Сучасні бездротові стандарти та їх реалізація

Головна Огляди Сучасні бездротові стандарти та їх реалізація

04.06.2020

Новий стандарт Wi-Fi-802.11ax пропонує цілу низку інноваційних технологій, що оптимізують та розширюють можливості передавання даних у бездротових середовищах. А точки доступу FortiAP U431F та FortiAP U433F забезпечують стабільне передавання даних на максимальних швидкостях.

Технології Wi-Fi постійно удосконалюються. Перший стандарт 802.11b був прийнятий у 1999 році та мав максимальну швидкість передавання даних 11 Мбіт/с. За кілька років 802.11a/g зі швидкістю до 54 Мбіт/с, а ще пізніше – 802.11n із революційними технологіями MIMO й агрегацією каналів, завдяки чому вдалося досягнути швидкостей до 600 Мбіт/с. Із виходом стандартів 802.11ac/ad швидкості передавання даних наблизилися до 7 Гбіт/с, однак, як і раніше, реальні показники продуктивності залишаються набагато нижчими, аніж заявлені.

Восени 2018 року компанія Wi-Fi Alliance вперше представила нову версію стандарту Wi-Fi-802.11ax (Wi-Fi 6), що має вирішити проблеми зі швидкістю доступу у високонавантажених мережах.

Технологія OFDMA

Одна з основних проблем Wi-Fi-мереж — нестача частотного спектра під час претендування на нього великої кількості користувачів. Для вирішення цієї проблеми використовують технологію OFDMA (множинний доступ з ортогональним частотним розподілом каналів), яка покращує роботу Wi-Fi завдяки більш ефективному використанню спектра радіочастот. OFDMA — це вдосконалена версія технології OFDM, що використовувалася в стандарті 802.11ac. Вона дає змогу розділити радіоканал на «підканали», що зменшує затримку доставлення пакетів для кожного користувача окремо.

Модуляція 1024-QAM

Щільність розміщення переданої інформації в частотній смузі також визначає ефективність її використання. Wi-Fi 6 підтримує модуляцію 1024-QAM, що дає змогу збільшити кількість біт інформації, яка передається в розрахунку на 1 Гц частотного діапазону. Це сприяє зростанню швидкості передавання даних приблизно на 25 %, як порівняти з 802.11ac, але тільки тоді, коли з огляду на якість каналу (чутливість приймача) дійсно є можливим застосування цієї технології.

Надійне приймання сигналу

Збільшено тривалість передавання символів OFDM — із 3,2 мс до 12,8 мс, а також тривалість передавання контрольної суми кожного символу. Контрольна сума (Cyclic Prefix) містить кінець символу OFDM, який додається до початку корисного інформаційного навантаження, — це забезпечує необхідний інтервал для захисту від міжсимвольних перешкод і підвищує надійність приймання завдяки тому, що контрольну суму за необхідності можна використовувати для ідентифікації символу.

Прозоре спілкування

Коли зони покриття декількох точок доступу перетинаються, вони заважають одна одній передавати дані. Це відбувається через те, що в мережі Wi-Fi доступ до середовища реалізований відповідно до механізму CSMA/CA, а саме: будь-який пристрій періодично «слухає» частоту. Якщо вона зайнята, передавання даних відкладається та частота прослуховується знову через деякий час. Отже, чим більше девайсів користувачів є під’єднаними до мережі, тим більше кожному з них доводиться чекати своєї черги на передавання даних. Якщо поряд із користувачем є інша точка доступу, прослуховування частоти покаже, що середовище передавання зайняте і передавання даних не почнеться.

За допомогою Wi-Fi 6 бездротові пристрої навчилися «спілкуватися» між собою більш прозоро. Через використання BSS ID тоді, коли різні радіопередавачі точок доступу передають їх одним і тим самим каналом, радіоприймачі пристроїв користувачів, що підтримують стандарт 802.11ax, можуть розпізнавати BSS — базовий набір служб бездротових мереж. Якщо «колір» кадру (BSS ID) однаковий, кадр приймається, якщо ні — кадр не враховується та відкидається.

Технологію MU-MIMO покращено

Крім логічного маркування «свій-чужий», Wi-Fi 6 може поділити клієнтів просторово.

Технологія MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) була представлена вже у Wi-Fi 5 Wave 2, але тільки з підтриманням чотирьох одночасних підключень у режимі передавання, тоді як Wi-Fi 6 підтримує не лише одночасне передавання, а й одночасне приймання сигналів вже від восьми користувачів. Це дає змогу в чотири рази збільшити теоретичну максимальну пропускну здатність. Точки, що підтримують MU-MIMO, також забезпечують більш якісне оброблення сигналів, ніж точки доступу з SU-MIMO. Вони передають кінцевим пристроям системну інформацію про керування сигналом, що дає змогу регулювати MU-MIMO-трафік, який передають користувачі.

Механізм TWT

Дедалі більше пристроїв, підключених до бездротових мереж, належать до IoT. Тому в Wi-Fi 6 був закладений механізм, завдяки якому можна скоротити енергоспоживання пристроїв і зменшити кількість конкурентів за середовище передавання в кожний окремий момент часу. Цей механізм дістав назву TWT (target wake time). Він дає змогу точці доступу визначати конкретний час для доступу окремих пристроїв до бездротової мережі. Теоретично це означає, що IoT і мобільні пристрої можуть залишатися вимкненими впродовж тривалого часу — навіть днів або тижнів — для економії заряду акумулятора. Механізм TWT також допомагає оптимізувати ефективність використання спектра завдяки зменшенню затримок і «накладень» сигналу між пристроями.

Найсучасніші точки доступу

Fortinet розробила точки доступу серії FortiAP U431F та FortiAP U433F, які підтримують стандарт Wi-Fi 6 (802.11ax) та всі вищезазначені технології, WPA3, мають десять внутрішніх або зовнішніх антен, три радіоканали (5 ГГц + 5 ГГц + 2,4 ГГц), загальну пропускну здатність 10Gbps та можуть працювати в режимах Local Bridge, Mesh і Tunnel.

Ці моделі, як і будь-які інші з лінійки FortiAP, мають можливість інтеграції з міжмережевими екранами або системами керування та моніторингу в так звану Fortinet Security Fabric, що забезпечує безпрецедентний захист мережі. Ця концепція використовує протокол FortiTelemetry для об’єднання різного типу систем, індикаторів компрометації та інших інструментів інформаційної безпеки, для збирання інформації, координування дій та реакції на поведінку шкідливих програм будь-де в мережі в режимі реального часу.

Універсальні точки доступу Fortinet призначені для підтримання різноманітних розгортань: від філій, середніх і великих офісів, аж до шкіл, університетів, лікарень, готелів і великих роздрібних магазинів. Це є можливим завдяки тому, що ними можна керувати будь-якими системами керування Wi-Fi Fortinet: FortiGate, FortiWLC і FortiCloud. Окрім централізованого керування та моніторингу трафіку й подій безпеки, ці системи керування також дають змогу об’єднувати точки доступу між собою в поле безшовного роумінгу Wi-Fi, завдяки чому користувачі можуть перемикатися до найближчих до них точок доступу з кращим сигналом автоматично, без роз’єднань.

Ще однією відмінністю точок доступу Fortinet є можливість використовувати стосовно них інструменти планування FortiPlanner, які допоможуть оптимально розмістити їх на об’єктах, забезпечуючи найкраще покриття, а також онлайн-сервіс FortiPresence, що надає дані щодо розміщення та місцезнаходження користувачів, під’єднаних до мережі Wi-Fi, дає змогу слідкувати за їх переміщенням, виявляти найбільш чи найменш активні зони, і в такий спосіб корегувати й оптимізувати покриття Wi-Fi.

Точки доступу FortiAP U431F та FortiAP U433F виконують широкий спектр дій щодо мереж Wi-Fi, підтримують найновіші бездротові стандарти та технології інформаційної безпеки, а також забезпечують стабільне передавання даних на максимальних швидкостях.

Рішення доступні для тестування. Із запитами щодо продуктів Fortinet звертайтеся на fortinet@erc.ua