Виды беспроводной связи Wi-Fi и ее перспективы

Wi-Fi на сегодняшний день является наиболее распространенной в мире беспроводной технологией. Наши ноутбуки, планшеты, смартфоны и некоторые телевизоры могут подключатся к сети Интернет через домашний маршрутизатор, рабочие точки доступа Wi-Fi, а также через точки доступа в общественных местах – гостиницах, аэропортах, кафе, общественном транспорте. Непрерывное совершенствование данной технологии поддерживает ее актуальность. А вы могли бы представить свою жизнь без Wi-Fi?

Каждый новый стандарт Wi-Fi  является фактически простой заменой предыдущего. Например, последняя версия 802.11ac быстрее своих предшественников, менее подвержена помехам, и имеет более широкий диапазон, чем 802.11n, g, b и а. Wi-Fi также имеет обратную совместимость, а это значит, что пользователю нет необходимости менять беспроводные устройства при замене роутера или телефона.

В настоящее время очень активно набирает популярность Wi-Fi последней версии 802.11ac. Согласно отчету от ABI Research, объем поставок точек доступа Wi-Fi, использующие стандарт 802.11ac набирают обороты, и составили 39% всех тех, кто был подключен в течение последних 12 месяцев.

Мир подключаемых к беспроводным сетям устройств постоянно развивается, и, соответственно, подход «один формат для всех» постепенно меняется. В настоящее время развиваются три-четыре версии Wi-Fi, каждая из которых используется для определенных целей. Ниже показаны некоторые различные версии, работающие с разными частотами и диапазонами. Давайте более детально рассмотрим каждый из них.

?????

802.11ac

Как упоминалось выше, 802.11ac является последней версией общих стандартов сети Wi-Fi Alliance’s. Теоретически, этот вид беспроводной связи позволяет передавать данные со скоростью 1,3 Гбит/с, хотя эксперименты во всем мире показали, что реальная скорость лежит в пределах от 250 до 300 Мбит/с на смартфонах с конфигурацией антенны в стиле один вход – один выход (single-input, single-output SISO).  Но стоит также отметить, что данная скорость передачи данных в два раза быстрее, чем при использовании стандарта 802.11n, где при теоретическом максимуме 450 Мбит/с реальная скорость передачи данных составляет от 50 до 150 Мбит/с.

Конечно, скорость это только один из факторов, так как существуют еще диапазон передачи данных и защищенность от помех, которые также являются ключевыми для технологий беспроводной связи. От 802.11b Wi-Fi использует 2,4-ГГц ISM с свободной лицензией. Это совместимо с обычными технологиями, такими как Bluetooth, ZigBee, и даже микроволновые печи. Тем не менее, 802.11n сделал скачок в 5-ГГц, который работает быстрее, тише, и менее склонен к влиянию помех. Стандарт 802.11ac завершает это движение.

Хотя передача данных на частоте 2,4 ГГц будет происходить дальше в лабораторных испытаниях, чем на частоте в 5 ГГц, на реальных устройствах такая частота передачи данных используется редко.

Появление 802.11ac Wave 2 повысит стандарт, обещая повышение скорости при нескольких одновременно подключенных пользователях. Это также приведет к множественному доступу с пространственным разделением каналов (SDMA), известного еще как многопользовательское с множеством входов и множеством выходов (MU-MIMO).

В то время как 802.11ac только взбирается на вершину популярности, Wi-Fi Alliance и Huawei уже начали разработку его приемника: 802.11ax. Кроме того, используя полосу частот 5 ГГц 802.11ax, как ожидается, сможет добавить множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), будет более гибкими в использовании спектра, внедрении сетей, которые самостоятельно оптимизируются, и, возможно, даже включать маломощный приемник для использования в составе Интернет вещей (IoT).

802.11ad (WiGig)

WiGig-802.11ad стал частью Wi-Fi Alliance в 2013 году, когда он был объединен с Gigabit Alliance Wireless. WiGig был первым из новых примененных стандартов Wi-Fi, созданный специально для высокочастотного способа передачи данных с использованием частот 60 ГГц, которые, в отличии от частот 2,4 ГГц, не требуют лицензирования. Тем не менее, совсем недавно FCC объявили в США новые правила для высокочастотных широкополосных беспроводных операций (от 24 ГГц) на не лицензируемых  частотах 64-71 ГГц. Это расширяет диапазон 60 ГГц, используемый в WiGig. WiGig предназначается для передачи данных текущего видео с сервера на телевизор или мобильный телефон, или для мобильных транспортных сетей.

Точная спецификация полосы рабочих частот различается между странами и лежит в пределах от 5 ГГц до 9 ГГц. Например, в Канаде, США и Кореи, это 57-64 ГГц, в Японии от 59-66 ГГц, Китай 59 до 64 ГГц, а в ЕС колеблется от 57-66 ГГц.

WiGig обеспечивает чрезвычайно высокую скорость передачи данных: по оценкам Strategy Analytics  4K видео ультра-высокой четкости (UHD) на 60 Гб будет передаваться в течении 2 — 3 минут, а передача фильма размером в 5 Гб высокой четкости (HD) займет чуть более 12 секунд.

WiGig работает в относительно небольшом диапазоне, как правило, это линия визирования между двумя устройствами при неограниченной видимости и 10 метров при работе в помещении. Данный тип беспроводного подключения плохо работает при наличии преград (стен). Но для таких целей как, например, потоковое HD / UHD видео от мобильного устройства к телевизору или высокоскоростная передача данных между двумя устройствами, ограничения диапазона передачи вряд ли окажется серьезной проблемой.

Тем не менее, существует одно серьезное препятствие, а именно его высокая частота передачи данных, которая значительно превышает 2,64 ГГц. Это приводит к очень большим нагрузкам в режиме реального времени (более чем 2 тера-операций в секунду TOPS) если выставить уровень сигнала, необходимый для скорости передачи данных в 8 Гбит/с.

Проблемы частоты дискретизации, а также тот факт, что большинство поставщиков роутеров для беспроводных сетей ориентированы на стандарт 802.11ac, а это означает, что лишь немногие фирмы способны разрабатывать и поддерживать WiGig. К ним можно отнести трех гигантов — Intel, Qualcomm и Broadcom, которые также ведут разработку специализированных 802.11ad, таких как Blu Wireless. Blu Wireless Technology специализируется на разработке настраиваемых и гибких технологий для базовой полосы WiGig и других применений миллиметровых волн.

Первые 802.11ad WiGig Wi-Fi платы появились на рынке и, как ожидается, начнут материализоваться  в высокопроизводительных смартфонах и планшетах уже к концу года. Аналитики Strategy Analytics прогнозируют, что около 10% мобильных телефонов, портативных компьютеров и медиа-плееров будут включать WiGig к концу 2020 года.

Аналитики продолжают утверждать, что если Intel продолжит продвигать WiGig в качестве решения для «стыковки» компьютерных задач, мы сможем увидеть выпуск десятков миллионов единиц подобных устройств ежегодно. WiGig также появляется в сетях передачи данных сетей малой дальности.

seti-besprovodnoj-peredachi-informacii-standarta-802-11ad-wigig

IEEE 802.11ay — это стандарт беспроводной связи следующего поколения на 60 ГГц, и, как ожидается, будет завершен в 2019 г. Это улучшенный стандарт, по сравнению с IEEE 802.11ad, который сочетает использование антенны MIMO с увеличением скорости передачи данных более 20 Гбит/с, а также расширяет дальность передачи данных с 10 метров, до 300 – 500 метров. Новый стандарт позволит сосредоточиться и дать возможность развиваться новым приложениям для мобильной разгрузки, а также создаст благоприятные условия для развития новых продуктов основанных на технологиях дополненной реальности (augmented-reality (AR)) и виртуальной реальности (virtual-reality (VR)).

802.11ah (HaLow)

Стандарт Wi-Fi HaLow (802.11ah) был разработан для решения конкретных задач, как и WiGig. Если WiGig быстро передает крупные объемы данных на короткие расстояния, то HaLow применяется в промышленных сетях интернет вещей (IoT) для обмена данными между промышленными машинами (machine-to-machine (M2M)). Работают они в диапазоне 900 МГц и используют минимальную мощность для передачи данных на значительные расстояния. Данные характеристики имеют важное значение, так как приложения HaLow обычно находятся в изолированных системах, единственным источником питания которых является батарея, которая должна служить более 10 лет.

Как и в случае WiGig, выделение спектра для HaLow также варьируется между странами. Китай обеспечивает 32 МГц (755-787 МГц), США 26 МГц (902-928 МГц), в то время как в Европе  это 5 МГц (863-868 МГц).

Стандарт IEEE 802.11ah дорабатывается и должен быть доступен в ближайшее время. Тем не менее, HaLow это не единственный вариант в этой нише: LTE-M тоже оказался популярным, подобным образом предлагающий низкое энергопотребление и большую дальность связи, но на основе устоявшегося стандарта 3GPP.

Принимая во внимание эту конкуренцию, некоторые аналитики предупреждают, что HaLow может прийти слишком поздно, чтобы оказать существенное влияние, несмотря на то, что первые чипсеты 802.11ah уже ожидаются в этом году. ABI предполагает, что HaLow будет отставать от своих конкурентов и стоить дороже. К 2020 году предсказывают, что всего 11 миллионов устройств в год будет включать в себя 802.11ah чипсеты.

802.11af (White-Fi)

Набор устройств данного стандарта дол сих пор еще не был представлен. Цель White-Fi — передача больших объемов данных на очень большие расстояния путем использования неиспользованного «белого пространства» в частотах телевизионного спектра.

White-Fi использует спектр, известный как «белое пространство» — пробелы неиспользуемые ТВ каналами (6 или 8 МГц). В случае, как и с другими версиями Wi-Fi, частоты также отличаются в зависимости от страны, от 54-790 МГц. Ожидается, что White-Fi сможет расширить диапазон передачи до нескольких миль, который превзойдет даже HaLow.

Стоит отметить, что  White-Fi имеет ограничения, и одно из самых важных – это его применение только на открытых площадях в отдаленных от населенных пунктов районах. White-Fi использует когнитивную технологию радиосвязи, что вызывает помехи на экранах телевизоров и других устройств.

LTE-U / LAA

LTE-U (LTE-Unlicensed)/LTE-LAA (LTE-License Assisted Access) технология была предложена для обеспечения дополнительного спектра радиочастот  в не лицензируемом 5 ГГц ISM диапазоне для разгрузки отдельных сетей и увеличения скорости передачи на короткие расстояния. Технология использует канал управления LTE. Тем не менее, все информационные потоки свыше не лицензируемой частоты 5 ГГц используют разделительный протокол, известного как (listen-before-talk (LBT)), для работы на той же полосе частот с другими устройствами Wi-Fi.

Область использования LTE-U является предметом спора, хотя большинство разработчиков (включая Wi-Fi Alliance) обеспокоены совместной работой LTE и Wi-Fi в диапазоне 5 ГГц. Wi-Fi Alliance в настоящее время работает над планом тестирования совмещения, которое  будет приемлемо для операторов мобильной связи. В документах, поданных FCC, Qualcomm, Verizon и T-Mobile, они взяли на себя обязательство использовать согласованные для тестирования проекты с Wi-Fi Alliance, с надеждой на полное осуществление до конца 2016 года.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *