Artykuł pochodzi z wydania: Wrzesień 2023
Obecnie najbardziej rozpowszechnionym standardem Wi-Fi jest jego wersja 5. Na rynku dostępne są też urządzenia zgodne ze specyfikacją Wi-Fi 6 i 6E. Jednak jeszcze nie wszędzie się one upowszechniły. Tymczasem organizacja standaryzująca IEEE kończy prace nad kolejną odsłoną specyfikacji dla bezprzewodowych sieci LAN, Wireless LAN – Wi-Fi 7. Przyjrzyjmy się, jakie nowości przyniesie.
Wi-Fi 7 to komercyjna nazwa standardu IEEE 802.11be, czyli najnowszej wersji bezprzewodowej technologii sieci LAN. Jest on następcą standardów Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) i jego rozszerzenia Wi-Fi 6E, które istnieją na rynku odpowiednio od 2019 r. i 2020 r. Rynkowa premiera nowej technologii zaplanowana jest na przełom 2023 i 2024 roku. Założeniem Wi-Fi 7 jest zapewnienie dużych prędkości dla każdego urządzenia z większą wydajnością, jednak zanim zaczniemy omawiać najnowszy standard, przyjrzyjmy się obecnie wykorzystywanym rozwiązaniom, czyli Wi-Fi 5, 6 i 6E.
> PRZEŁOMOWA TECHNOLOGIA MIMO
Jak wiadomo, sposób działania urządzeń oraz technologie wykorzystywane w sieciach bezprzewodowych Wi-Fi opisane są w standardach opracowanych przez grupę roboczą Wi-Fi Alliance, a zatwierdzonych przez międzynarodową organizację IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), która to już w 1994 r. stworzyła standard technologii bezprzewodowych transmisji danych 802.11. Do celów transmisji danych zaadaptowano wówczas częstotliwość 2,4 GHz, która miała tę zaletę, że może być używana na całym świecie przez nielicencjonowane urządzenia radiowe. Jednak zbyt niska prędkość uzyskiwana przez pierwszą odsłonę standardu 802.11 wynoszącą od 1 do 2 Mb/s sprawiła, że technologia ta nie przyjęła się na rynku. Zyskała ona dopiero na popularności w 1999 r., wraz z pojawieniem się standardu 802.11b. Zgodne z nią urządzenia pozwalały bowiem na transmisję danych z akceptowalną wówczas szybkością dochodzącą do 11 Mb/s.
W kolejnych latach pojawiały się kolejne usprawnienia standardów z rodziny 802.11. Chyba najbardziej znanym i popularnym był 802.11n, który zadebiutował na przełomie 2008 i 2009 r. Wówczas pojawiła się też technologia MIMO (ang. Multiple Input, Multiple Output). To dzięki niej możliwe stało się zwiększenie szybkości transmisji danych do 300 Mb/s przy wykorzystaniu pasma częstotliwości 5 GHz i 150 Mb/s przy użyciu pasma 2,4 GHz w wypadku wykorzystania przez urządzenia kanału o szerokości 20 MHz. W specyfikacji przewidziano też wykorzystanie kanału o szerokości 40 MHz, co pozwala na podwojenie maksymalnych prędkości transmisji odpowiednio do 600 Mb/s i 300 Mb/s w dwie strony (300 i 150 Mb/s w jedną stronę, np. od notebooka do routera). Urządzenia zgodne z 802.11n mogły też wykorzystywać wiele kanałów transmisyjnych do stworzenia jednego połączenia, co dodatkowo pozwalało podwoić dostępną prędkość transmisji.
Główną ideą technologii MIMO jest połączenie wymiaru czasowego przesyłu sygnału z wymiarem przestrzennym (tzw. efekt zwielokrotniania przestrzennego – ang. spatial multiplexing), co osiąga się przez rozmieszczenie kilku, w wypadku standard 802.11n dwóch, anten w różnych miejscach w przestrzeni. Strumień danych w nadajniku jest tutaj dzielony na dwie części – jeden z nich trafia do jednej anteny, drugi do drugiej. Każdy z nich opatrywany jest własnym kodem czasowo-przestrzennym STC (ang. Space-Time Code) zawierającym informacje, kiedy i z której anteny został wysłany, tak aby odbiornik mógł go zidentyfikować.
Następnie sygnały z każdej anteny nadawczej trafiają kilkoma różnymi drogami, a przez to w różnym czasie, do obu anten odbiornika. Część z tych sygnałów trafia bezpośrednio po prostej drodze, a część z pewnym opóźnieniem po odbiciu się od ścian czy innych napotkanych przeszkód. Zjawisko to nazywa się wielościeżkowym rozchodzeniem się fal radiowych (ang. multipass propagation) i w większości wypadków jest zjawiskiem niekorzystnym, zakłócającym transmisję. Jednak w technologii MIMO każda z tych dróg rozchodzenia pełni funkcję swoistego kanału transmisyjnego. Z kolei anteny w odbiorniku oddalone są od siebie o około 12 cm, tak aby nie odbierały nakładających się na siebie wiązek. Odległość ta to połowa długości fali dla pasma 2,4 GHz, a wynika z fizyki rozchodzenia się fal. Takie rozmieszczenie anten umożliwia rozpoznawanie sygnałów pochodzących z różnych kierunków poprzez różnicę w czasie odbioru fali. Zawarty kod STC pozwala zaś złożyć sygnały elektronice karty sieciowej lub routera w jedną całość.
[…]
Marcin Bieńkowski
Autor jest niezależnym dziennikarzem zajmującym się propagowaniem nauki i techniki.
