поддерживает BCast/MCast acceleration и его разновидности), отправляются на самой нижней Basic Rate. А это значит, что вашу сеть будет видно за многие кварталы. Вот пример (спасибо Motorola AirDefense).

Опять же, это добавляет к рассмотренной в [2.2] картине коллизий: как для ситуации с соседями на том же канале, так и для ситуации с соседями на близких перекрывающихся каналах. Кроме того, фреймы ACK (которые отправляются в ответ на любой unicast пакет) тоже ходят на минимальной Basic Rate (если точка не поддерживает их акселерацию)

Еще немного математики

Предположим, ваша точка работает в 802.11 со всеми MCS. Она вам шлет фрейм на MCS7 (65.5 Mbps) а вы ей в ответ ACK на MCS0 (6.5Mbps). Убрав поддержку, скажем, MCS0-3, вы будете посылать ACKи на MCS4 (39Mbps) — в 6 раз быстрее, чем на MCS0. Таким нехитрым приемом мы только что сократили гарантированную задержку в сети, что приятно, если хочется низких пингов в играх и ровного голоса/видеоконференций.

Вывод: отключайте низкие скорости – и у вас, и у соседей сеть станет работать быстрее. У вас – за счет того, что весь служебный трафик резко начнет ходить быстрее, у соседей – за счет того, что вы теперь для них не создаете коллизий (правда, вы все еще создаете для них интерференцию — сигнал никуда не делся — но обычно достаточно низкую). Если убедите соседей сделать то же самое – у вас сеть будет работать еще быстрее.

[3.3] Понятно, что при отключении низких скоростей подключиться к точке можно будет только в зоне более сильного сигнала (требования к SNR стали выше), что ведет к уменьшению эффективного покрытия. Равно как и в случае с понижением мощности. Но тут уж вам решать, что вам нужно: максимальное покрытие или быстрая и стабильная связь. Используя табличку и datasheet’ы производителя точки и клиентов почти всегда можно достичь приемлемого баланса.

[3.4] Еще одним интересным вопросом являются режимы совместимости (т.н. “Protection Modes”). В настоящее время есть режим совместимости b-g (ERP Protection) и a/g-n (HT Protection). В любом случае скорость падает. На то, насколько она падает, влияет куча факторов (тут еще на две статьи материала хватит), я обычно просто говорю, что скорость падает примерно на треть. При этом, если у вас точка 802.11n и клиент 802.11n, но у соседа за стеной точка g, и его трафик долетает до вас – ваша точка точно так же свалится в режим совместимости, ибо того требует стандарт. Особенно приятно, если ваш сосед – самоделкин и ваяет что-то на основе передатчика 802.11b. 🙂 Что делать? Так же, как и с уходом на нестандартные каналы – оценить, что для вас существеннее: коллизии (L2) или интерференция (L1). Если уровень сигнала от соседа относительно низок, переключайте точки в режим чистого 802.11n (Greenfield): возможно, понизится максимальная пропускная способность (снизится SNR), но трафик будет ходить равномернее из-за избавления от избыточных коллизий, пачек защитных фреймов и переключения модуляций. В противном случае – лучше терпеть и поговорить с соседом на предмет мощности/перемещения ТД. Ну, или отражатель поставить… Да, и не ставьте точку на окно! 🙂

[3.5] Другой вариант – переезжать в 5 ГГц, там воздух чище: каналов больше, шума меньше, сигнал ослабляется быстрее, да и банально точки стоят дороже, а значит – их меньше. Многие покупают dual radio точку, настраивают 802.11n Greenfield в 5 ГГц и 802.11g/n в 2.4 ГГц для гостей и всяких гаджетов, которым скорость все равно не нужна. Да и безопаснее так: у большинства script kiddies нет денег на дорогие игрушки с поддержкой 5 ГГц.
Для 5 ГГц следует помнить, что надежно работают только 4 канала: 36/40/44/48 (для Европы, для США есть еще 5). На остальных включен режим сосуществования с радарами (DFS). В итоге, связь может периодически пропадать.

4. Раз уж речь зашла о безопасности…

Упомянем некоторые интересные аспекты и здесь.
[4.1] Какой должна быть длина PSK? Вот выдержка из текста стандарта 802.11-2012, секция M4.1:
Keys derived from the pass phrase provide relatively low levels of security, especially with keys generated form short passwords, since they are subject to dictionary attack. Use of the key hash is recommended only where it is impractical to make use of a stronger form of user authentication. A key generated from a passphrase of less than about 20 characters is unlikely to deter attacks.
Вывод: ну, у кого пароль к домашней точке состоит из 20+ символов? 🙂

[4.2] Почему моя точка 802.11n не «разгоняется» выше скоростей a/g? И какое отношение это имеет к безопасности?
Стандарт 802.11n поддерживает только два режима шифрования: CCMP и None. Сертификация Wi-Fi 802.11n Compatible требует, чтобы при включении TKIP на радио точка переставала поддерживать все новые скоростные режимы 802.11n, оставляя лишь скорости 802.11a/b/g. В некоторых случаях можно видеть ассоциации на более высоких рейтах, но пропускная способность все равно будет низкой. Вывод: забываем про TKIP – он все равно будет запрещен с 2014 года (планы Wi-Fi Alliance).

[4.3] Стоит ли прятать (E)SSID? (это уже более известная тема)

спрятался

Во-первых, следует понимать, что при сокрытии ESSID ваша точка не исчезает из эфира. Она точно так же старательно шлет beacon’ы, просто не указывая в них ESSID. И этот ESSID перестанет быть скрытым, как только к точке попытается подключиться клиент (который для успешного подключения обязан правильно указать ESSID). В этот момент ловится привязка ESSID к BSSID – и игра в прятки заканчивается. Процесс можно ускорить, отстрелив существующего клиента фреймом диссоциации (disassociation). Так что пользы от этого сокрытия никакой. Вывод: эффективность прятания SSID примерно равна эффективности прятания текста под спойлером.
Тем не менее прятать стоит – вреда от этого тоже никакого. Но тут есть два важных исключения: устройства с кривыми драйверами (Apple IOS, например, имеет ряд забавных косяков, связанных с сохраненными профилями скрытых сетей) которые не могут уверенно подключаться к скрытым ESSID. Также, компьютеры под управлением Windows XP с WZC – эти постоянно ищут приключений сконфигуренные на клиенте сети со скрытыми SSID, чем не только выдают их имена, но еще и напрашиваются на атаки evil twin.

5. Всякая всячина.

[5.1] Немного о MIMO. Почему-то по сей день я сталкиваюсь с формулировками типа 2×2 MIMO или 3×3 MIMO. К сожалению, для 802.11n эта формулировка малополезна, т.к. важно знать еще количество пространственных потоков (Spatial Streams). Точка 2×2 MIMO может поддерживать только один SS, и не поднимется выше 150Mbps. Точка с 3×3 MIMO может поддерживать 2SS, ограничиваясь лишь 300Mbps. Полная формула MIMO выглядит так: TX x RX: SS. Понятно, что количество SS не может быть больше min (TX, RX). Таким образом, приведенные выше точки будут записаны как 2×2:1 и 3×3:2. Многие беспроводные клиенты реализуют 1×2:1 MIMO (смартфоны, планшеты, дешевые ноутбуки) или 2×3:2 MIMO. Так что бесполезно ожидать скорости 450Mbps от точки доступа 3×3:3 при работе с клиентом 1×2:1. Тем не менее, покупать точку типа 2×3:2 все равно стоит, т.к. большее количество принимающих антенн добавляет точке чувствительности (MRC Gain). Чем больше разница между количеством принимающих антенн точки и количеством передающих антенн клиента — тем больше выигрыш (если на пальцах). Однако, в игру вступает multipath.

[5.2] Как известно, multipath для сетей 802.11a/b/g – зло. Точка доступа, поставленная антенной в угол, может работать не самым лучшим образом, а выдвинутая из этого угла на 20-30см может показать значительно лучший результат. Аналогично для клиентов, помещений со сложной планировкой, кучей металлических предметов и т.д.
Для сетей MIMO с MRC и в особенности для работы нескольких SS (и следовательно, для получения высоких скоростей) multipath – необходимое условие. Ибо, если его не будет – создать несколько пространственных потоков не получится. Предсказывать что-либо без специальных инструментов планирования здесь сложно, да и с ними непросто. Вот пример рассчетов из Motorola LANPlanner, но однозначный ответ тут может дать только радиоразведка и тестирование.

Создать благоприятную multipath-обстановку для работы трех SS сложнее, чем для работы двух SS. Поэтому новомодные точки 3×3:3 работают с максимальной производительностью обычно лишь в небольшом радиусе, да и то не всегда. Вот красноречивый пример от HP (если копнуть глубже в материалы анонса их первой точки 3×3:3 — MSM460)

• Человеческое тело ослабляет сигнал на 3-5dB (2.4/5ГГц). Просто развернувшись лицом к точке можно получить более высокую скорость.
• Некоторые дипольные антенны имеют асммметричную диаграмму направленности в H-плоскости («вид сбоку») и лучше работают перевернутыми
• В фрейме 802.11 может использоваться одновременно до четырех MAC-адресов, а в 802.11s (новый стандарт на mesh) — до шести!

Итого

• Асиметрию мощностей
• Ограничения на мощность передачи в граничных каналах
• Пересечение «непересекающихся» каналов и последствия
• Работу на «нестандартных» каналах (отличных от 1/6/11/13)
• Работу механизма Clear Channel Assesment и блокировку канала
• Зависимость скорости (rate/MCS) от SNR и, как следствие, зависимость чувствительности приемника и зоны покрытия от требуемой скорости
• Особенности пересылки служебного трафика
• Последствия включения поддержки низких скоростей
• Последствия включения поддержки режимов совместимости
• Выбор каналов в 5ГГц
• Некоторые забавные аспекты безопасности, MIMO и проч.

Obss wifi что это

Wi-Fi 6 – новый стандарт беспроводного доступа для локальных сетей 802.11ax, пришедший на смену Wi-Fi 5, 802.11ac, который был принят в 2014 году. Посмотрим, что в нём нового, и стоит ли на него переходить.

Поколение, стандарт IEEE	Частота	Максимальная скорость	Год
Wi-Fi 6 (802.11ax)	2.4/5 ГГц	600–9608 МБ/с	2019
Wi-Fi 5 (802.11ac)	5 ГГц	433–6933 МБ/с	2014
Wi-Fi 4 (802.11n)	2.4/5 ГГц	72–600 МБ/с	2009

Скорость

Как видим, по сравнению с предыдущим стандартом Wi-Fi 5, скорость в Wi-Fi 6 возросла в 1.5 раза. Является ли это достаточным аргументом для перехода на новый стандарт? Однако, в Wi-Fi 6 есть много такого, что однозначно говорит в пользу перехода на новый стандарт.

Задержка (Latency)

Wi-Fi 6 даёт возможность уменьшить задержку передачи пактов на 75%. Для геймеров, например, это означает большую оперативность в играх, что в таком важном деле часто бывает очень нужно.

Однако, это также может иметь большое значение, например, в телемедицине, когда при удалённой операции очень важная ювелирная точность и мгновенный отклик исполнительного инструмента.

Расширение полосы пропускания

Это позволяет подключать в зоне действия роутера Wi-Fi 6 гораздо больше устройств, чем раньше, с гораздо меньшим влиянием их друг на друга.

Если Wi-Fi позволяет достигать средней реальной скорости на пользователя в 4 – 12 Мбит/с при задержке не более 30 мс, то в Wi-Fi 6 вполне реально достичь скорости в 50 Мбит/с при задержке не более 10 мс.

За счёт чего это достигается?

Это синергетическое влияние многих факторов, но главную роль в расширении полосы и увеличения скорости играет улучшенная технология OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) – множественный доступ с ортогональным разделением частот. OFDMA позволяет подразделять основную частоту на большее количество поднесущих частот. В Wi-Fi 6 используется OFDMA 1024, а в Wi-Fi 6 – OFDMA 256.

То есть, количество поднесущих в Wi-Fi 6 больше в четыре раза. Это, во-первых, даёт возможность организовать большее число каналов без влияния друг на друга, во-вторых, передавать сигналы этих каналов одновременно, а не последовательно, как в предыдущих поколениях Wi-Fi, где каждое устройство должно ждать своей очереди, пока на него поступят предназначенные для него данные.

Ещё одна новая функция Wi-Fi 6 OBSS (Overlapping Basic Service Sets). Она даёт возможность использовать полосу пропускания сети более эффективно. В предыдущих версиях Wi-Fi пользовательские устройства сначала «слушают» сеть, прежде чем начинают передачу данных, только если в вести отсутствует какой-либо «шум», обмен данными. Даже если в сети слашен какой-то «шум» от отдалённой сети (через электромагнитные наводки), они должны ждать освобождения канала перед тем, как начать передачу. Это необходимо, чтобы шум не наложился на передаваемые данные и не исказил их. OBSS даёт возможность помечать точку доступа специальным кодом, «цветом» для того, чтобы точно идентифицировать нужную сеть. Если в канале обнаруживается какой-то трафик, но он имеет не тот «цвет», то устройства, подключённые к точке доступа, могут его игнорировать и продолжать передачу. Это увеличивает надёжность и снижает задержки.

Кроме того, OFDMA и OBSS при совместной работе повышают эффективность связи в сети с большим количеством подключённых устройств. А поскольку устройств с Wi-Fi становится всё больше, то это помогает сохранить достаточную скорость и стабильность подключения для каждого из многочисленных устройств в зоне покрытия Wi-Fi.

Формирование луча

Другое выгодное отличие Wi-Fi 6 – технология Beamforming, формирование направленного луча. Вместо того, чтобы излучать сигнал во всех направлениях, Beamforming позволяет направлять более интенсивный сигнал («луч») на устройство, которое принимает или передаёт информацию.

WPA3

Защищённый доступ Wi-Fi WPA (Wi-Fi Protected Access) – традиционный протокол безопасности с паролем шифрования. Долгое время использовалась вторая версия этого протокола WPA2, но в Wi-Fi используется WPA3. В нём используется повышенная безопасность шифрования при помощи специальной системы Dragonfly Key Exchange, которая также носит название SAE (Simultaneous Authentication of Equals) – одновременная аутентификация равенства. Расшифровать такой пароль гораздо сложнее, поскольку он использует более сложный метод обмена подтверждающими сигналами через сеть Wi-Fi. Метод шифрования данных при передаче также усложнён.

Экономия батарей устройств

Не секрет, что при включённом Wi-Fi на устройстве пользователя батарея садится быстрее обычного. В Wi-Fi 6 используется функция TWT (Target Wake Time), которая потенциально способствует продлению срока работы от заряженной батареи на устройстве, если оно поддерживает Wi-Fi 6 и в нём включена функция TWT. При этом, радиопередатчик на устройстве активируется только при наличии обмена данными между устройством и роутером Wi-Fi.

Wi-Fi 6E

Недавно была разработана усовершенствованная версия: Wi-Fi 6E. В нёй возможно использование диапазона 6ГГц, что позволяет ещё больше расширить полосу пропускания до 1200 МГц. На небольших расстояниях это способно обеспечить сверхвысокую скорость передачи данных, что нужно, например, для телевидения 4K, высококачественных видеоконференций с эффектом присутствия и пр.

Не все устройства Wi-Fi 6 пока поддерживают Wi-Fi 6E, поэтому при покупке устройства с Wi-Fi 6 нужно убедиться, что возможен апгрейд до 6Е.

Рынок

Аналитическая компания Dell’Oro прогнозирует, что через два года подавляющее большинство роутеров Wi-Fi будет поддерживать стандарт Wi-Fi 6 (802.11ах).

On OBSS Interference

Two APs can hear each other. AP1 is set to use channel 36+40+44+48 (primary channel 36+40) while AP2 is set to use channel 44+48. Due to the nature of 802.11 and co-channel interference, AP1 cannot transmit while AP2 is transmitting.

In this scenario, the APs will forever dance the dance of CCI, waiting for the other to finish transmitting before taking over the medium itself. Wouldn’t it be better if instead of waiting, they could both transmit at the same time?

This is a scenario brought to you by 802.11ac, an infrequently discussed issue known as: Overlapping BSS (OBSS). OBSS is defines as two BSSs that, well, overlap, because their channel configurations occupy some of the same space.

The topic of OBSS was brought up on the job and I decided to research it. Down the rabbit hole I went, this time following OBSS suppression mechanisms in 802.11ac.

My first stop was this blog by Matthew Gast. In it, he discusses how the 802.11ac standard allows for the earlier scenario to be avoided: “channel bandwidth sharing”. Basically, with 802.11ac, radios using bonded channel widths (40/80/160) can detect other transmissions on their channel made by stations using smaller channel widths (20/40/80) and adjust accordingly. APs using an 80 MHz channel can shrink to a 40 MHz channel if they hear another station broadcasting on part of their 80 MHz (just like in the scenario).

Note: while the standard reads that this channel sharing can be changed on a per frame basis, wireless vendors have not yet implemented this capability. For the time being, when channel sharing occurs, an AP simply shrinks their channel for all communications.

Thus we find our resolution to OBSS (or at least we find the current work around): shrinking the channel width. In our earlier scenario, AP1 would hear AP2 and adjust accordingly. AP1 changes it’s channel from 36+40+44+48 down to 36+40. This way, AP1 and AP2 can now communicate at the same time.

Note: OBSS is considered a problem because it changes the expected behavior of the WLAN. In the scenario described, the total throughput of the system is increased, but the individual throughput of AP1 is decreased.

The note above is important because people will often think using 80 MHz channels and only getting 40 MHz numbers indicates a “broken WLAN”. Don’t you love those broad-sweeping complaints like: “My Wi-Fi isn’t working.” or “The Wi-Fi is slow.” OBSS could be the cause!

Overall, a Certified Wireless Design Professional must be astute and aware. OBSS can be detected before end users grumble about throughput. In fact, all forms of interference can be detected and accounted for by a diligent WLAN designer. In the great words of Alastor “Mad Eye” Moody:

See you next time!

Further down: This week, the rabbit hole goes deep. 802.11aa is a standard introduced to increase robustness and efficiency of video and audio streams in WLANs. Enter at your own risk!

Что такое 802.11ax – обзор нового стандарта WI-FI 6

IEEE 802.11ax — Wi-Fi стандарт следующего поколения, также известный как Wi-Fi 6, является следующим шагом на пути эволюции беспроводных технологий. Стандарт взял все лучшее от своего предшественника Wi-Fi 5 — 802.11ac, при этом в 4 раза увеличилась пропускная способность, добавилась гибкость и масштабируемость сети. В ближайшие 10 лет IEEE 802.11ax будет основополагающим стандартом для обеспечения пользователей надежным и высокоскоростным беспроводным интернетом.

Экскурс в историю развития группы 802.11

По данным немецкого аналитического агентства на 2019 год в мире ежедневно около 15 миллиардов устройств подключается к Wi-Fi сети. Подсчитано, что уже через год это число может возрасти до 20 миллиардов.

Начиная с 2012 года, и по сегодняшний день, 802.11ac является последней действующей ревизией Wi-Fi.

Улучшения от 802.11n к 802.11ac

В стандарте 802.11ac увеличение скорости происходит за счет 3 улучшений:

• Большая ширина канала, увеличено с максимума 40 МГц с 802.11n до 80 или даже 160 МГц (что дает увеличение скорости на 117 или 333 процента соответственно).
• Более плотная модуляция, используется 256 квадратурно-амплитудная модуляция (QAM), по сравнению с 64-QAM в 802.11n (для увеличения скорости на 33 процента в более узких, но все еще пригодных для использования диапазонах).
• Увеличено число приемников и передатчиков до 8, реализована схема MIMO 8×8, в то время как 802.11n остановился на четырех пространственных каналах (это еще одно увеличение скорости на 100 процентов).

Обратите внимание! Найти устройства с 8×8 можно только в провайдерском сегменте, но зато есть задел на будущее расширение функционала.

Конструктивные ограничения и экономичность, из-за которых продукты 802.11n находились в одном, двух или трех пространственных потоках, не сильно изменились для 802.11ac. Устройства первой волны стандарта 802.11ac построены на частоте 80 МГц и на физическом уровне работают на скорости до 433 Мбит/с (нижний уровень), 867 Мбит/с (средний уровень) или 1300 Мбит/с (верхний уровень).

802.11ас Wave 2

Устройства «второй волны» 802.11ac поддерживают большее количество каналов связи и пространственных потоков, при этом возможные конфигурации продукта работают на скорости до 3,47 Гбит/с.

Это надо знать! 802.11ac — это технология, работающая только на 5 ГГц, поэтому двухдиапазонные точки доступа и клиенты продолжают использовать 802.11n с частотой 2,4 ГГц. Однако клиенты 802.11ac работают в менее загруженной полосе 5 ГГц.

В Wave 2 добавили поддержку таких технологий как MU-MIMO (многопользовательское планирование) и Beamforming (формирование луча).

MU-MIMO означает многопользовательский, множественный вход, множественный выход и является беспроводной технологией, позволяющей взаимодействовать маршрутизаторам с несколькими пользователями одновременно.

MU-MIMO — это следующая эволюция однопользовательского MIMO (SU-MIMO), который обычно называют MIMO. Технология MIMO была создана для того, чтобы увеличить количество антенн на беспроводном маршрутизаторе, которые используются как для приема, так и для передачи, и повысить пропускную способность беспроводных соединений. На 2019 год многие устройства поддерживают MU-MIMO производитель микросхем Wi-Fi Qualcomm имеет список устройств — включая iPhone версий 6, 6 Plus и более поздних версий, которые включают в себя технологию 802.11ac MU-MIMO, а Wi-Fi Alliance имеет список из более чем 550 продуктов с использованием технологии MU-MIMO.

Больше, лучше, быстрее – новая мантра 802.11ax

Специфика 802.11ax

• Позволяет точкам доступа обслуживать большее количество клиентов в сетях с высокой нагрузкой и поддерживает их лучшее взаимодействие в беспроводной локальной сети.
• Обеспечивает большую производительность для high-load приложений, таких как 4K/8K видео высокой четкости.
• Полностью беспроводные офисы и Интернет вещей (IoT).

Точки доступа 802.11ax

На рынке есть точки доступа 802.11ax, и уже сейчас можно протестировать новый стандарт Wi-Fi 6. Точки доступа, которые выпущены до начала сертификации, могут не поддерживать некоторые ключевые функции стандарта 802.11ax. Однако, когда они станут доступны, можно будет обновить программное обеспечение ТД для включения этих функций. Точно так же обстояло дело с внедрением предыдущих поколений, таких как 802.11ac и 802.11n.

Эволюция развития Wi-Fi стандартов

802.11n (2008)	802.11ac (2012)	802.11ax (2018)	Цели проекта 802.11ax (Wi-Fi 6)
Поддержка 2.4 и 5 ГГц	Только 5 ГГц	Поддержка 2.4 и 5 ГГц	Улучшить взаимодействие устройств на 2.4 и 5 ГГц
Ширина каналов (40 МГц)	Более широкий канал (80 и 160 МГц)	Канал (80 и 160 МГц), OFDMA на прием и передачу, Опция только 20 МГц для Интернета Вещей	Шире канал — больше возможностей.
Модуляция (64-QAM)	Улучшенная модуляция (256-QAM)	Улучшенная модуляция (1024-QAM)	Увеличить среднюю пропускную способность станции как минимум в 4 раза в средах с большой плотностью клиентских устройств
Дополнительные потоки (до 4)	Дополнительные потоки (до 8)	8 потоков, понятие «ресурсной единицы»	Применение: беспроводные корпоративные офисы, уличные Хот-споты, гостиницы, стадионы, концертные залы
Формирование луча (явное и универсальное)	Формирование луча (явное), MU-MIMO в нисходящем потоке	Формирование луча (явное), перераспределение пространственных потоков, MU-MIMO в нисходящем и восходящем потоке	Улучшенное энергосбережение на клиентских устройствах
Обратная совместимость 11a/b/g	Обратная совместимость 11a/b/g/n	Обратная совместимость 11a/b/g/n/ac	Работа внутри помещений и снаружи

16 сентября 2019 года Wi-Fi Alliance объявил об официальном запуске сертифицированной программы Wi-Fi Certified 6, которая обещает более высокую скорость беспроводного соединения, меньшую задержку, увеличенное время автономной работы и меньшую загрузку сети.

8 новых возможностей и преимущества технологии 802.11ax

1. OFDMA работает как на прием, так и на передачу;
2. Многопользовательский 8×8 MIMO на прием* и передачу;
3. Выше уровень модуляции — 1024-QAM;
4. Увеличенная длина символа OFDM, в 4 раза больше поднесущих;
5. Работа вне помещений;
6. Пространственное перераспределение и использование OBSS;
7. Сниженное энергопотребление;
8. Технология формирования луча (Beamforming) в передающем потоке*.

*- уже используется в 802.11ac

OFDMA в каналах DownLink и UpLink

OFDMA (множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов) обеспечивает возможность установления Uplink/Downlink соединений между точкой доступа и несколькими клиентами одновременно за счет выделения для отдельных клиентов подмножеств поднесущих, называемых «ресурсными единицами» (Resource Units, RU). Это одна из наиболее сложных функций в стандарте 802.11ax.

OFDMA в канале UpLink по работе эквивалентен OFDMA в DownLink, но в этом случае несколько клиентских устройств осуществляют передачу одновременно на разных группах поднесущих в одном и том же канале. OFDMA UpLink канала сложнее в управлении OFDMA DownLink канала, поскольку необходимо координировать множество разных клиентов: для этого точка доступа передает триггерные кадры, чтобы указать, какие подканалы может использовать каждый клиент.

Если клиент один, ТД отдаст ему весь канал, но как только в сети появятся новые клиенты, пропускная способность канала будет перераспределена между ними.

Важная особенность технологии OFDMA

Передача данных может осуществляться на тех поднесущих, которые для данного пользователя наименее подвержены частотно-селективной интерференции. Для выбора таких поднесущих каждая точка доступа отправляет отчеты о качестве передачи с использованием разных поднесущих.

Формат кадра Wi-Fi6

Каждый кадр начинается с преамбулы, которая состоит из двух частей:

• Стандартной части, используемой для обеспечения обратной совместимости с предыдущими стандартами. Для синхронизации приемника и его настройки на принимаемый сигнал в кадре содержатся поля с символами обучающих последовательностей (LSTF и LLTF), а поле LSIG необходимо для вычисления длительности кадра.
• Преамбулы 802.11ax, декодируется только станциями Wi-Fi 6. Новая преамбула содержит обязательное поле HE-SIG-A, опциональное поле HE-SIG-B, а также специальные обучающие последовательности для настройки MIMO.

OFDMA позволяет нарезать полосу 20, 40, 80 и 160 МГц на дополнительные более мелкие подканалы с предопределенным количеством поднесущих. Наименьший выделенный подканал в стандарте 802.11ax составляет 26 поднесущих (2 МГц). В канале 20 МГц имеется 9 доступных подканалов с 26 поднесущими, что позволяет использовать на прием и передачу до 9-ти различных кадров. IEEE использует термин «Ресурсная единица» (RU) для обозначения подканалов. Блок из 26 поднесущих, указанный выше, известен как RU-26, например: полный набор — RU-26, RU-52, RU-106, RU-242, RU-484 и RU-996.

Слева — 4 пользователя в канале с использованием OFDM. Справа мультиплексирование различных пользователей в одном канале с использованием OFDMA.

Есть и другие преимущества. Количество защитных и нулевых поднесущих по каналу может быть уменьшено как процент от количества используемых поднесущих, что снова увеличивает эффективную скорость передачи данных в данном канале.

Важно знать! Приведенные выше цифры показывают увеличение используемых поднесущих на ~ 10% по сравнению со стандартом 802.11ac после учета коэффициента 4x.

Более длинный символ OFDM позволяет увеличить длину циклического префикса, не жертвуя спектральной эффективностью, что, в свою очередь, обеспечивает повышенную устойчивость к разбросам с большой задержкой, особенно в условиях вне помещения.

Уменьшая циклический префикс до минимального символьного времени, мы увеличиваем спектральную эффективность и устойчивость к условиям многолучевого распространения сигнала. Так же снижается чувствительность к джиттеру в передающем канале в многопользовательском режиме. Есть, конечно, и некоторые побочные эффекты. Точность частоты, необходимая для успешной демодуляции более близко расположенных поднесущих, является более строгой. Кроме того, быстрое преобразование Фурье (БПФ) требует немного более сложной схемотехники и вычислительной мощности.

Многопользовательский MIMO на прием и передачу

Расширена функция 802.11ac в канале DL, где точка доступа определяет, что условия многолучевого распространения позволяют передавать фреймы по одному и тому же каналу разным приёмникам одновременно за счёт использования нескольких пространственных потоков.

802.11ax увеличивает размер групп MU-MIMO во входящем потоке, обеспечивая более эффективную работу Wi-Fi сети. Многопользовательский MIMO исходящего канала является новым дополнением к 802.11ax, но откладывается до второй волны (Wave 2).

Это надо знать! MIMO 8TXх8RX:8SS обеспечивает одновременную передачу до 8 пространственных потоков в обоих направлениях.

Модуляция 1024-QAM и увеличенная длина символа OFDM

Символ OFDM является основным строительным блоком передачи в Wi-Fi сетях. Основные характеристики: размер быстрого преобразования Фурье (БПФ или FFT – Fast Fourier Transform), разнесение поднесущих и длительность символа OFDM связаны, учитывая фиксированную ширину канала. В Wi-FI 6 разнесение поднесущих уменьшается в 4 раза, а длительность символа OFDM увеличивается в 4 раза.

Предусмотрено увеличение защитного интервала (Guard Interval, GI) между OFDM-символами, что позволяет уменьшить межсимвольную интерференцию и обеспечивает более устойчивую связь в помещениях и в смешанных средах – помещение/улица.

Переход от 256-QAM к 1024-QAM увеличивает число битов, переносимых на символ OFDM, с 8 до 10, что повышает скорость передачи данных и эффективность использования спектра на 25%. Но, как и прежде, улучшение работает в условиях, где уровень сигнала высокий, а шум низкий. Это связано с тем, что приемник должен принять решение об уровне модуляции, выбрав одно из 32 состояний вдоль каждой оси (амплитуда и фаза или квадратура), а не одно из 16 для 256-QAM или одно из 8 для 64-QAM.

Для примера! Уровень мощности приема сигнала, необходимый для декодирования кадра в полосе 80 МГц, 1024-QAM 5/6, MCS-11, должен находиться на отметке -45 дБм, а достичь этого можно только когда приемник и передатчик находятся на близком друг от друга расстоянии!

Работа вне помещений

Ряд функций улучшает производительность при работе в уличных условиях. Наиболее важным является новый формат пакета, в котором наиболее чувствительное поле теперь повторяется для надежности. Более длинные защитные интервалы обеспечивают избыточность для корректировки ошибок.

OBSS – перекрывающиеся области радиовидимости

В Wi-Fi сетях каждый клиент и точка доступа прослушивают радиоэфир, декодируя преамбулу пакета, они знают, свободна среда для передачи данных или нет. Если шум в канале при этом превысит порог чувствительности на 20 Дб, среда так же считается занятой.

В стандартах 802.11 введено понятие виртуальной занятости среды (механизм NAV – Network Allocation Vector). В кадре есть поле, которое содержит значение счетчика, при получении кадров оно меняется во времени от некоторого значения до нуля. Если значение кода равно нулю, то канал свободен, иначе – занят.

В версиях Wi-Fi 4 и Wi-Fi 5 определение виртуальной занятости среды не зависит от того, к какой сети принадлежит устройство занявшее среду. Клиент в кадре имеет одно значение NAV. Wi-Fi 6 научился определять, из какой сети ведется передача – из своей собственной или чужой. На основании этих данных устройство может менять значение NAV и подстраивать мощность передатчика, меняя пороги чувствительности.

Преамбула 802.11ax содержит поле «цвет сети» (BSS color), что позволяет быстро определять принадлежность сети без полного декодирования пакета. Значение «цвета» выбирается точкой доступа случайным образом в момент инициализации сети. Длина поля BSS color 6 бит, этого достаточно, что бы помеченные пакеты у двух сетей находящихся в зоне радиовидимости не совпали.

Уменьшенное энергопотребление

Существующие режимы энергосбережения дополнены новыми механизмами, позволяющими увеличить интервалы ожидания и запланированное время пробуждения. Кроме того, для устройств IoT введен режим только для канала с частотой 20 МГц, позволяющий создавать более простые и менее мощные микросхемы, поддерживающие только этот режим. Надежная высокопроизводительная сигнализация для лучшей работы при значительно более низком уровне мощности принимаемого сигнала (RSSI).

Лучшее планирование и более длительное время автономной работы устройства с Target Wake Time (TWT – запланированное время активации). ТД может согласовывать с пользователями использование функции TWT для задания времени доступа к среде путем обмена информацией, которая включает ожидаемую продолжительность активности.

Технология формирования луча (Beamforming) явная и универсальная

Технология явного формирования луча к клиенту (explicit beamforming) решает ряд вопросов, связанных с замиранием и переотражением сигналов, с их не синфазностью. Приходя в разных фазах, сигнал теряет мощность, а это сильно влияет на дальнодействие и скорость передачи данных.

Explicit beamforming требует от клиента возврата диаграммы направленности. Роутер отправляет клиенту сигнальные пакеты со всех своих антенн, клиент в обязательном порядке отсылает назад информацию, что он увидел от этих антенн, роутер вычисляет местоположение клиента, вносит поправки в работу всех своих приемо-передатчиков. Таким образом роутер может устранить замирания, внести поправку в фазовый сдвиг на одной из антенн, увеличить амплитуду сигнала для преодоления препятствия.

Важно знать! Явное формирование луча работает только в случае, если есть 2 передатчика и больше, и есть поддержка на уровне клиента.

Если устройство не поддерживает передачу диаграммы направленности, есть упрощенный вариант алгоритма – implicit beamforming (универсальное формирование луча). В этом случае роутер оценивает канал связи, основываясь на том, каким образом клиент принимает данные. Роутер объявляет данные, на каких скоростях он может работать, а клиент уже отвечает, что он будет работать на такой-то скорости. Путем итераций роутер меняет скорость и фазовый сдвиг, и смотрит, что ответит клиент. Если клиент повысил скорость, принимается решение что все хорошо. Так продолжается до тех пор, пока не будет установлена максимальная скорость со стороны клиента.

Какие проблемы решает технология Beamforming

1. Распределение мощностей передатчиков – роутер может повышать и понижать мощность на каждом канале индивидуально;
2. Огибание препятствий, работа с переотраженными сигналами;
3. Устранение замирания одного или нескольких каналов;
4. Синфазность сигнала на приемнике клиента – увеличение мощности сигнала и скорости приема данных;
5. Увеличение дальности распространения сигнала.

Это очень ресурсоемкая задача, которая требует серьезных вычислительных мощностей и хорошего охлаждения роутера.

Обязательные и дополнительные функции 802.11ax на станции и клиенте

Точка доступа		Клиент
Обязательно	Дополнительно	Обязательно	Дополнительно
Передача OFDMA в нисходящем канале	Прием OFDMA в нисходящем канале
Прием OFDMA в восходящем канале	Передача OFDMA в восходящем канале
Передача MU-MIMO в нисходящем канале (если 4+ SS*)	Передача MU-MIMO в нисходящем канале (если 4

Вместе с этой статьей сейчас смотрят

Основные проблемы со связью МТС, Билайн и Мегафон

Wi-Fi Mesh системы

5 фактов о технологиях Wi-Fi 6 и 5G

Платформа Юни-фай

• О компании
• Контакты
• Блог
• Примеры работ

• Услуги
• Усиление сотовой связи
• Интернет на дачу
• Установка видеонаблюдения
• Бесшовный Wi-Fi

2007-2021 СИТКОМ
Политика конфиденциальности

• Цены и оборудование
• Цены на услуги
• Комплекты для самостоятельной установки
• Продажа усилителей сотовой связи
• Гарантия

• Проблемы со связью
• Причины плохой связи
• Почему телефон не ловит сеть
• Измерение уровня сигнала на смартфоне
• Карта покрытия сотовых операторов

• Типовые решения
• Как выбрать усилитель сотовой связи
• Как усилить 4G сигнал на даче
• Квартира
• Дача, Коттедж
• Офис
• Торговый центр
• Подвальное помещение
• Подземная парковка

ООО «Сигма сервис»
Факт.адрес: 109443, РФ, г.Москва, ул. Юных Ленинцев д.83 к.4 оф.7
ОГРН 1077746271998
Электронная почта: