Wi-Fi 6E za poslovna WLAN omrežja

Včasih je dobro namigniti, kaj si želimo pod smrekico. Pridni otroci z nestrpnostjo pričakujejo, kaj jim bo prinesel Božiček. Pa ne samo otroci. Če pa ne dobimo tistega, kar si želimo, si pa moramo podariti sami. Recimo, nov pametni telefon bi prišel kar prav. Ali naj pametni telefon omogoči delovanje v Wi-Fi omrežju v skladu z najnovejšimi standardi? Saj veste tisto omrežje, ki ga aktiviramo, ko smo v bližini Wi-Fi dostopovne naprave v podjetju, na letališču, v nakupovalnem centru, univerzi ali doma.

 

 

Božiček bo verjetno izbral pametni telefon, ki deluje v Wi-Fi 6 omrežju. Na koncu leta 2021 je na razpolago nekaj več kot 30 pametnih telefonov z radijskim vmesnikom v skladu z Wi-Fi 6 standardom, ki so seveda uporabni tudi pri starejših generacijah Wi-Fi omrežij.

 

V tem trenutku obstajata samo dva modela pametnih telefonov, ki delujeta tudi v najnovejšem Wi-Fi 6E omrežju. Gre za Galaxy Z Fold 3 SG in Google Pixel 6 and 6 Pro. Če počakate do kitajskega novega leta, bo izbira nedvomno večja. Tam nekje do osem različnih modelov. In kje se boste povezali v Wi-Fi 6E omrežje? V tem trenutku še nikjer v Sloveniji.

 

Vsem, ki si boste sami izpolnili svoje želje, vseeno priporočam, da počakate do kitajskega novega leta. Zakaj? Ker bo Wi-Fi 6E odprl nov svet za Wi-Fi uporabnike v kitajskem letu Tigra, ki se začne 1. februarja 2022.

 

Wi-Fi 6E omogoča delovanje v novem frekvenčnem prostoru 6 GHz

Wi-Fi 6E standard, ki ga je določil IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 ax, je Wi-Fi 6 standard razširjen v na novo sproščen spekter 6 GHz. Konec aprila 2020 je FCC (Federal Communications Commission) Združenih držav izglasoval, da dovoli nelicencirano uporabo pasu 6 GHz. To je omogočilo 1200 MHz (5,925 do 7,125 GHz) spektra za naprave, kot so Wi-Fi dostopovne točke. Prej so morale biti naprave, ki so delovale v tem pasu, licencirane. Ta dodani spekter je največja sprememba v Wi-Fi brezžičnih omrežjih, od prvotne dodelitve ISM (Industrial, Scientific and Medical) frekvenčnih pasov leta 1985.

 

Za perspektivo naj povem, da je v drugih frekvenčnih pasovih, ki se sedaj uporabljajo za Wi-Fi omrežja, na voljo le 260 MHz neomejenega spektra. Četudi so razlike med državami glede posameznih kanalov, ki so na voljo, je načeloma na razpolago:

• 80 MHz neomejeno v pasu 2,4 GHz ISM.
• 180 MHz neomejeno v pasu 5 GHz.
• 500 MHz, ki zahteva dinamično izbiro frekvence (DFS) v pasu 5 GHz.

 

Kanali DFS zahtevajo, da Wi-Fi dostopovna točka stalno spremlja prisotnost vremenskih ali vojaških radarskih signalov. Wi-Fi dostopovne točke, ki uporabljajo kanale DFS, se morajo umakniti radarskim signalom, da se izognejo motnjam. Zaradi tega kanali DFS pogosto bodisi niso podprti, bodisi se ne uporabljajo.

 

Ta omejena količina obstoječega spektra otežuje delovanje širših 80 MHz ali 160 MHz radijskih kanalov in povzroči ponovno uporabo enakih radijskih kanalov v istem prostoru in medsebojne motnje pri sprejemu radijskega signala.

 

Regulator Ofcom, ki deluje v Združenem kraljestvu, je julija 2020 sprostil 500 MHz spekter v pasu 6 GHz pri 5925-6425 MHz za nelicencirane Wi-Fi v notranjih prostorih in Wi-Fi z nizko porabo energije zunaj stavb. To je druga država na svetu, ki je to storila. Kot kaže je regulator Združenega kraljestva zdaj, brez koordinacije s komisarji Evropske skupnosti, bolj aktiven. Medtem ko je sproščeni spekter manj od osupljivih 1,2 GHz v ZDA, 500 MHz novega Wi-Fi spektra še vedno deluje impresivno. Novi spekter bo omogočil do 24 novih 20 MHz Wi-Fi kanalov pri oddajni moči EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) 250 mW.

 

V prostorih znotraj stavb se novi 6 GHz pas uporablja neomejeno in ga lahko uporabljajo običajna omrežja Wi-Fi brez skrbi za obstoječe storitve. To je posledica narave radijskega prenosa v 6 GHz, kjer se radijski signal hitro slabša. V veliki večini situacij naprave znotraj stavb s frekvenco 6 GHz ne bodo mogle zaznati radijskih prenosov zunaj stavb. Uporaba 6 GHz zunaj stavb je nekoliko bolj zapletena. Uporabljajo se lahko samo podpasovi frekvenčnega spektra. Zaradi velike količine kritične infrastrukture, ki deluje v pasu 6 GHz, bodo morale naprave Wi-Fi 6E, ki delujejo zunaj stavb, implementirati avtomatizirano frekvenčno koordinacijo (AFC). Kar je podobno spremljanju naprav 5 GHz, ki uporabljajo kanale DFS, radarskega signala in upoštevanje uporabe kanala.

 

V EU se premiki dogajajo bolj počasi. Vseeno je EU sprejela odločitev, da članice odobrijo uporabo spektra 5945-6425 MHz v pasu 6 GHz. Sredi julija je v Nemčiji odobrena uporaba Wi-Fi v območju 6 GHz, tako da se lahko novi standard Wi-Fi 6E uporablja tudi v Nemčiji.

 

Kaj pa Slovenija? Če se udeležite 25. seminarja radijskih komunikacij (http://srk.fe.uni-lj.si/2022/glavna.php), ki bo potekal od 2. do 4. februarja 2022 na Fakulteti za elektrotehniko v Ljubljani, lahko to vprašate predstavnike AKOS-a (https://www.akos-rs.si).

 

Nova poslovna dostopovna omrežja s storitvami v skladu z Wi-Fi 6E standardi

Novi standardi WLAN Wi-Fi 6E obljubljajo bistveno zvišanje zmogljivosti. Si želite takšno Wi-Fi dostopovno omrežje v vašem podjetju? V tem primeru boste morali pri načrtovanju novih omrežij ali nadgraditvi obstoječih upoštevati nekaj dejstev.

 

Najbolj pomemben korak pri uvedbi Wi-Fi 6E in pasu 6 GHz je nadgradnja ali uporaba novih Wi-Fi dostopovnih točk. Da bi lahko uporabljali Wi-Fi 6E, je potrebno starejše dostopovne točke najprej zamenjati z novimi modeli, ki podpirajo pas 6 GHz. Zato so potrebne nove Wi-Fi dostopovne točke z ustreznim radijskim integriranim vezjem, ki omogočajo hkratno tripasovno delovanje v frekvenčnem pasu 2,4; 5 in 6 GHz. Nove dostopovne točke Wi-Fi 6E in ustrezen dostop do pasu 6 GHz omogočajo podvojitev obstoječe zmogljivosti z večjim številom radijskih kanalov in kanali s širino do 160 MHz.

 

Če je potrebno obstoječe omrežje Wi-Fi nadgraditi na Wi-Fi 6E, morajo načrtovalci upoštevati tudi druge dejavnike, povezane z omrežjem, kot so umestitev Wi-Fi dostopovne naprave, kapaciteto povezave v internet omrežje in napajanje Wi-Fi dostopovnih točk. V primeru postopne nadgradnje je potrebno sprejeti tudi odločitve o tem, kateri deli omrežja naj imajo prednost pri nadgradnji.

 

Priporočljivo je nadgraditi dostopovna Ethernet stikala

Ker bo nova generacija poslovnih dostopovnih točk Wi-Fi 6E tripasovna in je spekter 6 GHz dovolj velik za zagotavljanje 80 ali 160 MHz radijskih kanalov, bo količina prometa skozi Wi-Fi dostopovno točko bistveno višja v primerjavi s prejšnjimi generacijami Wi-Fi opreme. V prihodnosti lahko povezava Gigabit Ethernet že pripelje do ozkega grla, če se poveča število Wi-Fi 6E odjemnih naprav – klientov, ki dostopajo do omrežja.

 

Načrtovalci omrežja bi morali izračunati pričakovani podatkovni promet na Wi-Fi dostopovni točki in po potrebi razmisliti o nadgradnji Ethernet stikal na hitrosti vmesnikov 2,5 Gbit/s ali 5 Gbit/s. Vendar pa je takšno nadgradnjo mogoče odložiti, dokler odjemne naprave, ki lahko delujejo v Wi-Fi obsegu 6 GHz, niso splošno dostopne in v uporabi v poslovnem omrežju.

 

Obstoječe Ethernet kabli kot omejevalni dejavnik

Mikrolokacija postavitve Wi-Fi dostopovnih točk je običajno določena z Ethernet kabli, s katerim se dostopovna naprava povezuje v Ethernet omrežje in pri večini izvedb tudi napaja z električno energijo. V obstoječih omrežjih je pogosto investicija v spreminjanje obstoječe postavitve cenovno vprašljiva. Posledično so tripasovne Wi-Fi dostopovne točke, ki nadomeščajo starejše Wi-Fi dostopovne točke, običajno ponovno nameščene na isto mesto v prostoru. V primeru novih ali prenovljenih objektov podjetja, v katerih Ethernet kabli še niso položeni, imajo načrtovalci več manevrskega prostora. To je še posebej ugodno, ker je povprečna pokritost Wi-Fi dostopovnih točk v poslovnih omrežjih v zadnjih letih padla na trenutno 140 do 190 kvadratnih metrov. Da bi zagotovili najvišje možne hitrosti prenosa podatkov, so potrebne manjše razdalje med Wi-Fi dostopovnimi točkami in odjemnimi napravami.

 

Zaradi tripasovnega delovanja nove Wi-Fi dostopovne točke poslovnega razreda potrebujejo več energije kot prejšnji modeli. Zahteva za dostopovne točke, združljive z Wi-Fi 6E, se lahko poveča na do 25,5 W. To pomeni, da je meja zmogljivosti Ethernet stikal PoE plus že dosežena. V nekaterih primerih bo morda potrebna nadgradnja stikala na PoE++.

 

Postopne nadgradnje za prednostna uporabna območja ali stavbe

Drugo vprašanje, na katerega morajo načrtovalci Wi-Fi omrežja odgovoriti, zlasti v okoljih podjetij z več podružnicami, univerz ali v večjih nakupovalnih centrov je, katere stavbe ali območja je potrebno najprej nadgraditi na Wi-Fi 6E. Pri določanju vrstnega reda uvajanja je potrebno med drugim upoštevati, kako so posamezna območja izkoriščena in kakšne vrste odjemniki-klienti so tam na voljo. Tako kot pri prejšnjih generacijah bo novi standard Wi-Fi 6E sprva na voljo predvsem za pametne telefone in prenosnike višjega razreda. Iz tega razloga bi morala imeti pisarniška okolja prednost pred skladiščnimi ali tovarniškimi prostori, saj se na primer naprave IoT v skladiščih zdaj (in verjetno tudi v prihodnosti) običajno zanašajo na 2,4 GHz.

 

Kaj nam omogočajo poslovna omrežja zgrajena v skladu z Wi-Fi 6E

Edine naprave, ki bodo lahko delovale v spektru 6 GHz, so naprave, ki temeljijo na standardu Wi-Fi (802.11ax) Wi-Fi 6E. Da bo jasno, odjemne naprave-klienti Wi-Fi 6E se bodo lahko pridružile in uporabljale starejša Wi-Fi omrežja, ki delujejo v frekvenčnih pasovih 2,4 GHz in 5 GHz. Naprave, ki podpirajo Wi-Fi 6 in starejše standarde, ne bodo mogle delovati v pasu 6 GHz.

 

Večina omrežij Wi-Fi 6E bo dvo- ali tripasovnih, kar bo starejšim odjemnim napravam omogočilo povezavo s starim spektrom, medtem ko bodo izključno odjemne naprave 6E omogočile delovanje v frekvenčnem spektru 6 GHz. To bo zagotovilo veliko prednosti. Vsaka naprava Wi-Fi 6E bo podpirala tehnologije Wi-Fi 6, kot sta OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) in Target Wake Time, zaradi česar bodo prenosi učinkovitejši. OFDMA zahteva, da so vse naprave, ki sodelujejo pri prenosu, sinhronizirane. Čas, frekvenca in oddajna radijska moč delovanja naprav morajo biti sinhronizirani med Wi-Fi dostopovno točko in odjemno napravo-klientom. OFDMA postane popolnoma učinkovit šele, ko ga uporabljajo vse odjemne naprave in Wi-Fi dostopovne točke.

 

Starejše generacije Wi-Fi, kot sta 802.11n in 802.11ac, so temeljile na modulaciji OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), kjer je bil vsak kanal v celoti rezerviran za enega samega uporabnika za vsak prenos. Nasprotno pa OFDMA kanal razdeli na podkanale, znane tudi kot enote virov (RU). To omogoča, da več uporabnikov komunicira hkrati, namesto da čaka na vrsto. Vsakič, ko naprava Wi-Fi 5 ali starejša naprava oddaja v omrežju Wi-Fi 6, se prenos vrne nazaj na standardni OFDM z enim prenosom, ki zaseda celoten spekter. Preklapljanje naprej in nazaj med OFDM in OFDMA zmanjša učinkovitost delovanja Wi-Fi omrežje za vse, še posebej za naprave Wi-Fi 6. Delovanje postane še počasnejše, ko se v mešanici starejših naprav z nizko hitrostjo prenosa podatkov najdejo naprave, ki podpirajo samo 802.11b ali 802.11g. standarde. Naprave v skladu s standardi, kot je 802.11b/g/n, zahtevajo več časa za prenos podatkov, povečajo zakasnitev in zmanjšajo prepustnost za vse uporabnike. Ta politika podpore za starejše standarde je velika prednost in moč Wi-Fi. Žal lahko tudi poslabša delovanje celo naprav Wi-Fi 6 najvišjega razreda, ki uporabljajo pasova 2,4 GHz in 5 GHz.

 

[E-KNJIGA]: Vodič po Wi-Fi 6

 

Standardi Wi-Fi 6E bodo za naprave, ki delujejo v frekvenčnem obsegu 6 GHz, omogočili uporabo visokozmogljivega brezžičnega prenosa. Delovanje v frekvenčnem pasu 6 GHz bo zagotovilo RF okolje z manj motnjami, ki jih povzročajo motnje sosednjih ali prekrivajočih se radijskih kanalov. Vsi oddajniki in sprejemniki 6 GHz bodo uporabljali vse napredne funkcionalnosti v Wi-Fi 6 standardih, vključno s širokimi kanali, modulacijo 1024-QAM in OFDMA.

 

Še vedno bodo veljala enaka pravila, ki usmerjajo načrtovanje omrežja Wi-Fi, vendar bo velik obseg novega spektra omogočil večjo prilagodljivost omrežja, boljšo zmogljivost in boljšo izkušnjo za vse uporabnike brez vpliva uporabnikov, ki uporabljajo naprave s starejšimi Wi-Fi standardi.

 

V Smart Comu vam lahko ponudimo načrtovanje in realizacijo sodobnega WLAN omrežja zahvaljujoč našim partnerjem, ki ponujajo nove Wi-Fi dostopovne naprave v skladu z Wi-Fi 6E standardi in izkušnjam, ki smo jih pridobili na projektih izvedbe WLAN omrežji v zahtevnih okoljih. Pišite nam za več informacij.