Свои 5 копеек: Wi-Fi сегодня и завтра
Смартфоны или планшеты сегодня можно видеть на каждом рабочем месте. Это столь же неотъемлемый его атрибут, как когда-то — авторучка, карандаш и бумага. Причем число мобильных устройств быстро растет, продолжается и развертывание корпоративных облачных сервисов. По информации Gartner, более половины мобильных данных передается по Wi-Fi. Как ожидается, с 2015 по 2018 годы их объем вырастет с 52 до 173 млн. Тбайт. Этот рост должен сопровождаться надежными сервисами беспроводной сети. Сможет ли сетевая инфраструктура предприятий поспеть за этими стремительными изменениями? И станет ли, наконец, офис действительно беспроводным?
На самом деле понятие это достаточно условное, ведь развертывание сети Wi-Fi только увеличивает значимость грамотно спроектированной кабельной инфраструктуры для подключения точек доступа, принтеров, ПК, камер видеонаблюдения, серверов, NAS и сетевого оборудования.
По данным проведенного IDC в 2017 году глобального опроса малых предприятий (менее 50 сотрудников), 30% респондентов впервые развернули сеть Wi-Fi, 36% модернизировали ее для повышения производительности, 34% опробуют новые сценарии использования Wi-Fi (сервисы для гостей и клиентов, новые источники прибыли), для 18% ключевой фактор — гибкие возможности проведения совещаний и пр.
Между тем перспективы «беспроводного офиса» периодически обсуждаются на страницах отраслевой прессы как минимум лет десять. Появившиеся за последний год услуги и продукты, новые беспроводные стандарты, популярность концепции BYOD придают этой теме новое наполнение, а пользователи получают новые возможности. Тем временем IEEE неустанно работает над новыми стандартами 802.11 Wi-Fi, количество которых скоро превысит число букв в алфавите.
Стандарты Wi-Fi
Хотя 802.11ac Wave2 много обещает, достичь даже половины от заявленной скорости будет крайне сложно. Нужно также понимать, что максимальная скорость передачи данных при максимальной ширине канала — это утопия.
Сети стандарта 802.11ac
Сейчас в компаниях возлагают надежды на беспроводные сети стандарта 802.11ac, а в некоторых отраслях, например, в гостиничном бизнесе, они внедряются ускоренными темпами, что обусловлено необходимостью обслуживания большего количества устройств, облачных приложений и доставки мультимедийного контента в Netflix, поддержки сервисов Amazon Prime и им подобных. Этого хочет клиент, который всегда прав. Поэтому Wi-Fi в отелях должен быть на высоте и радовать постояльцев гигабитными скоростями.
Увеличение скорости передачи данных (Мбит/с) в сетях Wi-Fi.
Wave 2 и технология MU-MIMO
С появлением стандарта 802.11ac Wave 2 с впечатляющими скоростями передачи данных многие вендоры посчитали использование дополнительных пространственных потоков и поддержку многопользовательского режима MIMO отличным решением. Однако, что, несмотря на значительные улучшения, достигнутые в стандарте 802.11ac Wave 2, в реальной практике при развертывании беспроводных сетей скачок производительности оказался не столь значительным, как при переходе с 802.11n на 802.11ac.
Для увеличения пропускной способности в 802.11ac применяются оптимизированные механизмы модуляции и передачи, расширение канала (Channel Bonding), до 4 пространственных потоков. Теоретически скорость в разы должна превышать показатели 802.11n, но на практике это недостижимо. Максимальный бонус — удвоение скорости 802.11n в Wave 1. А вот в Wave 2 она уже почти втрое выше.
Отличия 802.11ac Wave 1 и Wave 2
Еще одна «фишка» — динамическое изменение диаграммы направленности, означающее, что зона покрытия точки доступа может подстраиваться под текущее расположение клиентов. А технология MU-MIMO в Wave 2 позволяет разбить полосу частот на «подканалы» и параллельно передавать по ним данные. Итог — эффективное использование полосы частот в сетях с большим числом клиентов.
Традиционный беспроводной маршрутизатор и маршрутизатор с технологией MU-MIMO, поддерживающий одновременное подключение большого числа устройств.
Как же «поймать волну»? Многое зависит от вашей пользовательской базы. Хотя за счет использования технологии MU-MIMO (multi-user multiple-input, multiple-output) переход на стандарт Wave 2 должен обеспечить заметное увеличение скорости передачи данных и улучшение производительности сети при большом числе пользователей, как обычно, на практике это получается не всегда.
Без правильного сочетания устройств преимущества будут незначительными. Устройства конечных пользователей должны поддерживать MU-MIMO, что дает более быстрые соединения. Но при развертывании беспроводной сети с низкой плотностью пользователей, оптимизированной по покрытию, пользователи практически не заметят улучшений по сравнению с точками доступа 802.11ac Wave 1. А если среди сотрудников есть пользователи устройств, не поддерживающих MU-MIMO, то при отсутствии средств подавления помех общая производительность сети снижается.
В беспроводных точках доступа стандарта 802.11ac Wave 2 — NWA1123-AC HD, NWA5123-AC HD и WAC6303D-S от Zyxel — применяется специальная технология формирования диаграммы направленности сигнала, которая обеспечивает увеличение скорости передачи данных для всех клиентских устройств, в том числе и не поддерживающих MU-MIMO. Встроенные фильтры снижают влияние помех от сотовых сетей 3G/4G.
Для преодоления данной проблемы некоторые точки доступа Wave 2 используют технологию нового поколения для формирования диаграммы направленности сигнала. Их также оборудуют смарт-антенной, устраняющей наложение сигналов Wi-Fi в одном канале сильно загруженной беспроводной сети. Благодаря этим технологиям данное оборудование востребовано клиентами. Точки доступа Wave 2 составляют в России около 60% продаж всех точек доступа корпоративного класса ведущих брендов.
По прогнозу Dell«Oro, к 2020 году оборудование 802.11ac окончательно вытеснит устройства прежнего поколения.
Несмотря на прогресс в том, как сети Wi-Fi справляются с постоянно растущими потребностями в увеличении скорости и поддержкой растущего числа устройств, MU-MIMO просто физически не может решить все проблемы. Однако в недавнем исследовании было показано, что технология интеллектуальных антенн эффективно справляется с совмещением каналов. В некоторых случаях она дает 70% средний прирост совокупной пропускной способности по сравнению с прежними точками доступа в одной и той же среде при одинаковых условиях. Появляются инструменты для мониторинга покрытия Wi-Fi и «пользовательского опыта» в реальном времени. Если Wi-Fi станет основным средством коммуникаций на рабочем месте, то такие инструменты необходимы.
Помехи в эфире
Предприятия сталкиваются с еще одним серьезным препятствием, уже многим знакомым по частотам 2,4 ГГц, используемым точками доступа 802.11b/g/n и клиентскими устройствами прежнего поколения. В настоящее время в спектре 5 ГГц становится все более острой проблема помех, когда две или более точек доступа или другие устройства работают по одному и тому же каналу.
Когда это происходит, точки доступа мешают друг другу общаться с подключенными устройствами, что часто приводит к снижению производительности или потере соединения. Оборудование 802.11ac и 802.11ac Wave 2 работает исключительно в спектре частот 5 ГГц, и увеличение скорости передачи данных достигается за счет расширения канала. Это как на автомагистрали, когда добавляют еще несколько полос, чтобы увеличить ее пропускную способность.
Вероятность возникновения проблем с каналом в корпоративной среде достаточно высока. Помехи от сотовых сетей также могут помешать передаче в сети Wi-Fi. Чтобы улучшить работу Wi-Fi, вводится новый стандарт или группа стандартов 802.11 под названием «mobility enhancements». Основное внимание в этой инициативе уделяется улучшению опыта построения сетей для более быстрой и устойчивой связи. Эти усовершенствования предоставляют поставщикам услуг и предприятиям ряд инструментов для сетей Wi-Fi, которые уже опробованы в сотовых сетях.
Новые стандарты и методы управления
Различные новые стандарты касаются быстрого установления соединения (802.11ai), переадресации вызова (802.11r в сочетании с 802.11ai) и балансирования нагрузки (802.11k/v). Многие ведущие производители уже используют стандарт 802.11r, чтобы устройства могли перемещаться от одной точке доступа к другой (бесшовный роуминг).
Среднегодовой рост управляемой из облака инфраструктуры WLAN в период с 2013 по 2018 годы составит 38,8%. Оборот рынка инфраструктурных и платформенных облачных сервисов достигнет в текущем году 32 млрд. долларов при 35% росте. К 2018 году 60% предприятий переведут не менее половины своей инфраструктуры на облачные платформы. Источник — IDC.
Чтобы упростить процесс модернизации и управление беспроводными сетями, предприятия обращаются к облачным сервисам и платформам. Хотя поначалу управление инфраструктурой в облаке вызвало немало скептицизма, предприятия теперь используют эту стратегию. По прогнозу IDC, уже в 2018 году 60% из них переведут по меньшей мере половину своей инфраструктуры на облачные платформы, а объем рынка управляемой из облака инфраструктуры беспроводных локальных сетей вырастет на 38,8%. Для сравнения, прогноз роста рынка инфраструктуры WLAN в целом составляет 11%.
Определенные надежды возлагаются и на искусственный интеллект. Сетевая инфраструктура, которая может собирать аналитические данные, сама принимает решения на их основе и исполняет их, могут получить распространение уже в 2018 году. Ключом к этому является облако, поскольку оно позволяет хранить и обрабатывать данные централизовано.
От 802.11аc к 802.11ax
Для пользователей стандарт 802.11ac Wave 2 означает значительное увеличение производительности и пропускной способности беспроводной сети, а новые функции, включая MU-MIMO, позволяют большему количеству устройств одновременно взаимодействовать с точкой доступа. 802.11ac Wave 2 может в четыре раза повысить производительность и обеспечить гораздо лучший опыт для пользователей. Конечно, если их смартфоны его поддерживают.
Рост числа пользователей смартфонов (млрд.) в мире по данным eMarketer.
Корпоративный сектор только начинает развертывать технологию 802.11ac Wave 2. Точки доступа, использующие 802.11ac Wave 2, постепенно становятся стандартом де-факто для предприятий, а впереди уже новый стандарт 802.11ax, который обещает сокращение конкуренции за канал и использует опыт построения сетей сотовой связи.
Не за горами тот день, когда производители начнут готовиться к производству устройств 802.11ax. Спецификации 802.11ax содержат впечатляющий набор изменений которые касаются самих принципов работы Wi-Fi, обещают качественные изменения, а не просто представляют собой очередное усовершенствование.
Эволюция Wi-Fi.
802.11ax предполагает значительное увеличение покрытия сети и ряд новых функций. Ключевая технология 802.11ax — ортогональный множественный доступ с частотным разделением каналов (OFDMA). В 802.11ax MIMO выходит на следующий уровень — MIMO-OFDM. Это технология передачи, которая, по сути, позволяет нескольким устройствам совместно использовать не только одну точку доступа, но и тот же самый канал Wi-Fi.
Потенциальный объем рынка оборудования 802.11ax (в млн. устройств) в разных регионах по данным MarketsandMarkets Analysis.
Технология MIMO-OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением) будет способна создавать большую «трубу» для доставки больших объемов данных. Это значительно увеличит пропускную способность по сравнению с 802.11ac. OFDM уже используется в LTE и более ранних стандартах Wi-Fi.
Статистика показывает, что 802.11ax должен обеспечить четырехкратное увеличение скорости по сравнению с 802.11ac на границе сети, в четыре раза вырастет и емкость сети. Лабораторные испытания показывают, что в 802.11ax достигаются максимальные скорости 10,53 Гбит/с. Еще одно преимущество 802.11ax — развертывание сетей Wi-Fi с высокой плотностью.
802.11ax — очередное крупное обновление для сетей Wi-Fi (источник — Intel). Он является преемником 802.11ac и обеспечит вчетверо большую пропускную способность.
По оценкам аналитиков, к концу 2022 года чипсеты стандарта 802.11ax будут составлять более четверти всех поставок чипсетов Wi-Fi. Ожидается, что 802.11ax найдет применение в новых приложениях Wi-Fi, таких как видео UHD и среды с высокой плотностью пользователей Wi-Fi. 802.11ax также нацелен на решение проблем взаимодействия между точками доступа. Это должно улучшить работу пользователей в переполненных спектрах частот.
Хотя стандарт 802.11ax кажется серьезной эволюцией, он предполагает обратную совместимость, так что предприятия могут продолжать развертывание сетей 802.11ac. Можно ожидать также изменений в механизмах коммутации для поддержки большего количества устройств, изменений в требованиях к PoE для новых точек доступа.
Решить проблемы с пропускной способностью Wi-Fi должны были последующие разновидности стандарта Wi-Fi: IEEE 802.11ac Wave1 и IEEE 802.11ac Wave2. Первый, Wave1, обеспечивает пропускную способность до 1300 Мбит/с, но принципиально не отличается от базовой версии. А вот IEEE 802.11ac Wave2 оказался намного более интересен. Помимо скорости до 2600 Мбит/с в IEEE 802.11ac Wave2 используется технология MU-MIMO (мульти-юзер, мульти-инпут, мульти-аутпут), или переводя на русский, технология позволяет повысить емкость сети и обеспечить высокими скоростями передачи данных намного большее число пользователей, подключенных к Wi-Fi сети
Тем не менее, Wi-Fi сетей становится все больше, и они в том числе выполняют вспомогательную функцию по обеспечению интернетом мобильных пользователей. Ведь как бы не старались операторы сотовой связи, обеспечить реально высокоскоростной доступ по технологии 4G они могут только при очень малом числе подключенных абонентов. Поэтому в любых бизнес-центрах, где много сотрудников выходящих в мобильный интернет, на эту технологию можно не надеяться. Выручат только Wi-Fi сети.
Почему нам не обойтись без IEEE 802.11ac Wave2?
Второе, технология BYOD диктует нам свои правила — беспроводных пользователей будет всё больше. А это значит одно — всем им придется обеспечить высокоскоростное подключение. И тут уже кроме IEEE 802.11ac Wave2 у нас вариантов не остается. Поэтому, если вы планируете в ближайшие год-два развитие собственной Wi-Fi сети, то не поленитесь посчитать: возможно, уже сегодня выгоднее вложиться в оборудование нового поколения, чтобы потом не тратить деньги на модернизацию!
Скорее всего, это не потребует замены слаботочной кабельной проводки, хотя новые точки доступа могут потребовать питания 802.3at PoE+. Не помешает пилотный проект и тестирование беспроводной сети с конкретными приложениями и клиентами.
А как вы считаете, готова ли технология Wi-Fi к тому, что называют полностью мобильной офисной средой, или нужно подождать еще пару лет?
