Wi-Fi: вчера, сегодня и завтра. Камо грядеши?

Wi-Fi: вчера, сегодня и завтра Камо грядеши?

Богдан Вакулюк

(c) NICKOLAY LAMM

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ИСТОРИЯ: от .11 до 11ac ЧТО ВПЕРЕДИ.

Новые технологии и возможности

За пределами 2.4/5 ГГцo 11ad/11af/11ah/11ai/11ako HEW

Благодарности: Broadcom Xirrus Aruba Networks

ЭВОЛЮЦИЯ 802.11 PHY

5 поколений 802.11

1-ое

2-ое

3-ое

4-ое

5-ое

802.11 2 Мбит/сDSSS

802.11b 11 Мбит/сDSSS

802.11a/g 54 Мбит/сOFDM

802.11n 600 Мбит/сMIMO

802.11ac Гигабитные скорости

IEEE и Wi-Fi альянс

Wi-Fi Альянс образован в 1999 году группой компаний, которые были заинтересованы в скорейшем продвижении беспроводных продуктов на коммерческий рынок3Com, Aironet, Harris Semiconductor, Alcatel-Lucent, Motorola, Nokia, Apple inc., Comcast, Samsung, Sony, LG, Intel, Dell, Broadcom, Cisco, Qualcomm, Motorola, Microsoft, Texas Instruments и T-Mobile.

Сейчас – более 550 компаний

IEEE и Wi-Fi альянс

Программа Wi-Fi CERTIFIED MAC/PHY совместимость 802.11a,

802.11b, 802.11g, или 802.11n.

Поддержка WPA2

Поддержка WMM Quality of Service

Поддержка WMM Power Save

Поддержка Wi-Fi Protected Setup

Программа Wi-FI Direct


PHY и MAC

802.11: 2.4 ГГц, 1.2 Мбит/c, инфракрасная передача 802.11b: 2.4 ГГц, 20 МГц, DSSS, до 11 Мбит/c 802.11a/g:

2.4 и 5 ГГц, 20 МГц, OFDM, до 54 Мбит/c 802.11n:

2.4 и 5 ГГц, 20/40 МГц, OFDM, MIMO (до 4 потоков), кодирование LDPC


802.11ac (красным – новое по отношению к 802.11n)

5 ГГц OFDM, MIMO (до 8 потоков) 20/40/80/160/80+80 МГц 2/4/16/64/256 QAM LDPC MU-MIMO Explicit channel feedback + Beamforming Некоторые возможности - опциональные

LDPC, 160 MHz, 256 QAM, Beamforming, MU-MIMO

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

ЧАСТОТНЫЙ ДИАПАЗОН

2.4 ГГц 11 каналов

со смещением 5 МГц 3 непересекающихся

канала 20 МГц 5 ГГц

23 канала шириной 20 МГц


МОДУЛЯЦИЯ И КОДИРОВАНИЕ


МОДУЛЯЦИЯ И КОДИРОВАНИЕ :: ССК и ODFM


МОДУЛЯЦИЯ И КОДИРОВАНИЕ


МОДУЛЯЦИЯ И КОДИРОВАНИЕ :: QAM


МОДУЛЯЦИЯ И КОДИРОВАНИЕИндексы MCS, 77 индексов, mcsindex.com

СТАНДАРТЫ 802.11 a/b/g

802.11: 1997 год, 2.4 ГГц, скорость до 2 Мбит/c 802.11a: 1999 год, 5 ГГц, скорость до 54 Мбит/c 802.11b: 1999 год, 2.4 ГГц, скорость до 11 Мбит/c 802.11g: 2003 год, 2.4 ГГц, скорость до 54 Мбит/c

СТАНДАРТ 802.11n (2009 год)

РЯД УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЙ НА PHY И MAC-УРОВНЯХ

Каналы удвоенной ширины: 40 МГц Возможность использовать как диапазон 2.4 ГГц,

так и 5 ГГц MIMO, Multiple Input Multiple Output:

передача разных потоков через разные антенны Пространственное разделение

(Spatial Multiplexing, до 4x потоков)

СТАНДАРТ 802.11n

РЯД УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЙ НА PHY И MAC-УРОВНЯХ

Агрегация фреймов (проблема – длинная преамбула)

Блочный фрейм ACK Короткий разделительный интервал

(Short Guard Interval)


КАНАЛЫ УДВОЕННОЙ ШИРИНЫ: 40 МГЦ


MIMO


MIMO• Конфигурации:

количество передающих антенн Х количество приемных антенн : количество радиотрактовПример: 2 Х 3 : 2


Изменениена MAC-уровне

Агрегация фреймов

Блочный фрейм ACK

(Short Guard Interval)


Возможные скоростипередачиданных

СТАНДАРТ 802.11ac (2013 год)

5 ГГц, скорость - 7 Гбит/c MIMO: 8 пространственных потоков MU-MIMO Объединение каналов: 80, 160, 80+80 МГц 256 QAM Explicit channel feedback + Beamforming

СТАНДАРТ 802.11ac

Возможные скорости передачи данных

СТАНДАРТ 802.11ac

MU-MIMO

IEEE 802.11AD: Wi-Fi на 60 ГГц

Увеличенная полоса – 6-7 ГГц Большое количество каналов

в диапазоне 60 ГГц Большая скорость передачи данных Небольшое расстояние 2 PHY режима:

С одной несущей (16-QAM, 4.6 Гбит/c) Модуляция OFDM (64-QAM, 7 Гбит/c)

Использования beamforming – обязательное условие стандарта

IEEE 802.11AD: Wi-Fi на 60 ГГц

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Синхронизация и обмен данными

между мобильными устройствами и публичными информационными точками;

Беспроводные док-станции и синхронизация с домашней IT-системой;

Обмен видео между мобильными устройствамии дисплеями, стационарными продуктами;

IEEE 802.11AF: вместо ТВ

В стандарте предлагается использовать не занятые под ТВ частоты в диапазоне УКВ (TV Whitespaces, TVWS)

PHY уровень: соответствует 40 MHz 802.11ac, все частоты разделены на 5.625 (частота 7.11MHz), для соответствия каналам 8 МГц

Первоначально предполагалось использовать технологию автоматического определения свободных частот, но сейчас в качестве основного метода применяется онлайновая база свободных частот

Радиус действия – приблизительно в 2.5 раза больше, чем на частоте 2.4 ГГц

IEEE 802.11AH: ниже 1 ГГц

Применение: сети мобильных сенсоров, умные «сетки», беспроводные сети с увеличенным расстоянием действия

Предполагается использовать субгигагерцовый нелицензируемый диапазон, кроме частот, выделенных под ТВ (для Европы - 863-868.6 МГц)

PHY уровень: соответствует 40 MHz 802.11ac, все частоты разделены на 10 – ширина полос каналов соответствует 2/4/8/16 МГц

Множество изменений на MAC-уровне – для поддержки большого числа устройств, подсоединенных к одной точке и развитых режимов энергосбережения

801.11AK: распределенные мосты

Предпосылки: большое количество, как существующих, так и будущих продуктов включают в себя как быстрый беспроводной интерфейс, так и Ethernet-порт Домашние мультимедийные системы Индустриальное оборудование

Такие устройства могут выступать в качестве «мостов» между двумя сетями.

Цель разработчиков стандарта 801.11ak – посредством механизма Virtual LAN и стандарта IEEE 802.1Q создать быстрый универсальный механизм транспорта, для передачи аудио- видеопотоков через разные среды.

HEW: WLAN высокой эффективности

Исследовательская группа HEW (HIGH EFFICIENCY WLAN) сформирована для того, чтобы усовершенствовать работу Wi-Fi в традиционных диапазонах – 2.4 и 5 ГГц – и сформировать требования к новому стандарту, который придет на смену 802.11ac.

Задачи группы отличаются от традиционного направления разработки – увеличения пиковой пропускной способности на подключенного клиента Повышения эффективности использования спектра

и пропускной способности на единицу площади Повышение производительности в условиях реальных

инсталляция: помехи, интерференции, большая нагрузка на точки


Основные причины, которые вызвали формирование HEW Скачкообразный рост числа мобильных устройств

Большое скопление устройств в публичных местах: аэропорты, торговые центры, стадионы, парки

Увеличение числа устройств, потребляющих беспроводной трафик в традиционных условиях – дом, офис

Перегрузка традиционных диапазонов (2.4 ГГц, а вскоре – и 5 ГГц)

Все больше Wi-Fi используется вне помещений


Основные причины, которые вызвали формирование HEW Эволюция сетевых приложение

Видео Рост Uplink-трафика (соцсети и облачные приложения) Peer-to-Peer приложения

Wi-Fi альянс: ближайшие инициативы

СПАСИБО!

Wi-Fi: вчера, сегодня и завтра. Камо грядеши?

Technology

Transcript of Wi-Fi: вчера, сегодня и завтра. Камо грядеши?