Новый стандарт 802.11ах (High Efficiency WLAN), что же в нем нового и когда его ждать?

Рабочая група начала работу над стандартом еще в 2014 году и сейчас идет работа над draft3.0. Что несколько отличается от предыдущих поколений стандартов 802.11, ведь там вся работа укладывалась в два драфта. Происходит это по причине достаточно большого числа запланированных комлексных изменений, которые соответственно требуют более детального и сложного тестирования совместимости. Изначально перед группой стояла задача улучшения эффективности использования спектра для повышения пропускной способности WLAN с высокой плотностью абонентских станций и точек доступа. Основными драйверами для развития стандарта были: увеличения количества мобильных абонентов, live-трансляции в соц.сетях (упор на upload траффик) и конечно же IoT.

Cхематически нововведения выглядят следующим образом:

MIMO 8×8, more spatial streams

Появится поддержка MIMO 8×8, до 8SS (Spatial Streams). Стандарт 802.11ас также описывывал поддержку 8 SS в теории, но на практике точки доступа 802.11ас «wave 2» ограничивались поддержкой 4 пространственных потоков. Соответственно точки доступа с поддержкой MIMO 8х8 смогут одновременно обслуживать до 8 клиентов 1х1, четырех клиентов 2х2 итд.

MU-MIMO DL/UL (Multi-User MIMO Downlink/Uplink)

Одновременная поддержка режима multiuser как для download, так и для upload канала. Возможность одновременного конкурентного доступа к upload каналу, группировка как дата, так и контрольных фреймов позволит значительно уменьшить «overhead», что приведет к увеличению пропускной способности и уменьшению времени отклика.

Long OFDM symbol

OFDM работает в стандартах 802.11a/g/n/ac на протяжении ~20 лет без каких либо изменений. Согласно стандарту в канале шириной 20MGz размещаются 64 поднесущие, отстоящие друг от друга с интервалом 312,5 kHz (20MHz/64). Так как за это время индустрия полупроводников продвинулась далеко вперед в 802.11ах предложено 4-х кратное увеличение поднесущих до 256, с интервалом между поднесущими 78,125 kHz. Длина OFDM символа (время) это величина обратно пропорциональная частоте, и она соответственно также увеличится в 4 раза с 3,2 мкс до 12,8 мкс. Данное улучшение повысит эффективность и надежность передачи данных, особенно в «outdoor» WLAN.

Extended Range

Добавлены новые значения защитых интервалов между фреймами, которые могут равнятся теперь 1,6 мкс и 3,2 мкс для «outdoor» WLAN, для «indoor» интервал оставлен 0,8 мкс. Новый формат пакетов с более надежной (длинной) преамбулой. Все выше описанное позволит получить до 4-х кратного увеличения скорости подключения на границе сети.

OFDMA DL/UL (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)

Одним из главных изменений является внедрение OFDMA вместо OFDM. Технология OFDMA используется в сетях LTE и доказала свою высокую эффективность. Отличие состоит в том, что при передаче в OFDM занимается весь частотный канал и пока не закончится передача следующий клиент не может занять частотный ресурс. В OFDMA это задача решается тем что канал разбиваться на подканалы различной ширины, так называемые RU (Resource Units). На практике это будет означать что 256 поднесущих 20MHz канала могут разбиваться на RU по 26 поднесущих. Для каждого RU можно назначить свою схему кодирования MCS, а также мощность передачи.
В целом это принесет значительное увеличение емкости сети в общем, а также пропускную способность для каждого отдельного клиента.

1024 QAM

Добавлены новые MCS (Modulation and Coding Sets) 10 и 11 для модуляции 1024-QAM. То есть теперь один символ в этой схеме будет переносить 10 bit инофрмации, и это 25% прирост по сравнению с 8bit в 256-QAM.

TWT (Target Wake Time) – «Up Link resource scheduling»

Механизм энергосбережения который зарекомендовал себя в стандарте 802.11ah и теперь адаптипрован в 802.11ax. TWT позволяет точкам доступа сообщать клиентам, когда переходить в режим энергосбережения, и предоставляет график, когда нужно проснуться для приема или передачи информации. Это очень короткие периоды времени, но возможность спать кучу коротких периодов будет иметь большое значение для работы батареи. Уменьшение «contention» и коллизий между клиентами увеличит время пребывания в режиме энергосбережения. В зависимости от типа трафика улучшение энергопотребления могут составлять от 65% до 95% (согласно тестов Broadcom). Для устройств IoT поддержка TWT является крайне важной.

BSS Color – Spatial Reuse

Для увеличения емкости сети высокоплотных WLAN, нужно увеличить частоту повторного использования канального ресурса. Для того чтобы снизить влияние соседних BSS работающих на том же канале, предлагается промаркировать их с помощью «color-bit». Это позволит динамически подстраивать чувствительность CCA (clear channel assessment) и мощность передатчика. Емкость сети увеличится за счет уплотнения канального плана, при этом существующая интерференция будет оказывать меньшее влияние на выбор MCS.

В связи с ближайшим обновлением стандартов безопасности до WPA3, не у всех будет возможность решить вопросы безопасности простым обновлением софта, поэтому компания Extreme Networks уже в четвертом квартале 2018 года представит точки доступа с аппаратной поддержкой 802.11ах и WPA3.

Дополнительно про 802.11ах.

Источник: habr.com