Co přináší tzv. druhá vlna Wi-Fi?

Druhá vlna 802.11ac přichází a s ní spojená technologie MU-MIMO (Multi-User, Multiple Input Multiple Output), tedy víceuživatelský vícenásobný vstup a výstup, představuje jedno z největších vylepšení technologie Wi-Fi, které jsme dosud viděli, a má potenciál výrazně zvýšit propustnost bezdrátové sítě a způsobit obrovský rozdíl ve vysokokapacitních sítích s vysokou hustotou.

Namísto zvýšení rychlosti jediného klienta Wi-Fi zlepšuje MU-MIMO celou síť a zlepšuje výsledky dokonce i pro nepodporovaná zařízení.  

Předchozí bezdrátové standardy a technologie významně zvýšily rychlost přenosu dat, ale až dosud se to týkalo vždy jen jednoho uživatele v daný okamžik. Například SU-MIMO (Single-User MIMO) v technologii 802.11n umožňuje až čtyři datové proudy, které lze současně odesílat a přijímat mezi jedním uživatelem a přístupovým bodem.

MU-MIMO v technologii 802.11ac však umožňuje přístupovým bodům současně odeslat jeden či více datových proudů více uživatelům, což má větší vliv na celou síť.

Vizualizace způsobu práce MIMO

Představte si čekání ve frontě na vstup na nějakou akci, kde jsou čtyři různé vchodové dveře. Čekací fronta představuje přístupový bod, lidé jsou data a dveře znázorňují přijímače, tedy klienty Wi-Fi.

Bez MIMO může v jeden okamžik vstoupit jedněmi dveřmi (Wi-Fi zařízení) náhodný počet lidí (dat). Tyto dveře se poté zavřou a další skupina může vstoupit jinými dveřmi (jiné Wi-Fi zařízení).

To není nejlepší přístup, protože v jeden okamžik jsou otevřené jen jedny dveře (Wi-Fi zařízení), takže to snižuje rychlost, s jakou mohou lidé (data) čekající ve frontě (přístupového bodu) vstupovat.

Při použití MIMO existují čtyři velké čekací fronty (čtyři datové proudy) vedoucí až ke vchodu na akci a se čtyřmi různými dveřmi. Každá čekací fronta představuje datový proud a skupina front dohromady znázorňuje přístupový bod. Opět platí, že čtyři dveře znamenají přijímače dat, tedy klienty Wi-Fi.

Pokud používáte SU-MIMO, může z každé ze čtyř čekacích front (datových proudů) vstoupit náhodný počet osob (dat) jen do jedněch dveří (Wi-Fi klient), které zůstávají otevřené celou dobu. Zvyšuje to rychlost v každé čekací frontě na akci, ale stále to ještě neznamená použití všech čtyř dveří.

V režimu MU-MIMO mohou lidé (data) z každé čekací fronty (datové proudy) současně vstupovat všemi dveřmi. Všichni vstupují rychleji, protože každá fronta prochází jinými dveřmi.

Nezapomeňte, že nyní MU-MIMO funguje jen pro připojení downlink: například z přístupového bodu do telefonu, notebooku a dalších zařízení Wi-Fi. Zařízení se tedy stále musejí dělit o vysílací čas při vysílání směrem k přístupovému bodu. Je to podobné tomu, že lidé (data) ze všech čekajících front (datové proudy) vstupují současně do všech dveří (Wi-Fi zařízení), ale při odchodu (odesílání k přístupovému bodu) jsou otevřené střídavě vždy jen jedny dveře.

Pomáhá s hustotou i kapacitou

Technologie Wi-Fi vždy měla problémy s hustotou a kapacitou, a to zejména v malém a přeplněném pásmu 2,4 GHz. Použití standardu 802.11n a 802.11ac v pásmu 5 GHz pomáhá tím, že je k dispozici mnoho dalších kanálů a větší přenosové rychlosti.

MU-MIMO však celý proces podporuje ještě víc, protože dokáže obsloužit více zařízení současně. Vede to ke zvýšené propustnosti, uvolňuje to více vysílacího času a umožňuje to přístupovým bodům obsloužit větší skupiny přístrojů.

Je důležité si všimnout, že MU-MIMO dokáže zvýšit propustnost bez nutnosti spojit kanály, ačkoli lze tuto technologii využít s libovolnou šířkou kanálu. U standardu 802.11n je možné spojit dva 20MHz kanály nehledě na použití SU-MIMO, což umožňuje přenos více dat najednou.

Tyto 40MHz kanály mohou být přijatelné v pásmu 5 GHz, kde je větší frekvenční prostor, ale prakticky nepřichází v úvahu v malém a přeplněném pásmu 2,4 GHz. S první vlnou standardu 802.11ac je možnost používat 80MHz kanály v pásmu 5 GHz, opět s nebo bez SU-MIMO. Nyní, s druhou vlnou, se toto číslo opět zdvojnásobuje a poskytuje šířku kanálů až 160 MHz, které lze použít v režimech SU-MIMO, MU-MIMO nebo bez nich.

Možná nebudete chtít využívat 160MHz kanály, protože výrazně snižují počet kanálů, které lze použít v pásmu 5 GHz, ale mohli byste pro účely zvýšení propustnosti zvážit použití alespoň 40MHz nebo 80MHz kanálů.

Nevyžaduje pokročilá zařízení

Technologie SU-MIMO potřebovala podporu u koncových uživatelských zařízení i u přístupových bodů a zahrnovala více antén. Kromě toho, aby klient mohl dostat více souběžných proudů, muselo docházet ke zpracování signálu.

Čím více antén a datových proudů zařízení podporuje, tím je větší, dražší a vyžaduje více energie, což je důvodem, proč mnoho koncových uživatelských řešení stále využívá jeden datový proud. To však není problém technologie MU-MIMO, protože klient není ten, kdo zpracovává signál, a toto břemeno leží na přístupovém bodu.

Přestože MU-MIMO stále vyžaduje, aby kromě přístupového bodu podporovalo tuto technologii také koncové zařízení, může mít jen jednu anténu a stále může být jeho datový proud obsluhovaný současně s ostatními řešeními.

Největší rozdíl u technologie MU-MIMO je však vidět, když existují zařízení, která podporují méně datových proudů, oproti těm, jež jich podporují více. Například přístupový bod MU-MIMO se čtyřmi datovými proudy bude posílat data stejnou rychlostí, jako by je posílal přístupový bod SU-MIMO se čtyřmi datovými proudy. MU-MIMO v této situaci nijak přímo nepomůže. Přístupový bod by nebyl schopen obsloužit další klienty.

Nevyžadování klientů s více anténami také pomáhá v zavádění MU-MIMO ve veřejných přístupových bodech Wi-Fi. SU-MIMO se nevyskytuje v přístupových bodech tak hojně, jako tomu pravděpodobně bude u technologie MU-MIMO, protože novější technologii pravděpodobně podpoří více zařízení díky nižším nárokům. Můžeme tedy v podstatě očekávat zlepšení výkonu veřejných sítí Wi-Fi s tím, jak bude tuto technologii obsahovat více řešení.

Přestože MU-MIMO vyžaduje podporu jak ze strany přístupových bodů, tak i koncových zařízení, budou starší a jednodušší klienti bez této podpory...

Tento příspěvek vyšel v Computerworldu 5/2016. Oproti této on-line verzi je obsáhlejší a přináší další poznatky a tipy, které lze využít při praktické implementaci u vás ve firmě.

Časopis (starší čísla i předplatné těch nadcházejících) si můžete objednat na adrese našeho vydavatelství.