Ближайшее будущее Wi-Fi: как обстоят дела с 802.11ac

В ближайшее время Wi-Fi должен разжиться тремя интересными усовершенствованиями:

• 802.11ac (он же «Гигабитный Wi-Fi») как средство повышения скорости и емкости WLAN
• Wi-Fi Certified Passpoint (он же Hotspot 2.0) на основе спецификации 802.11u, как способ значительно улучшить ситуацию с хотспотами и разгрузить сотовые сети.
• Wi-Fi Certified Voice Enterprise: как способ наведения порядка в ситуации с построением высокопроизводительных сетей для передачи голоса и видео. Отличную инфраструктуру можно построить и сейчас, но отсутствие жестких стандартов для клиентских устройств создает проблемы с работоспособностью решения в целом.

Все они в той или иной мере уже доступны в реальных продуктах и имеют потенциал стать массовыми в самое ближайшее время. В этой части рассмотрим 802.11ac. Я уже писал обзор этой технологии в целом, а также приводил сравнение производительности так что сфокусируемся на прикладных аспектах. В целом, принятие 802.11ac как стандарта ожидается в начале 2014 года, что не помешало некоторым компаниям анонсировать чипсеты еще прошлым летом. На рынок технология будет выходить несколько этапов, названных “волнами”.

• Wave 1 позволяет пробиться за гигабитный барьер «сырой» скорости передачи данных (~1300 теоретических Mbps при 3x3:3 MIMO с шириной канала 80MHz и новой модуляцией 256-QAM). В целом, тот же 802.11n, но быстрее.
• Wave 2 принесет дальнейшие улучшения в плане скорости (4x4:4 MIMO/160MHz ~= 3500Mbps) и емкости – MU-MIMO.
• Последующие волны могут принести остальные нововведения, считающиеся опциональными или слишком сложными для быстрого внедрения (типа 8x8:8 MIMO). А могут и не принести вообще — немало технологий описанных в стандарте 802.11n так и не были реализованы в реальных продуктах.

Продукты Wave 1 по состоянию на Май 2013 анонсированы уже достаточно большим количеством производителей как потребительского, так и бизнес-уровня: Aruba, Cisco, Motorola Solutions, Ubiquiti , ASUS, D-Link, Linksys, NetGear, TP-Link и все-все-все. Некоторые из них пока существуют только в стадии анонса, а некоторые уже можно и купить. Но стоит ли? Давайте рассмотрим «за» и «против» этого «гигабитного Wi-Fi» и попытаемся понять.



Возросшая скорость передачи. Тут всё понятно – сеть быстрее, все как бы рады. Только нужно помнить, что необходима поддержка на клиенте. Давайте посмотрим, что нужно для «пробития гигабитного барьера» на оборудовании Wave1. Дабы далеко не ходить, обратимся к табличке скоростей из Wikipedia

• При ширине канала 20MHz, максимальная скорость на поток составляет ~87Mbps, что означает, что при нынешнем ограничении в 3 потока, гигабита нам не видать.
• При ширине канала 40MHz, максимальная скорость на поток составляет ~200Mbps, что означает, что при нынешнем ограничении в 3 потока, гигабита нам не видать. Зато, по сравнению с 802.11n мы ускорились на треть (600/450) просто путем замены железа.
• При ширине канала 80MHz, максимальная скорость на поток составляет ~433Mbps, что означает, что нам нужно задействовать все 3 потока. Это накладывает довольно строгие требования на план покрытия: нужно обеспечить 80MHz-каналы (неперекрывающиеся для соседних ячеек, так что нам нужно минимум 4, а где их найти?), плюс, нужно обеспечить благоприятную среду для трёх пространственных потоков, что не очень просто.

Даже с каналами 80MHz и правильным размещением точек, не стоит рассчитывать на гигабитные скорости. Большинство компактных клиентов не будет поддерживать три потока. Смартфоны обычно поддерживают 1 поток, планшеты – 1-2 потока, ноутбуки – 2-3 потока. Это важно помнить при планировании сети и не гнаться за скоростями, которые клиенты просто не смогут поддерживать. С Wave2 и MU-MIMO, однако, «малопоточные» клиенты будут обрабатываться гораздо эффективней. Скажем, точка с 4SS сможет параллельно вести передачу на 4 клиента с 1SS (по потоку на каждого) или на три клиента в комбинации 1+2+1 и т.д. Это должно значительно повысить эффективность использования эфирного времени и поднять емкость сети. Об этом ниже.

Возросшая чувствительность радио. Новые чипсеты (и на точках и на клиентах) обладают лучшей чувствительностью, поэтому считается, что для успешной работы 256-QAM (и достижения более высоких скоростей) не понадобится увеличивать плотность покрытия. Обратите внимание, что это никаким образом не относится к MIMO, да и уповать на порядочность производителей сверхдешевых клиентских устройств тоже не стоит.

Немаловажным нюансом является также проводное подключение точек. Точка 802.11n может «выжать» максимум 900Mbps из двух радио (3x3:3/40Mhz), для чего вполне достаточно одного линка GE. Точка 802.11ac Wave 1 теоретически может выжать 2x1300Mbps = 2.6Gbps, для чего не хватит даже трех линков GE (а Wave2 так вообще все 7Gbps). Апгрейдить всё на 10GE? Будет довольно дорого. К счастью (как минимум для Wave 1) этого не нужно. Важно помнить, что пропускная способность Ethernet исторически меряется с учетом оверхеда самого протокола («нетто»), а для Wi-Fi – без («брутто»). Так что теоретические «сырые» 2600Mbps вполне реально втиснуть в 2 линка GE. Большинство объявленных точек 802.11ac Wave 1 имеют 2 порта GE и считается что этого хватит. Правда, придется доплатить за дополнительные порты на свитчах и прокладку второго кабеля (обычно ~50% от стоимости прокладки первого). Опять же, если мы строим сеть для BYOD (т.е. клиенты будут поддерживать 1-2 потока), то может хватить и одного гигабита.

Возросшая емкость сети. Полезным побочным эффектом возросшей скорости является то, что передача того же объема данных занимает меньше времени :) Таким образом, возрастает емкость нашей полудуплексной ячейки. Предположим, у нас есть некоторое количество клиентов 802.11n 1x1:1/40MHz (150Mbps) на точке доступа, каждому из которых требуется 10Mbps полосы пропускания. Для удобства вычислений положим, что эффективная пропускная способность ячейки составит 0.6 от теоретической = 90Mbps. При полудуплексном обмене, таким образом, ячейка сможет поддерживать 9 клиентов. При апгрейде на 802.11ac, сохраняя ширину канала и количество потоков, мы сможем получить теоретические 200Mbps в ячейке за счет 256-QAM, подняв емкость до 200*0.6/10 = 12 клиентов. Налицо прирост в 30% просто за счет замены железа. Если задуматься, кстати, емкость ячейки не зависит то того, будет ли у вас точка 2x2:2 или 3x3:3, т.к. при полудуплексной передаче для клиента 1x1:1 остальные потоки не используются. А вот с Wave2 и MU-MIMO в том же сценарии мы можем 12 клиентов легко превратить в 36 или 48. А при 8x8:8 — вообще в 96!

В принципе, вот и все основные факторы.

• С одной стороны: возросшая скорость и емкость
• С другой стороны: не всегда скорость достигается, требуется замена клиентов и точек (и те и те будут дороже), требуется апгрейд проводной части, всё купленное придется менять снова при выходе Wave2.

Сопоставив факторы, можно понять, когда переход на 802.11ac выгоден, а когда – нет.


Первый фактор – чисто экономический. Если возросшая скорость и емкость (которые мы научились прикидывать) действительно оправдывают дополнительную стоимость (которую мы тоже теперь можем оценить) – переход имеет смысл.

Второй фактор – стратегический. Покупать Wave1 сейчас или ждать Wave2 потом? Еще месяц назад сказал бы, что ждать Wave2, скорее всего не стоит, т.к. выход оборудования запланирован аж на 2015. Однако всего лишь на прошлой неделе был анонсирован чипсет Wave2 4x4:4 MU-MIMO!
Учитывая, после анонса первых чипсетов 802.11ac первые продукты Wave1 появились через ~полгода в потребительском секторе и менее чем через год в корпоративном – вполне возможно, что в это время в следующем годы мы уже будем вовсю тестировать Wave2. Так что, если нет срочной потребности – стоит рассмотреть возможность перепрыгнуть сразу на Wave2.
Опять же, 4x4:4 MIMO еще понадобится запустить, а MU-MIMO имеет смысл только для относительно маломощных клиентов, да и апгрейд проводной инфраструктуры точно придется делать. Если хочется строить сеть для ноутбуков или делать беспроводной вынос прямо сейчас – Wave1 вполне подойдет.

Есть еще третий вариант. С выходом оборудования 802.11ac с текущего оборудования 802.11n слетит «налет новизны», а вместе с ним и наценка за крутизну. Таким образом, для тех, кто созрел апгрейдиться с 802.11a/b/g (или для тех, у кого сети вообще нет) вполне может подойти вариант недорого перейти на 802.11n, если производительность устраивает (склады, ритейл, хотспоты и т.д.). Для них гораздо более актуальными могут оказаться другие нововведения: Passpoint и Voice Enterprise, о которых поговорим в следующих статьях.

P.S. Всё вышесказанное относится, в основном, к корпоративным сетям, но может быть применено и для дома. Только помните, что радиопланирование для дома — еще та радость, большинство интернет-соединений всё равно не быстрее 802.11n, а таблеты и телефоны с трудом переваривают более 65Mbps. Так что особой пользы от апгрейда всего и вся для дома на 802.11ac Wave 1 (пока что) не видно.