Blog

WiFi 6 – Revolucija u svijetu bežičnih mreža

Novo doba donosi nove izazove, kako za klijente i klijentske aplikacije, tako i za infrastrukturu koja mora pratiti trendove u stopu, stoga su se nadležne institucije, prvenstveno IEEE i WiFi Alliance kao i vodeći proizvođači mrežne opreme i čipova požurili kako bi novi WiFi standard za bežične mreže zaživio što prije. Što nam donosi 802.11ax (ili po novoj nomenklaturi WiFi 6) i zašto možemo reći da predstavlja pravu revoluciju u svijetu WiFi mreža, pročitajte u nastavku.

U posljednjih nekoliko godina možemo svjedočiti velikoj ekspanziji i širenju raznolikosti bežičnih klijenata, kao i ubrzanom razvoju raznih tipova mobilnih aplikacija što dovodi do generiranja nove vrste podatkovnog, glasovnog i video prometa. Ubrzani razvoj klijenata i klijentskog prometa predstavlja izazov za infrastrukturu, pa su stoga još krajem 2017. i tijekom 2018. godine predstavljeni prvi modeli pristupnih točaka, a prvi mobilni uređaji sa podrškom za novi standard već su dostupni na tržištu od polovice 2019. godine. IEEE užurbano radi na konačnoj ratifikaciji standarda 802.11ax koja se očekuje krajem ove godine, a WiFi Alliance će već tijekom ovog kvartala (Q3/19) izdati prve certifikate “Wi-Fi CERTIFIED 6” za mrežnu opremu koja podržava dotični standard.

Otkuda “WiFi 6” naziv za 802.11ax?

Radi jednostavnosti i prepoznatljivosti na tržištu WiFi uređaja, sa novim standardom nam je stigla i nova nomenklatura i obilježavanje ne samo za novi 802.11ax, nego i za starije standarde, pa tako trenutno na tržištu imamo WiFi 4, 5 i 6:

Stariji standardi koji više nisu u upotrebi (802.11a/b/g) bi sukladno tome imali nazive WiFi 1, 2 i 3, pa ukupan slijed izgleda ovako:

Wi-Fi 1: 802.11b (1999)

Wi-Fi 2: 802.11a (1999)

Wi-Fi 3: 802.11g (2003)

Wi-Fi 4: 802.11n (2009)

Wi-Fi 5: 802.11ac (2014)

Wi-Fi 6: 802.11ax (2019)

Što nam novoga donosi 802.11ax?

Podsjetimo, ključni benefiti novog standarda su sljedeći:

  • Veće brzine prijenosa podataka (data rate)
  • Povećan ukupni kapacitet (throughput)
  • Više performanse u okruženjima velike gustoće klijenata (High density)
  • Visoka efikasnost u korištenju spektra i potrošnji električne energije (High efficiency)

Wi-Fi 6 je temelj za prijenos podataka velikim brzinama, kao što su gledanje video sadržaja (streaming) u ultra visokoj (UHD) rezoluciji, pristup poslovnim aplikacijama koje zahtijevaju veliku propusnost i niske latencije, ali paralelno i za primjene u glasovnim i video pozivima koji zahtijevaju vrlo mala vremena odziva (latency), nizak jitter i nisku stopu gubitka paketa u realnom vremenu (packet loss). Osim navedenoga novi standard daje znatnu podršku i poboljšava ne samo spektralnu nego i energetsku efikasnost uređajima koji komuniciraju tek povremeno s mrežom, kao što su razni IoT uređaji.

Ključne tehnologije koje omogućavaju sve navedeno, a čine razliku u odnosu na prethodne standarde su:

OFDMA – Orthogonal Frequency Division Multiple Access

Ovo je tehnologija koja donosi najveću promjenu u odnosu na prethodne standarde, a naslijeđena je iz mobilnih mreža, pa slobodno možemo reći da u WiFi mrežama donosi pravu malu revoluciju. To je jedna od tehnologija višestrukog pristupa, koja dijeli ukupnu pojasnu širinu kanala na manje podnosioce (subcarriers) te ih grupira u resusrsne jedinice (Resourse Units – RU), koje onda dodjeljuje svakom pojedinom korisniku (klijentu). Moramo ovdje napomenuti sličnost, ali i bitnu razliku u odnosu na prethodnu tehnologiju OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) koja je prisutna u WiFi standardima još od prvih dana (802.11a/g). Dok je OFDM samo način multipleksiranja u svrhu povećanja ukupnog protoka podataka (bitrate) na istoj pojasnoj širini kanala korištenjem međusobno ortogonalnih podnosioca prema samo jednom klijentu, OFDMA podrazumijeva korištenje i kombiniranje tih istih podnosioca za komunikaciju prema više različitih klijenata. Na taj način se povećeva spektralna efikasnost, tj. iskorištenost postojeće pojasne širine kanala, te ubrzava komunikacija u uvjetima velike gustoće klijenata, pogotovo u slučaju prijenosa velikog broja manjih paketa. Iz navedenog razloga se za 802.11ax protokol kaže da je “WiFi visoke efikasnosti” (“High Efficiency Wireless”).

 

 

MU-MIMO (Multi User – Multiple Input Multiple Output) u downlink i u uplink smjeru

U suštini ova tehnologija je naslijeđena od ranijeg 802.11ac standarda, no donosi i neke promjene, odnosno znatna poboljšanja. Općenito MIMO tehnologija koristi različite putanje kretanja i refleksije RF signala kako bi se više podataka prenijelo prema samo jednom (SU-MIMO) ili više klijenata (MU-MIMO). Dakle, za povećanje propusnosti se koristi prostorna dimenzija (spatial diversity) i inherentno svojstvo rasprostiranja RF valova u prostoru (RF multipath). Iako je još 802.11ac predvidio i daje mogućnost korištenja maksimalno 8 prostornih (spatial) streamova unutar specifikacije standarda, niti jedan proizvođač tu mogućnost još nije implementirao. 802.11ax također daje okvire za implementaciju do 8 prostornih streamova, ali za razliku od 802.11ac, osim u downlinku tu mogućnost proširuje i na uplink komunikaciju. Također, 802.11ax znatno olakšava formiranje MU-MIMO grupa klijenata (do 8 u grupi) u odnosu na prethodni standard, pa na taj način dodatno pridonosi efikasnosti i brzini komunikacije, a najveći benefit ove tehnologije se ostvaruje kod aplikacija koje zahtijevaju velike brzine prijenosa.

 

U praksi se prethodno opisane tehnologije (OFDMA i MU-MIMO) kombiniraju i isprepliću što znači da su međusobno komplementarne i zajedno doprinose boljoj efikasnosti i nižim vremenima odziva u uvjetima velike gustoće klijenata (OFDMA) i većim brzinama prijenosa za pojedinačnog klijenta, kako u downlink tako i u uplink smjeru (MU-MIMO).

1024-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) i optimizirano kodiranje

802.11ax podržava 1024-QAM modulaciju, koja za razliku od dosadašnje maksimalne 256-QAM donosi veći broj mogućih fazno-amplitudnih stanja što nam daje veći broj mogućih bitova po simbolu, a to znači veću ukupnu propusnost za 25%.

Dodatno je poboljšana i shema kodiranja (duljina OFDM simbola), a smanjen je i razmak između podnosioca (OFMD subcarriers) što omogućava gušće multipleksiranje i manji overhead, a sve skupa doprinosi povećanju spektralne efikasnosti.

BSS Coloring

Zbog činjenice da se WiFi mreže, pa tako i u posljednjem standardu 802.11ax i dalje oslanjaju na poznatu staru tehnologiju višestrukog pristupa mediju CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) u kojoj vrijedi pravilo “dok jedan priča svi ostali moraju šutiti”, dolazimo do potencijalno vrlo neugodnog problema istokanalne interferencije, pogotovo u slučaju velike gustoće pristupnih točaka i klijenata. Koliko god u ovakvim situacijama smanjili izlaznu snagu AP-a, ona i dalje potencijalno može utjecati na komunikaciju u susjednoj ćeliji, a negativan utjecaj je moguć i od strane klijenta koji ima prejaku izlaznu snagu (ili karikirano rečeno “galami”).

 

BSS coloring tehnologija u suštini svaku ćeliju karakterizira kao “ista (vlastita) BSS” ili kao “druga (udaljena) BSS” pa se shodno tome mogu regulirati CSMA / CA granične vrijednosti snage (threshold). Na taj način je moguća istovremena komunikacija u dvije susjedne ćelije bez da jedan klijent mora “šutiti i čekati svoj red”, jer sada taj klijent zna da je izvor interferencije u susjednoj ćeliji i ne može utjecati na komunikaciju sa njegovom pristupnom točkom. Odnosno, karikirano rečeno, AP govori klijentu: “Ako budeš dovoljno tih da ne smetaš drugima oko sebe, možemo razgovarati.”

TWT – Target Wake Time

Iako su i dosada u prethodnim standardima postojali mehanizmi za štednju energije, 802.11ax sa tehnologijom TWT (Target Wake Time) definira nove standarde. Dozvoljena je puno veća fleksibilnost pa tako sada klijent sam može odabrati način rada, odnosno odrediti duljinu “spavanja”. Može se pretplatiti i na multicast grupu u kojoj se unaprijed zadaje neki ponavljajući interval spavanja. A na kraju, vrijeme spavanja može biti i neodređeno (Opportunistic PS) i može biti nasumično prekinuto tzv. TWT triggerom. Ova tehnologija je posebno važna za primjene u IoT segmentu jer doprinosi smanjenju potrošnje električne energije uređaja koji se ionako samo povremeno javljaju u mrežu i šalju male količine podataka.

 

WPA3 – Viša razina sigurnosti

WPA2 ne samo da je stari protokol (iz 2004.), pa definitivno zahtijeva osvježenje, nego je doživio i otkrivanje ranjivosti 2017. godine, što je pokazano u simuliranom tzv. KRACK (Key Reinstallation Attack) napadu. Stoga je uveden novi WPA3 protokol koji će znatno podići sigurnost u WiFi mrežama, a dolazi standardno uključen u 802.11ax. WPA3 uvodi nove funkcionalnosti kao što su individualizirana enkripcija podataka, zaštita od “brute-force” napada, pojednostavljeno spajanje uređaja koji nemaju zaslon, 192-bitna enkripcija u WPA2-Enterprise modu za primjene u najosjetljivijim okolinama (državne institucije, sigurnosne agencije, obrana, industrijska postrojenja), itd.

Koje brzine možemo očekivati?

Iako WiFi 6 donosi znatna poboljšanja u ukupnoj propusnosti (maksimalna teoretska propusnost 1 streama na pojasnoj širini kanala od 160 MHz i korištenjem 1024-QAM kodiranja je 1,2 Gbits/s, što nam u slučaju svih 8 iskorištenih streamova daje ukupnu teoretsku propusnost od 9,6 Gbit/s), vrlo je nerealno očekivati ovakve brzine u stvarnim uvjetima, pogotovo s obzirom na činjenicu da većina WiFi klijenata ima samo 1-2 podržana prostorna streama (spatial stream – SS). No, prava snaga 802.11ax standarda dolazi na vidjelo u uvjetima velike gustoće klijenata (kao npr. na konferencijama, sajmovima, koncertima, utakmicama…), te pogotovo u uvjetima miješanog prometa gdje jedan dio klijenata koristi video streaming servise u UHD rezoluciji (npr. Netflix), drugi dio klijenata obavlja glasovne ili video pozive, a treći dio klijenata su IoT uređaji kojih je puno, ali rade vrlo mali i povremeni podatkovni promet.

Veći izazov kojeg će donijeti sa sobom novi standard jest činjenica da će polako pogurati mrežni standard sa 1G u pristupnom dijelu na 2.5, 5 i 10G, što će značiti i potrebu za nabavom novih preklopnika (switcheva) koji navedeno mogu podržati.

Dodajmo još i činjenicu da 802.11ax ne samo da vraća pojas na 2,4 GHz koji je ranije bio izbačen iz 802.11ac standarda, nego ostavlja i mogućnost korištenja proširenog pojasa od 1 do 7 GHz, jednom kada se dotični oslobodi. Tako ćemo u budućnosti sa ovim standardom imati više raspoloživih kanala što će smanjiti interferenciju i preveliku iskorištenost postojećih spektralnih resursa.

802.11ax nije “bežični switch”

U marketinškim materijalima i naslovima na nekim portalima i blogovima često se za 802.11ax kaže da je bežični switch (wireless switch). No, iako 802.11ax donosi neke revolucionarne tehnologije u svijet WiFi-a, kao što smo prethodno analizirali, te se time stvarno približava brzinama i načinu rada switcheva, moramo naglasiti da je u suštini samog standarda i dalje isti mehanizam kao što je bio i prije 20 godina kada je izbačen prvi 802.11b, a to je tehnologija višestrukog pristupa mediju – CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance), što znači da WiFi i dalje nije full duplex, te da u suštini vrijedi pravilo “dok jedan priča drugi šute”. Razne tehnologije tipa OFDMA, MU-MIMO i BSS Coloring ovdje jako pomažu kako bi se WiFi približio switchevima, pa možemo konstatirati da je sa 802.11ax WiFi postao najviše nalik switchu (“switch-like”).

 

Da li nam WiFi6 treba već danas?

Kada zbrojimo sve mogućnosti i nove tehnologije koje nam donosi 802.11ax standard, možemo reći da imamo standard koji je spreman za budućnost i sve izazove koje dolaze u narednom periodu, a pogotovo s obzirom da postavlja okvire za razvoj u budućnosti (u obliku Wave 2 nadogradnje).

No, trebamo li već danas kupiti 802.11ax pristupne točke? Možda je u ovom trenutku prerano za kupovinu i instalaciju 802.11ax opreme, pogotovo za privatne potrebe u vlastitom domu ili u nekom manjem uredu. No, već u idućoj 2020. godini se na tržištu očekuje povećan broj klijenata sa podrškom za WiFi6, pa bi svatko tko planira neku ozbiljniju investiciju u narednoj godini trebao uvrstiti barem nekoliko 802.11ax pristupnih točaka u budžet, tako da se barem neki određeni dio prostora pokrije sa novim standardom. Pogotovo je to važno ako uzmemo u obzir činjenicu da novu mrežu planiramo koristiti minimalno u narednih 5-7 godina, što je vremensko razdoblje u kojem će WiFi klijenti sigurno prestići infrastrukturu ukoliko nije dobro planirana.

Na meti WiFi6 standarda su najprije lokacije koje zahtijevaju veliku gustoću klijenata, visoke brzine pristupa, te šaroliki sastav klijentskih uređaja odnosno vrste generiranog prometa. Za početak, idealni kandidati su sportski objekti (dvorane, stadioni), veliki otvoreni prostori (trgovi, šetnice), kao i konferencijske dvorane i prostori oko njih (najčešće u sklopu poslovnih zgrada ili hotela), ali je sasvim sigurno da će se to kasnije proširiti i na manje objekte i prostore, kao što je uostalom bilo i sa prethodnim standardima.

Što Aruba može ponuditi po ovom pitanju?

Aruba je već prošle godine u studenom objavila novu liniju pristupnih točaka, seriju 500. Konkretno, trenutno na tržištu imamo dostupna 3 sljedeća modela:

510 SERIES

Mid-range performance, 802.11ax (Wi-Fi 6) with dual 5GHz and 2.4GHz radios

530 SERIES

High performance, 802.11ax (Wi-Fi 6) wireless with dual 5GHz and 2.4 GHz radios for high density mobile and IoT deployments

550 SERIES

Extreme performance, 802.11ax (Wi-Fi 6) with dual or tri-radio mode for maximum density environments

Svi novi modeli dolaze sa Aruba Unified AOS 8 operativnim sustavom, pa tako i dalje podržavaju jednake načine upravljanja kao i prethodnici, dakle sa ili bez WLAN kontrolera, iz clouda (Aruba Central) ili lokalno (AirWave, Instant). Valja istaknuti i da svi AP-ovi iz nove serije 500 podržavaju Bluetooth 5 i Zigbee (IEEE 802.15.4) protokole na 2,4 GHz, što znači da su u potpunosti spremni za instalaciju u raznim IoT okruženjima.

Model 515 je trenutno na testiranju kod nas u Veracompu, pa ukoliko vas zanimaju detalji ili vam je potrebno osigurati demo opremu, slobodno nam se obratite!

Treba Vam ponuda ili pomoć pri izradi rješenja? Tražite partnera za implementaciju?

Kontaktirajte nas!