В сентябре исполнилось 22 года с появления Wi-Fi, каким мы его знаем — стандарт 802.11b был принят в сентябре 1999 г. Сейчас именно Wi-Fi является наиболее распространенным стандартом для создания каналов подключения устройств к сетям — на него приходится 52% подключений в России, то есть он превосходит в этом плане сотовые сети и кабельные соединения, причем вместе взятые.

История Wi-Fi и актуальность шестой версии стандарта

Стандарт Wi-Fi 6 (802.11ax), принятый в 2019 г., поднимает скорость до 5,8 Гбит/с

За 22 года, прошедшие с момента появления, Wi-Fi прошел значительный путь развития, было принято несколько вариантов этого стандарта. Из наиболее значимых отметим Wi-Fi 4 (802.11n), принятый в 2009 г., предусматривающий увеличение максимальной скорости передачи данных в 9 раз (с 54 до 450 Мбит/с). В 2013 г. был принят Wi-Fi 5 (802.11ac), удваивающий максимальную скорость — она превысила 1 Гбит/с. Наконец, Wi-Fi 6 (802.11ax), принятый в 2019 г., поднимает скорость до 5,8 Гбит/с.

«Wi-Fi 6 работает заметно быстрее Wi-Fi 5 на том же диапазоне радиочастотного спектра, — говорит Денис Рязанов, эксперт по сетевым технологиям Huawei Enterprise. — Как следствие, оборудование Wi-Fi 6 работает на порядок эффективнее и на условную единицу спектра, за условную единицу времени передается большее количество данных». Однако последний вариант стандарта интересен не только этим, но и возможностью подключения большего количества устройств.

Над развитием сегмента беспроводных сетей активно трудятся самые разные компании. В рамках этой статьи для определенности мы будем ссылаться на решения и на видение Huawei. Такой выбор вполне логичен: именно Huawei обладает наиболее развитой экспертизой в построении сетей беспроводного доступа, а также крайне активно сотрудничает с индустриальными альянсами в деле принятия новых стандартов. Сказанное справедливо как для стандартов сотовых сетей, так и Wi-Fi. Например, сейчас специалисты Huawei участвуют в создании Wi-Fi 7, который появится на рынке не ранее 2024 г.

Что нового в ИТ-рельефе?

Количество Wi-Fi-соединений быстро растет. Кроме компьютеров и ноутбуков их используют смартфоны, планшеты, «умные колонки», роботы-пылесосы, smart-телевизоры, бытовые камеры видеонаблюдения, различные датчики и т.д. В домах соединение по Wi-Fi актуально для различной подключаемой «белой бытовой техники» — стиральных машин, кондиционеров/обогревателей, упомянутых «умных пылесосов» и т.д. Даже кофеварки с Wi-Fi становятся нормой! В промышленных решениях — производственных, строительных, офисных, логистических и т.д. — беспроводные соединения используют десятки различных типов устройств: от «умных ворот» и датчиков проникновения до систем видеоаналитики и беспилотных устройств. 

По своим основным особенностям стандарты Wi-Fi 6 и «пятого поколения» сотовой связи очень близки, как и по технологическому базису. Важно, что эти стандарты нельзя рассматривать как конкурентов, они взаимодополняют друг друга. Однако стоит отметить, что Wi-Fi 6 является более экологичным (требуемые мощности сигнала почти на порядок ниже, чем нужны для сотовой сети), а также не требует лицензирования. Это делает решения на его основе доступными в РФ, где сети «пятого поколения» еще не получили частотные диапазоны, а потому на рынке все еще отсутствуют. 

По предварительным данным, к 2023 г. на каждого россиянина будет приходиться по шесть беспроводных подключенных устройств, большинство из которых, как видно, будет использовать Wi-Fi-соединения.

Активное распространение устройств, использующих радиоканалы, приводит к ряду предсказуемых технических проблем: в частотном коридоре, выделенном под связь этого стандарта, становится тесно! При большом количестве устройств, работающих на ограниченной площади, возникает нехватка канальной емкости, кроме того, девайсы начинают создавать помехи друг для друга. Это касается как Wi-Fi, так и, например, сотовой связи.

Предвосхищая такое развитие событий, и стали разрабатывать Wi-Fi 6, который три года назад стал индустриальным стандартом. Крайне важной особенностью новых беспроводных стандартов — как Wi-Fi 6, так и сотовой связи «пятого поколения» — является рачительное отношение к выделенным частотным диапазонам.

Это приводит как к увеличению канальной емкости — рост этого параметра в Wi-Fi 6 по сравнению с Wi-Fi 5 составляет до 400%! — так и к росту стабильности передачи данных в установленных соединениях.

Где актуален новый стандарт

Компания Huawei обладает наиболее развитой экспертизой в построении сетей беспроводного доступа

Сети беспроводного доступа, построенные на Wi-Fi 6, остро актуальны в местах, где высока плотность абонентов со своими гаджетами и инфраструктурных устройств, которым тоже требуется скоростное беспроводное соединение для передачи данных. Это могут быть стадионы и вокзалы, вузовские кампусы и индустриальные площадки, экспоцентры и выставочные комплексы, торговые моллы, логистические терминалы, лечебные учреждения, а также офисы и даже многоквартирные дома.

Рассмотрим, например, современное лечебное учреждение. В нем будет локальная сеть из сотен компьютеров, обеспечивающих работу ИТ-инфраструктуры, периферийных устройств (принтеров, сканеров, считывателей штрих- и QR-кодов и пр.), множество медицинских устройств, требующих широкополосного подключения (например, аппараты МРТ, КТ и т.д.). Заметим, что современное учреждение будет расположено в «умном здании», где работают множество устройств, также требующих подключения — камеры видеонаблюдения и видеоаналитики, системы кондиционирования и отопления, управление освещением и пр. Наконец, в этой же локальной сети будут находиться личные устройства персонала и посетителей, а это могут быть не только смартфоны/планшеты, но и компьютеры, «умные часы», а также прочие гаджеты. Вот и получаем концентрацию девайсов, с которой сетям старых стандартов справиться непросто.

Примеры сетей на Wi-Fi 6

Востребованность нового стандарта была настолько велика, что первые сети на еще не стандартизированном Wi-Fi стали разворачивать за год до его фактического принятия! С официальным принятием стандарта начался настоящий бум: решения на Wi-Fi 6 стали разворачивать в Китае, Корее, Бельгии, США, Южной Африке, Индии, Швейцарии, России и т.д.

Например, Lidl, одна из крупнейших европейских сетей супермаркетов, получила возможность массового внедрения «электронных ценников». Это позволяет просто реализовывать динамическое ценообразование, «на лету» меняя цены на товары, при этом экономя ресурс на замену миллионов ценников в торговых залах.

На производственных мощностях Volkswagen новая беспроводная сеть обеспечила функционирование роботов на конвейерах и на складах, а также работу систем компьютерного зрения, позволяющих автоматизировать распознавание деталей. Современные склады, как показывает практика, крайне заинтересованы в покрытии нового стандарта: беспилотные погрузчики, сканеры и другие средства контроля, работающие на приеме, выдаче и инвентаризации, системы отопления, освещения, управления периметром, видеоаналитики и т.д. — компонентам всех этих систем нужен широкополосный доступ, а систем, как видно, много.

Стадион «Парк Святого Якова» в швейцарском Базеле

На стадионе «Парк Святого Якова», расположенном в швейцарском Базеле, создание покрытия на Wi-Fi 6 позволило обеспечить качественный доступ в сеть болельщикам, собирающимся на спортивные события. Свыше 40 тыс. человек могут отправлять/принимать HD-видео во время спортивных трансляций, что радикально повышает иммерсивность и, как отмечают, способствует созданию нового «пользовательского опыта».

Есть прецеденты и на российском рынке. Например, обеспечение покрытия на Wi-Fi 6 в «Казань-Экспо», охватывающего 143 тыс. кв.м. площадей для выставок и других активностей, позволило произвести «цифровую трансформацию» всего экспоцентра. Теперь в ходе мероприятий экспонентам доступна устойчивая широкополосная связь, позволяющая решать самые разные задачи, например, проводить демонстрацию AR-решений. Десятки тысяч посетителей — а мероприятия на площадке «Казань-Экспо» иногда посещают более четверти миллиона человек! — теперь могут получать стабильную связь, непосредственно с выставок общаясь и ведя живые трансляции в HD. Кроме того, в помещениях работают системы «умного здания», идет видеонаблюдение, трудятся офисные клерки, ведут работу компании, выполняющие монтаж стендов, а им требуются различные логистические услуги — для этих задач тоже нужен широкополосный доступ, причем стабильный.

Заметим, что перечисленные выше решения — и десятки других, уже реализованных — имеют очевидную ценность для бизнеса заказчиков. Клиенты получают новые сервисы и «пользовательский опыт», бизнес-процессы протекают быстрее, экономичней, эффективней и т.д.

Новым решениям — современные компоненты и профильная экспертиза

Важно понимать, что каждое решение с высокой концентрацией устройств, использующих беспроводное соединение, включая перечисленные выше, представляет собой произведение инженерного искусства. Ведь обеспечивать покрытие приходится в условиях сложного городского и/или индустриального рельефа, где есть стены, перекрытия, арматура, провода и прочие элементы, экранирующие, отражающие или искажающие сигнал. Размещение Wi-Fi-роутеров для обеспечения полного покрытия в таких условиях является сложной инженерной задачей. Более того, такая система нуждается в администрировании, мониторинге и развитии, чтобы создаваемое ей покрытие удовлетворяло пользователей и при этом не требовало избыточных финансовых вложений. Новые сети нужно проектировать, учитывая особенности нового стандарта и возможности новых роутеров.

Современные Wi-Fi-роутеры, которые являются основой для построения рассматриваемых нами сетей, представляют собой сложные интеллектуальные устройства. «В новые индустриальные роутеры с поддержкой Wi-Fi 6 от Huawei заложены революционные технологии, например, обеспечивающие общесетевой роуминг, работу «умных антенн», поддержку OFDMA+MIMO, — отмечает Денис Рязанов. — Кроме того, ряд наших моделей санкционно-устойчивы, то есть не содержат компоненты, поставка или использование которых может быть ограничена внешними силами».

Заметим, что сегодня на рынке доступно большое количество бытовых роутеров, обладающих поддержкой Wi-Fi 6, что позволяет развернуть соответствующую сеть даже в квартире — и количество таких хот-спотов быстро растет. В данном случае пользователи тоже получают ряд преимуществ, однако в рамках данной статьи говорим о беспроводных сетях промышленного масштаба и новые возможности для частных пользователей просто постулируем.

Например, некоторые решения Huawei способны очень изящно работать с антенными системами, которые способны адаптивно изменять направленность сигнала для оптимизации связи с устройствами, находящимися в зоне покрытия данного роутера, а также на 20% увеличивают площадь покрытия по сравнению с решениями конкурентов. «Фирменный алгоритм ускорения пакетов Dynamic Turbo гарантирует низкую, не более 10 мс, задержку для наиболее важных задач, — говорит Денис Рязанов. — А интеллектуальный интерфейс, синергия каналов и устройств и возобновляемая передача без потерь, обеспечивают нулевую потерю пакетов при перемещении устройств из одного сегмента сети в другой». Вендор представляет программные решения, позволяющие анализировать ситуацию в зоне беспроводного покрытия в целом, принимая управленческие и технические решения, распознавая хакерские атаки и преодолевая последствия технических сбоев. На практике это позволяет увеличение эффективных метрик создаваемой сети на десятки процентов. «Система интеллектуальной калибровки сигнала повышает производительность сети на 58%», — отмечает Денис Рязанов.

Как видно, простая замена Wi-Fi-роутеров, поддерживающих старые стандарты, на модели, обладающие поддержкой Wi-Fi 6, недостаточна для решения всех технических проблем и для создания новых вариантов пользовательского опыта. Чтобы создавать такие сети, обеспечивать их настройку/ребалансировку и развитие, инженеры должны иметь соответствующую специализацию. Для этого Huawei первым развернул специализированную учебную программу, на которой технические специалисты могут пройти профильное повышение квалификации по направлениям, нужным для работы с Wi-Fi-сетями. Заметим, что таким специалистам нужны не только широкая техническая экспертиза в ИТ, но и знания в области сопредельных индустрий, а также экономики и финансов.

Что дальше?

Решения на Wi-Fi 6 будут активно распространятся, как появляясь на новых объектах, так и замещая имеющиеся сети, созданные на основе более ранних стандартов. Но развитие будет идти не только количественное, но и качественное.

Количество абонентских устройств, промышленных установок и IoT-элементов, поддерживающих Wi-Fi 6, будет расти со все возрастающими темпами. Например, в этом году комплектов для создания таких решений будет выпущено около 193 млн, по оценкам HIS, а в 2022 г. их будет уже более миллиарда, как считают в Wi-Fi Alliance.

Сети, построенные на Wi-Fi 6, способны обеспечивать минимальную задержку сигнала, что позволяет использовать их для разворачивания различных иммерсивных сервисов: автопилотируемого транспорта, промышленных роботов, пользовательских и индустриальных систем, использующих AR/VR, решений телемедицины и т.д. Такие решения способны в самых разных областях радикально менять наш мир, но это уже совсем другая история.