Wi-Fi 6E – czy wiesz wszystko, co trzeba wiedzieć?

Petr Koudelka, Senior Sales Engineer w firmie Zyxel, śledzi najnowsze trendy w technologiach sieciowych oraz projektuje architektury sieciowe dla firm i organizacji.

Jakie Pana zdaniem są kluczowe korzyści standardu Wi-Fi 6E?

Otwarcie bezkoncesyjnego pasma 6 GHz to równie rewolucyjny krok, jak przekazanie do ogólnego użytku pasma 5 GHz kilka lat temu. Choć w Europie można używać niespełna 50 proc. pasma 6 GHz dostępnego w Stanach Zjednoczonych, zapewnia ono dodatkowy zakres częstotliwości do transmisji danych. Pasmo 2,4 GHz jest okupowane przez dużą liczbę sieci, a pasmo 5 GHz zaczyna doświadczać tego samego problemu, ale pasmo 6 GHz nadal jest w znacznej mierze puste. Sytuacja ta nie zmieni się jeszcze przez jakiś czas. Ponieważ pasma 6 GHz i 5 GHz mogą współistnieć, pozostanie więcej przestrzeni na jednoczesne transmisje danych bez wzajemnych zakłóceń.

Mówiąc najprościej, przypomina to dodanie dziesięciu nowych pasów jazdy do czteropasmowej autostrady. Choć trzeba kupić nowy samochód, żeby używać tych dziesięciu nowych pasów, wzrost przepustowości potrzebnej dziś i w przyszłości jest tak duży, że inwestycja jest bez wątpienia opłacalna. Pozostałe zalety Wi-Fi 6E są w dużej mierze techniczne.

Transmisje w paśmie 6 GHz mają znacznie krótszy zasięg — jaki jest wymagany wzrost gęstości punktów dostępowych w porównaniu z poprzednimi standardami Wi-Fi 5 i Wi-Fi 6?

Aby lepiej zrozumieć nowe pasmo 6 GHz, musimy cofnąć się do pasm 2,4 i 5 GHz. Ponieważ zakres częstotliwości w paśmie 2,4 GHz jest bardzo mały, można powiedzieć, że sygnał w tym paśmie zawsze zachowuje się tak samo. Tłumienie, przeszkody i inne zjawiska fizyczne odgrywają tu największą rolę, choć spośród trzech pasm częstotliwości używanych przez Wi-Fi właśnie to jest na nie najmniej podatne. Ważnym kryterium jest tłumienie, oparte na obliczeniach logarytmicznych, a nie liniowych. Oznacza to, że odjęcie 3 dB zmniejsza tłumienie o połowę, a dodanie 3 dB podwaja tłumienie.

Mówiąc prosto, jakość transmisji w paśmie 2,4 GHz wynosi X w odległości 1 metra od nadajnika, podczas gdy jakość transmisji w paśmie 5 GHz wynosi X-7 dB w tym samym punkcie, tzn. około jedną czwartą. Ponieważ zaś -6 dB to połowa połowy, pasmo 6 GHz zapewnia jeszcze jeden dB mniej w tym samym punkcie, czyli X-8 dB.

Zakres częstotliwości dostępny w paśmie 5 GHz jest około sześciu razy większy, niż w paśmie 2,4 GHz, w związku z czym nie można całkowicie lekceważyć różnic w charakterystyce tłumienia na początku i na końcu spektrum. Mówimy tu jednak o niewielkiej wartości — niespełna 1 dB. Szerokość europejskiego pasma 6 GHz jest podobna do szerokości pasma 5 GHz, co oznacza, że tłumienie również będzie się różniło o około 1 dB między najniższymi a najwyższymi częstotliwościami.

Porównajmy teraz pasma 5 GHz i 6 GHz. Zachowują się one w podobny sposób i oba są odległe od pasma 2,4 GHz, które zachowuje się zupełnie inaczej. Różnica między pierwszym a ostatnim kanałem zarówno w paśmie 5 GHz, jak i 6 GHz wynosi około 1 dB, w związku z czym różnica między najwyższym kanałem pasma 5 GHz i najniższym kanałem pasma 6 GHz jest pomijalna. Jeśli wybierzemy kanały po przeciwległych końcach obu pasm, różnica w tłumieniu może wynosić nawet 2 dB. Zwykłe drzwi wewnętrzne tłumią sygnał o około 3 dB, więc widzimy, że występuje tu różnica, ale nie jest ona bardzo duża.

Problem może pojawić się, jeśli ktoś zaprojektuje sieć na granicy użyteczności technicznej, nie pozostawiając żadnego marginesu bezpieczeństwa. Jeśli jednak sieć zostanie zaprojektowana z myślą o odpowiedniej wydajności i dobrym nakładaniu się sygnałów, użytkownicy nie zaobserwują żadnej różnicy po przejściu z 5 na 6 GHz. Przejście na pasmo 6 GHz może na przykład sprawić problemy w dużych magazynach, w których sygnał 5 GHz jest na granicy użyteczności. Jednak jakość sygnału Wi-Fi w biurach i domach nie powinna się pogorszyć.

Przyjęcie nowego standardu łączności bezprzewodowej wiąże się z modernizacją nie tylko sprzętu sieciowego, ale również urządzeń końcowych. Czy producenci są gotowi na Wi-Fi 6E?

Duzi producenci kart bezprzewodowych oferują już produkty obsługujące pasmo 6 GHz, ale wszystko jest kwestią kosztów. Nawet niewielki wzrost ceny tańszych produktów, takich jak telefony, tablety lub laptopy, opóźnia wprowadzenie najnowszych technologii. Jeśli jednak kupimy produkt z wyższej półki, można śmiało założyć, że będzie on już obsługiwał nowy zakres częstotliwości. Na przykład ceny kart sieciowych Intel AX200 i Intel AX210 wynoszą odpowiednio 357 i 473 koron czeskich, co oznacza różnicę 32 proc. i zaledwie 116 koron w liczbach bezwzględnych. Kiedy jednak mówimy o milionach urządzeń, różnica staje się bardzo duża.

Czy może Pan porównać korzyści z wdrożenia sieci Wi-Fi 6E i 5G w środowisku przemysłowym? Która technologia nadaje się lepiej do jakich celów?

Choć każda z tych technologii specjalizuje się w czymś nieco innym, ich funkcje w pewnej mierze się pokrywają. Aspektem, w którym różnią się fundamentalnie, jest cel ich wdrażania. W szczególności Wi-Fi 6E skupia się na mniejszym zasięgu sygnału, ale ogromnej prędkości transmisji danych w sieci lokalnej. Ma to kluczowe znaczenie tam, gdzie lokalna sieć gigabitowa już nie wystarcza i konieczne jest przejście na prędkości wielogigabitowe w celu przesyłania wideo 8K z urządzeń pamięciowych, przenoszenia ogromnych ilości danych itd.

Sieć 5G zapewnia mniejszą szybkość transmisji, generalnie od 500 Mb/s do 1 Gb/s lub nawet mniej, w zależności od operatora. Z drugiej strony, sygnał ma duży zasięg i pokrywa rozległy obszar wokół nadajnika, a ponadto do sieci można podłączyć bardzo dużą liczbę urządzeń klienckich, choć głównie dlatego, że urządzenia IoT takie jak czujniki raczej nie generują dużego ruchu.

Większość firm i organizacji nie przeszło jeszcze na poprzedni standard Wi-Fi 6. Czy radziłby Pan im zaczekać i zmodernizować sieci od razu do standardu Wi-Fi 6E?

Producenci elektroniki zaczną używać nowych chipów w swoich produktach wtedy, gdy producenci układów scalonych zaczną wycofywać starsze technologie. Cykl życia produktów bezprzewodowych trwa kilka lat, a wprowadzenie nowego standardu Wi-Fi 7 obecnie planuje się na koniec 2024 roku. Punkty dostępowe i urządzenia klienckie Wi-Fi 7 pojawią się na sklepowych półkach znacznie później.

Udostępnienie pasma 6 GHz to ważny krok w kierunku osiągnięcia wyższych prędkości transmisji, dystrybucji ruchu generowanego przez podłączone urządzenia klienckie oraz podłączania większej liczby klientów. Jeśli więc ktoś właśnie rozważa wdrożenie nowej sieci Wi-Fi, punkty dostępowe Wi-Fi 6E z pewnością są opłacalną inwestycją. Jeśli mówimy o małej sieci w miejscach takich jak pensjonaty, w których szybkość i inne zalety nowej technologii nie są tak istotne, cykl życia istniejących punktów dostępowych z pewnością będzie dłuższy niż w dużym hotelu z salami konferencyjnymi lub w innych miejscach, w której sieć bezprzewodowa musi obsługiwać duże natężenie ruchu.

W jakim kierunku będą rozwijać się technologie Wi-Fi? Czy będzie możliwe dalsze zwiększanie przepustowości sieci bezprzewodowych, czy prace skupiają się na czym innym?

Istotną rolę odgrywa tu prędkość transmisji sieci opartych na kablach miedzianych: zamiast po prostu wymienić punkty dostępowe, musimy również rozwiązać problem wydajności transmisji poprzez przejście na przełączniki wielogigabitowe. Standard Wi-Fi wprowadza ważne technologiczne zmiany zarówno w kategoriach prędkości, jak i technologii transmisji, przyspieszając oba oryginalne pasma 2,4 i 5 GHz. Podział pasma na podkanały pozwolił zwiększyć liczbę podłączonych i obsługiwanych klientów. Co najważniejsze, nowe standardy zapewniły większą efektywność i lepsze opcje transmisji.

Większe prędkości można osiągnąć na dwa sposoby — przez zwiększenie zakresu częstotliwości albo przez lepszą modulację. Oba mają jednak pewne ograniczenia. Wi-Fi 7 ma obsługiwać kanały o szerokości nawet 320 MHz, czyli takiej, jaką mają dziś całe „europejskie” pasma 5 lub 6 GHz, przy czym w danym miejscu bez zakłóceń może działać tylko jeden nadajnik. Umieszczenie drugiego nadajnika w kanale o szerokości 320 MHz nie jest możliwe bez wzajemnej interferencji. Lepsza modulacja wymaga wolnego od zakłóceń sygnału bardzo wysokiej jakości, co oznacza bardzo małą odległość między urządzeniem klienckim a punktem dostępowym. Zmniejsza to wydajność punktu dostępowego i skraca odległość od klientów. Są to poważne ograniczenia, więc myślę, że otwarcie pasma 6 GHz dla transmisji bezprzewodowych jeszcze długo pozostanie najistotniejszym wydarzeniem wpływającym na rozwój Wi-Fi.