Cesta k 600megabitové Wi-Fi

Ratifikace standardu 802.11n proběhla už poměrně dávno a zprávy ohlašující velké skoky ve schopnostech sítí WLAN také, zdá se, poněkud utichly. Sítě WLAN se ale přesouvají mimo svět pouhých dat a stávají se plně propracovanou síťovou platformou.

Cesta k 600megabitové Wi-Fi


Co je pro mnohé uživatele působivější než možnost bezdrátově vysílat video datovými proudy ze serveru v domácí kanceláři do 56" televizoru? Nebo se procházet po své firmě a přitom telefonovat – a vzápětí automaticky přesměrovat hovor z celulární sítě do sítě WLAN kvůli výrazně lepšímu signálu? Vše je možné díky standardu 802.11n – složité technologii, která umožňuje pohodlí, na kterém budeme časem závislí.

Ačkoli ratifikace již proběhla, zmíněný standard se stále vyvíjí – nikoli tedy samotná specifikace, ale zařízení, jež jsou schopná lépe využít její výhody. Z větší části už začínají odpovídající technologie dohánět vše, co je popsané ve specifikaci, ale než zařízení opravdu dosáhnou maximálních možností daných standardem 802.11n, uplynou ještě roky. Podívejme se na několik klíčových technologických vylepšení 802.11n a jak je využívají existující technologie.

MIMO
MIMO (neboli vícenásobný vstup a vícenásobný výstup) je pravděpodobně první věcí, která vás napadne, když se mluví o vylepšení ve standardu 11n. Je to jeho nejviditelnější a nejdiskutovanější technologie. MIMO používá složitou radiofrekvenční (RF) techniku, která umožňuje přenos více datových proudů přes jeden kanál s využitím stejné šířky pásma použitelné jen pro jeden datový proud ve standardech 802.11a/b/g.

Dva datové proudy přenesou dvojnásobek dat. Tři datové proudy přenesou trojnásobek dat. To je také důvod, proč mají přístupové body 11n (AP) více antén než starší modely a/b/g. Pro každý datový proud je potřebná nejméně jedna anténa, ale pamatujte, že ne každá musí být použita pro data, takže maximální počet datových proudů je omezen na počet antén v přístupovém bodu, ale není mu nutně roven.

To je jedna z oblastí, kde technologie dohání teorii. Specifikace 802.11n umožňuje až čtyři datové proudy. V současnosti dostupná zařízení využívají zpravidla jen dva datové proudy, ale na trh se dostávají i produkty zohledňující i tři. Přístupové body pracující se čtyřmi datovými proudy jsou však stále výjimkou.

K plnému využití výhod zvýšené propustnosti musí být také klienti schopni použít stejný počet datových proudů jako přístupové body – a v tomto směru klientské adaptéry stále trochu zaostávají za přístupovými body. Tříproudové adaptéry je dnes přes komerční kanál stále těžké sehnat.

Sdružování  kanálů (channel bonding)
Takzvané sdružování kanálů dělá to, že vezme dva existující kanály WLAN a seskupí je dohromady do podoby jediného kanálu se dvojnásobnou šířkou pásma. Ta je v zásadě ekvivalentem dvojnásobné propustnosti.

V pásmu 5 GHz jsou seskupené sousední kanály, například 36 a 40. V pásmu 2,4 GHz, kde jsou k sobě blíže, jsou ty seskupené od sebe odděleny více kanály, takže je významná část spektra použita pro službu jednoho seskupeného kanálu.

Sdružování kanálů je již široce využíváno. I když je technologie efektivní v obou frekvenčních rozsazích, nebývá někdy doporučována pro pásmo 2,4 GHz, neboť pracuje s velkou částí existujícího spektra a může způsobit interference s infrastrukturami sousedů. Chcete-li mít jistotu, použijte seskupování kanálů v pásmu 5 GHz.

Uznání bloků (block acknowledgements)
Takzvané uznávání bloků je využívaná metoda pro bezdrátové sítě. Umožňuje odeslat více dat do chvíle, než musí přijímací strana potvrdit uznání dat. To snižuje režii protokolu a efektivně zvyšuje datovou propustnost.

I když zisk propustnosti není tak velký jako v případě MIMO či seskupování kanálů, určitě stojí za to efektivitu dosaženou touto metodou zmínit.

Agregace (aggregation)
Agregace sestavuje data do efektivnějších balení pro přenos v rámci sítě. Má několik podob. Pro velmi malá množství dat kombinuje data, která by původně byla zaslána s využitím více datových paketů, do jednoho paketu.

Velké sady dat, které se nevejdou ani do maximálního povoleného paketu, rozdělí  do více paketů, ale jejich stream zpracuje tak, jako by se jednalo o jeden. Poté použije funkci uznání bloků. I když jsou tyto přístupy zcela odlišné, výsledek je stejný – snížení režie protokolu, což efektivně zvyšuje propustnost dat.

Agregace je důmyslnou technikou specifikace 802.11n, ale uživatel se o ni nemusí starat. Využití je určeno samotným hardwarem a pro koncového uživatele je zcela transparentní. Agregace byla po nějakou dobu dostupná v dodávkách hardwaru kompatibilního s 802.11n, ale podpora obou výše popsaných agregačních technik byla mezi výrobci nekonzistentní. Probíhá zde však změna a většina nového hardwaru už nyní podporuje oba typy.

Krátký ochranný interval (short guard interval)
Ochranný interval je perioda času, která je vložena mezi datové přenosy, aby nedošlo k překryvům mezi nimi. I když je nutností, zůstává ochranný interval v zásadě promarněným časem, což znamená plýtvání šířky pásma. Specifikace 802.11n umožní zkrácení ochranného intervalu na polovinu – odtud tedy pojem „krátký“ ochranný interval.

Tato efektivita může vést až k 11% zlepšení celkového výkonu, ale mějte na paměti, že krátký ochranný interval lze použít pouze při komunikaci přístupového bodu s klientem 802.11n. Pokud bezdrátová síť obsahuje mix klientů využívající specifikace n a jiných, je výkonnostní zlepšení omezeno, protože u všech ostatních klientů bude použit klasický dlouhý ochranný interval. Podpora této funkce ale v komerčně dostupném hardwaru rychle roste.

Formování paprsku (beam forming)
Formování či tvarování paprsku je nepochybně nejsložitější novou technologií představenou ve standardu 802.11n. Ve své nejjednodušší podobě umožňuje měnit podobu paprsku vysílacího zařízení, ať už to je přístupový bod nebo bezdrátový klient, měnit vysílací vzor z antén pro zamíření dat směrem k přijímacímu zařízení.

Vyžaduje to, aby se přístupové body a klienti učili, kde se před použitím této funkce nacházejí. Pokud se ale klienti aktivně pohybují (konec konců mobilita je jedním z typických znaků specifikace 802.11), potom je tvarování paprsku více či méně nepoužitelné.

Vzhledem ke složitosti této techniky je vhodné předpokládat, že většina hardwaru 802.11n na využití této části specifikace ještě čeká. Situace se však mění a některé systémy podnikové třídy začínají tvarování paprsku zahrnovat jako součást sady funkcí. Není však stále jasné, jak efektivním a široce podporovaným se tvarování paprsku stane.

Ačkoli je ve standardu 802.11n obsažena plná specifikace, jde o stále se vyvíjející technologii. Na základě toho bude možné dosáhnout teoretického maxima propustnosti z 54 Mb/s na 600 Mb/s a bylo by nefér si myslet, že k takovému skoku dojde přes noc.

V současné době jsou běžně dostupné systémy WLAN s propustností 300 Mb/s. Na trhu se také začínají objevovat produkty s podporou 450 Mb/s. Bude to však ještě chvíli trvat, než bude dosaženo mety 600 Mb/s. Potom budou možná pro posílení možností sítí WLAN použity ještě sofistikovanější metody, jejichž vývoj právě probíhá. Nechme se překvapit.

Úvodní foto: © rukanoga - Fotolia.com



Vyšlo v Computerworldu 22/2011
Celé vydání k dispozici i elektronicky








Komentáře