Hlavní navigace

Test Wi-Fi 5 versus Wi-Fi 6: nový standard přináší zlepšení o desítky procent

1. 6. 2021
Doba čtení: 6 minut

Sdílet

 Autor: Wi-Fi Alliance
Jak se projeví nasazení nové generace bezdrátového protokolu v přístupových sítích Wi-Fi u poskytovatelů internetu?

Česká republika má z pohledu poskytování služeb přístupu k elektronickým komunikacím v Evropě výsadní postavení. Ve všech regionech naší vlasti jsou dobře etablované malé a střední firmy, které poskytují obvykle velmi profesionální úroveň služeb pro svoje zákazníky. Přinesly, přináší a jednoznačně budou přinášet pro trh potřebnou úroveň konkurence. 

Partner seriálu  /></p><p>Dost možná můžete mít i vy rychlejší internet – ověřte si to během pár vteřin na <a href=

Dost možná můžete mít i vy rychlejší internet – ověřte si to během pár vteřin na www.zrychlujemecesko.cz.

 

Český internet pro vás zrychluje CETIN, vlastník a provozovatel největší pevné sítě u nás. Stabilní rychlý internet už přivedl do více než 3,5 milionu českých domácností. Možná včetně té vaší.

 

Aby regionální internetoví poskytovatelé byli takové konkurence i nadále schopní, začali jako první v této zemi masivně investovat do čistě optických technologií, naučili se stavět hybridní sítě a jednoznačně následovat poptávku účastníků v jejich sítích.

Hybridní sítě, to jsou kombinace optické infrastruktury, profesionálních páteřních pojítek a různých technologií přístupových sítí. Přístupovou síť si laický čtenář může představit jako to zařízení, které připojuje jeho nemovitost k přístupovému bodu. 

Zatímco profesionální rádiová pojítka prožila v poslední dekádě bouřlivý technický vývoj a v podstatě nepředstavují kapacitní problém, dokáží přenášet klidně desítky gigabitů s parametry plně srovnatelnými s optickými vlákny, u přístupových sítí čeští provideři čekali na další generaci bezdrátových technologií. 

Bez ohledu na fakt, zda jsou distribuční přípojné body připojené n-gigabitovou optikou, anebo profi spoji se stejnou přenosovou kapacitou, představovala bezdrátová přístupová síť úzké hrdlo. Významnou kvalitativní změnou bylo otevření milimetrového pásma 60 GHz. Nyní se generační obměna bude týkat pro Wi-Fi typických frekvencí – 2,4 a 5 GHz.

Podobně jako u mobilních sítí i Wi-Fi má svoje generace. Od nulté, v podobě standardu 802.11 s kapacitou 2 Mb/s, po poslední, Wi-Fi 6, která má teoretickou schopnost přenést při využití všech pásem a subnosných až 10 530 Mb/s. Uváděná rychlost je součet síťových rychlostí všech prostorových streamů a reálná přenosová rychlost u běžného hardware bude podstatně nižší, očekáváme stovky Mb/s.

Přehled standardů IEEE 802.11

Standard

Označení

Rok vydání

Pásmo
[GHz]

Maximální
rychlost
[Mb/s]

Fyzická
vrstva

původní IEEE 802.11

1997

2,4

2

DSSS a FHSS

IEEE 802.11a

Wi-Fi 1

1999

5

54

OFDM

IEEE 802.11b

Wi-Fi 2

1999

2,4

11

DSSS

IEEE 802.11g

Wi-Fi 3

2003

2,4

54

OFDM

IEEE 802.11n

Wi-Fi 4

2009

2,4/5

600

MIMO OFDM

IEEE 802.11ac

Wi-Fi 5

2013

5

3466.8

MU-MIMO OFDM

IEEE 802.11ax

Wi-Fi 6

2019

2,4/5/6

10530

MU-MIMO OFDMA

Šestá generace Wi-Fi představuje velkou změnu a krok dopředu. Neviditelnějším vylepšením je podpora řízeného přístupu ke spektru – OFDMA. Velmi zjednodušeně, ortogonální multiplex s frekvenčním dělením pracuje s rozprostřeným spektrem, kde je signál vysílán na více vzájemně ortogonálních frekvencích, které jsou označovány jako subnosné. 

Ortogonální znamená, že maximum nosné se překrývá s minimem ostatních subnosných. Subnosné jsou modulovány pomocí adaptabilní změny modulace modulační rychlostí až 1024QAM (u Wi-Fi 5 to je 256 QAM). OFDMA přináší schopnost komunikovat s více zařízeními současně, a to dokonce i uživatelům s úplně jinou potřebou přenosu dat. Zařízení s OFDMA tak dokáže alokovat zdroje přenosového média s větší efektivitou, v reálném čase vyhodnocuje požadavky pro stahování a odesílání dat připojených klientů a přiděluje jim je podle skutečné potřeby. 

Pro srovnání Wi-Fi 5 a Wi-Fi 6: OFDM mohla přidělovat zdroje pouze postupně. Efektivita zařízení vybavených OFDMA protokolem řádově roste, pokud jsou na přístupový bod sítě připojena zařízení s velkými požadavky na přenos dat. Starší protokol musí vytvořit frontu a odbavovat požadavky na přenos postupně, zatímco řízený přístup jim přidělí pásmo současně. 

Představte si tento rozdíl na analogii s nákladními vozy zasilatelské služby. Starší řešení dokáže odvést náklad pouze jednoho uživatele, bez ohledu na jeho velikost. Nové řešení Wi-Fi 6 s OFDMA je logisticky vyladěné, umí „naložit“ náklad více uživatelů a dopravit tak více dat za stejnou časovou jednotku. Řídící jednotka také umí plánovat přenosy paketů od klientských zařízení, protože má v reálném čase přehled o jejich přenosových potřebách. 

Standard Wi-Fi 6 přináší asi 75 zaznamenáníhodných zlepšení oproti starší generaci. Největším lákadlem je kromě větší přenosové kapacity při stejné šířce pásma také větší ochrana proti nežádoucím interferencím. I v hodně zarušeném prostředí přenosová kapacita „šestkové“ sítě klesá jenom velmi pomalu, u zkoušené technologie je to nejvíce patrné při 20MHz šíři pásma. Podrobnější vlastnosti poslední generace Wi-Fi jsme už na Lupě rozebírali – viz Wi-Fi 6 přichází. Co je pod pokličkou nového standardu?

Wi-Fi 6 je tedy velmi dobrá zpráva pro zhruba 1,1 milionu českých domácností, které se pomocí bezdrátové technologie k internetu připojují.

Co můžeme očekávat? Ve spolupráci s firmou VanCo.cz, jednoho z klíčových distributorů zařízení pro telekomunikační segment, jsme se pustili do měření. 


Autor: Jakub Rejzek

Měřicí polygon jsme vytvořili ze serveru, který generoval aplikací iPerf provoz na TCP protokolu s rozličnými kombinacemi velikostí paketů a počtu streamů. Cílem bylo simulovat běžný provoz při využívání internetových služeb. Server posílal data přes switch (EnGenius EWS5912FP) přímo do přístupových bodů, kde jsme využili Enterprise Wi-Fi řešení výrobce EnGenius. 

Střídali jsme přepínání provozu mezi Wi-Fi 6 AP EnGenius ECW220 (podpora 802.11ax na obou pásmech, 2×2:2 MU-MIMO) a Wi-Fi 5 AP EnGenius ECW120 (podpora 802.11ac Wave 2, 2×2:2 MU-MIMO). Tyto dva přístupové body se liší právě v podpoře standardů, další technické parametry jsou shodné, což je ideální konstelace pro vzájemné porovnání. 

Připojenými koncovými zařízeními byly výkonné přenosné počítače se síťovými kartami s podporou Wi-Fi 6 a iPhone 11 PRO. Abychom síť zatížili, na připojených zařízeních jsme ve webových prohlížečích otevřeli a simultánně přenášeli z internetu videa s vysokou kvalitou, nastavená na maximální rozlišení. Vlastní měření tedy nebylo cíleno na zjištění maximální propustnosti v laboratorních podmínkách, ale na reálné porovnání rozdílů mezi standardy v běžném provozu.


Autor: Jakub Rejzek

Pro toto srovnání bylo nutné nastavit dva základní scénáře. Záměr porovnat výkon obou Wi-Fi standardů v zarušeném a nezarušeném prostředí bylo možné provést pouze u 5 GHz pásma. Měření probíhalo v kancelářské budově pokryté nejméně deseti různými přístupovými body, kde jsme našli s pomocí spektrálního scanu volné kmitočtové úseky jenom pro vyšší z obou kmitočtových pásem. U 2,4 GHz jsou proto hodnoty porovnávané při stejném nastavení pouze mezigeneračně. Dlužno podotknout, že Wi-Fi 5 pro pásmo 2,4 GHz nebyla určena vůbec, u nižšího pásma byla v minulé generaci Wi-Fi routerů využívána norma 802.11n (4G).

V 5 GHz jsme přepínali 40 MHz / 20 MHz šíře pásma, volba kanálu pevná, varianta rušení / bez rušení. Vzorek jsme z iPerfu zasílali 60 vteřin pro každé měření. Měření jsme postupně opakovali, abychom vyloučili náhodné vlivy.

Výsledky měření

Dramatické zlepšení parametru služby v 5 GHz mezigeneračně nastává při 20 MHz, tedy nejobvyklejší šíři pásma a v prostředí s nepříliš ideálními přenosovými podmínkami. Mezigenerační zlepšení při 20 MHz o 60 % bylo nad očekávání. Ve vesnických oblastech, ve kterých bývá spektrální situace příznivější, bude dopad nové generace bezdrátového bezlicenčního standardu opravdu znatelný. 

Menší mezigenerační rozdíl při 40MHz šíři pásma může souviset s nižší selektivitou přijímače, ale i tak jde o velmi slušný rozdíl. Jde o indikativní měření v reálných podmínkách, u kterého se samozřejmě můžou projevit i nepřesnosti měřením (pohyb osob, jiná zařízení v dosahu apod.), ve venkovním nasazení bude promlouvat také typ použité antény a její parametry či proprietární implementace výrobce. 

Trend je ale zjevný – Wi-Fi 6 dohnala některé technologické možnosti 3GPP standardů. Co z tabulky měření není vidět, je vyšší stabilita a schopnost lépe využívat médium – kmitočtové spektrum. Nová generace tak umožní dobrou stabilitu služeb i při mimořádně vysoké zátěži v síti.


Autor: Jakub Rejzek

V přístupových sítích profesionálních poskytovatelů se 2,4 GHz zařízení už téměř nepoužívají. Jsou výjimky, ve kterých se pro nižší frekvenci s odlišnou propagací v prostoru sahá – ale 2,4 GHz patří především do domácích a firemních sítí, dobře prochází překážkami v prostoru a plní roli „věrného datového přítele, který funguje až v garáži“. 

Kvůli charakteru pásma a zátěži na ostatní zařízení v polygonu jsme provedli opakované měření. Poslední generace 2,4 GHz se domácnostem a firmám vyplatí. Znovu se potvrzuje, že na bezdrátovém routeru do domácností a firem nemá význam šetřit. 

Lupa_MIF21_vyvojapp

Poslední, šestá, generace Wi-Fi se pomalu, ale jistě probojovala do koncových zařízení. Postupem času pronikne i do outdoorových zařízení určených pro poskytovatele služeb, které zdržuje obecný nedostatek čehokoliv z křemíku.

Dobrou zprávou zůstává podstatný nárůst propustnosti přípojek bezdrátové sítě založené na bezlicenčních pásmech. V kombinaci s milimetrovými pásmy 60/80GHz vyrostou poskytované rychlosti.

Autor článku

Autor je prezidentem Výboru nezávislého ICT průmyslu, asociace českých telekomunikačních společností. V roce 2020 byl za ODS zvolen do zastupitelstva Středočeského kraje.