Rychlá Wi-Fi a stabilní připojení, to je nový standard Wi-Fi 6 | E15.cz
Partnerem projektu je Cisco

Stabilní a rychlá Wi-Fi

Stabilní a rychlá Wi-Fi

Dnes si bez Wi-Fi sítě pomalu ani nedokážeme představit domácnost, máme k ní připojené mobilní telefony, tablety, notebooky a mnohdy i různá chytrá zařízení od zásuvek až po zabezpečovací systém. Proto je její spolehlivý chod a vysoká rychlost prioritou. Pokrýt ovšem kvalitně bezdrátovou sítí celý dům, aby byl v každém koutě nejen signál, ale také vysoká rychlost připojení, vyžaduje již hlubší technické znalosti. Musíte mít povědomí o všech používaných standardech, o Wi-Fi kanálech ve 2,4GHz i 5GHz pásmu, o anténách a o technologiích, jako je Mesh, MIMO, MU-MIMO či Beamforming.

 

 

 

 

Staré standardy opusťte

Nejpodstatnější je mít pořádek ve Wi-Fi standardech, od kterých se odvíjí, zda koncové zařízení či Wi-Fi router/přístupový bod podporuje obě používaná pásma (2,4 a 5 GHz), a také rychlost přenosu. Základních Wi-Fi standardů je celkem šest počínaje 802.11a + 802.11b uvedenými v roce 1999 přes 802.11g (rok 2003) a 802.11n (rok 2009) a konče aktuálním 802.11ac (rok 2013) a nejnovějším 802.11ax vydaným letos. Jelikož je těch písmen už mnoho, rozhodla se Wi-Fi Alliance zavést obchodní označení těchto standardů číslovkou jako u verze Bluetooth, tedy Wi-Fi 1 až Wi-Fi 6. Aktuálně využívané jsou tedy Wi-Fi 4 (802.11n), Wi-Fi 5 (802.11ac) a Wi-Fi 6 (802.11ax).

Staršími standardy, jako je 802.11a, 802.11b a 802.11g, už nemá smysl se zabývat, jsou zastaralé, z dnešního pohledu zcela nevyhovující, a pokud ještě máte doma Wi-Fi router, který nepodporuje novější, rozhodně jej vyměňte. Získáte mnohem rychlejší Wi-Fi připojení se značně efektivnějším využitím bezdrátového pásma a hlavně s podporou šifrování WPA2, a ne se starým prolomitelným WEP.

802.11n alias Wi-Fi 4 již nebude dostačovat

Standard 802.11n neboli Wi-Fi 4 byla svého času jednoznačně nejrozšířenějším typem připojení. Může komunikovat v obou pásmech (2,4 i 5 GHz) a díky technologii MIMO (vícecestné šíření signálu) přináší reálnou rychlost i více než 100 Mb/s. Existují však routery a také mnohé notebooky pouze s jedinou anténou (1T1R – jedna anténa u vysílače, jedna u přijímače), takže nemohou využít technologii MIMO, čímž signálová rychlost klesá na 150 Mb/s (reálně 5–6 MB/s). Tento odlehčený standard mívá přezdívku 802.11n-lite či N150 a je dobré se mu vyhnout. Dosáhnout fyzické rychlosti 150 Mb/s totiž patří v zarušeném pásmu 2,4 GHz většinou do říše sci-fi, jelikož jde o hodnotu při šířce kanálu 40 MHz. Často dostanete z takového Wi-Fi routeru jen šíři kanálu 20 MHz a fyzická rychlost klesne na 72 Mb/s (reálně 2–3 MB/s).

Technologie MIMO přináší výrazné zvýšení rychlosti díky tomu, že je vysíláno více signálů vícero anténami a na straně přijímače také více anténami přijímáno. Antény musí být natočeny různě, aby šly signály jinými cestami a navzájem se nerušily. V cíli se signály poskládají dohromady a data jsou přenášena s výslednou až 2× (2T2R), 3× (3T3R) či 4× (4T4R) vyšší rychlostí oproti n-lite. Problémem ale samozřejmě zůstává obsazení dalších kanálů. Obecně lze říci, že to, co jsme byli zvyklí označovat jako Wi-Fi 4, už současným požadavkům na bezdrátové pokrytí prostoru sítí neodpovídá.

Omezený počet kanálů

Ve 2,4GHz pásmu je v Evropě k dispozici celkem třináct kanálů, a to od frekvence 2,401 do 2,483 GHz, což znamená, že je k dispozici celková šířka pásma pouze 82 MHz. Kanály se navzájem překrývají, takže je výsledkem, že pro šířku pásma 20 MHz existují ve skutečnosti pouze tři nepřekrývající se kanály: 1, 6 a 11 (2,401 až 2,423 GHz; 2,426 až 2,448 GHz a 2,451 až 2,473 GHz). Ve 2,4GHz pásmu tak mohou fungovat maximálně tři N150 Wi-Fi routery, aniž by se navzájem rušily, všechny ovšem pouze s 20MHz šířkou pásma, tedy signálovou rychlostí 72 Mb/s. Pokud byste chtěli šířku pásma 40 MHz (signálová rychlost 150 Mb/s), můžete použít jen kanály 3 a 9 v případě použití dvou routerů vedle sebe, a i přesto se budou pásma mírně překrývat.

Vzájemné mírné překrývání kanálů s šířkou 40 MHz je důvodem, proč ani v ideálním případě, kdy ve 2,4GHz pásmu není žádné rušení, v něm nikdy nedosáhnete plné signálové rychlosti 300 Mb/s (alias N300). Dva streamy vysílané dvěma anténami se budou navzájem mírně rušit. Proto je N300 plně využito až v 5GHz pásmu, kde je k dispozici mnohem větší šířka pásma. Přesto má N300 s šířkou pásma 20 MHz pro 2,4GHz pásmo mnohem větší smysl než N150 s šířkou pásma 40 MHz. Důvodem je právě silné rušení (Bluetooth, bezdrátové adaptéry, vše běžící na 2,4 GHz) a jiné Wi-Fi sítě. Zatímco dva 20MHz streamy není problém přenést (fyzická rychlost 150 Mb/s), jeden 40MHz bývá problémem. Pokud tedy chcete rychlou Wi-Fi, vyhněte se nejen jednostreamovým Wi-Fi routerům, ale také Wi-Fi kartám v noteboocích, telefonech a jiných zařízeních.

802.ac alias Wi-Fi 5 zárukou dostatečné rychlosti

Zatímco u pásma 2,4 GHz dosahuje frekvenční rozsah pouhých 82 MHz, u 5GHz činí vysokých 520 MHz (od 5,18 do 5,70 GHz). K dispozici je zde celkem devatenáct kanálů s šířkou 20 MHz, které se již navzájem nepřekrývají. Tento fakt společně s minimálním rušením ostatními zařízeními má za následek skutečně vysokorychlostní přenosy dat. U 5GHz sítě však nastává problém s menším dosahem signálu, kterému dělají překážky větší problém než u 2,4GHz sítě. Při šířce kanálu 40 MHz může v 5GHz pásmu komunikovat souběžně devět 802.11n zařízení, aniž by se navzájem rušila. Výsledkem jsou celkem čtyři při MIMO 2T2R (N300) nebo tři při MIMO 3T3R (N450).

U standardu 802.11ac je však již šířka kanálu 80 MHz (signálová rychlost 433 Mb/s pro jeden stream), případně u Wave 2 dokonce 160 MHz (867 Mb/s pro jeden stream), takže se čtyřmi 80MHz či se dvěma 160MHz streamy obsadíte prakticky celé 5GHz pásmo. Standardy 802.11n a 802.11ac běžně podporují maximálně modulaci 64-QAM, resp. 256-QAM. Jsou však výjimky, například špičková Boadcom Wi-Fi řešení mají funkci TurboQAM umožňující v ideálním případě zvýšit kódování až na 256-QAM u 802.11n a až na 1024-QAM u 802.11ac, díky čemuž se zvýší signálová rychlost ze 150 na 250 Mb/s a ze 433 na 541,5 Mb/s. To se však týká jen zařízení s kompatibilními Broadcom čipsety. On už je problém u 802.11ac dosáhnout na šířku kanálu 160 MHz, protože musíte mít jak koncové zařízení, které signálovou rychlost až 1733 Mb/s podporuje, stejně jako dražší 802.11ac Wave 2 router.

802.11ax alias Wi-Fi 6

Zatímco v 5GHz pásmu se s příchodem standardu 802.11ac udály velké změny, jako je modulace 256-QAM, technologie MU-MIMO nebo zvětšení šířky kanálů, ve 2,4GHz pásmu, které lépe prostupuje zdmi, se stále musíme spoléhat na starší standard 802.11n. Nový standard Wi-Fi 6 či dříve nazývaný 802.11ax to mění. Využívá i 2,4GHz pásmo, přičemž si zachovává zpětnou kompatibilitu s 802.11n a 802.11ac zařízeními, což znamená, že se mohou tato zařízení připojit k 802.11ax přístupovému bodu a naopak. Ovšem výhody nového standardu pocítíte, až bude koncové zařízení i váš Wi-Fi router podporovat Wi-Fi 6. Nezaměřuje se jen na datovou propustnost jako 802.11ac, ale především na lepší efektivitu, kapacitu a výkon. V zahlcených oblastech přináší až čtyřnásobné zlepšení průměrné propustnosti na každého uživatele a lepší uživatelský komfort.

Wi-Fi 6 přechází na vyšší modulaci 1024-QAM, díky čemuž nabídne na jeden 80MHz stream signálovou rychlost 600 Mb/s namísto předchozích 433 Mb/s a maximální počet nezávislých streamů se zvýšil z původních 4 na 8. To při 160MHz šířce kanálu znamená teoretickou signálovou rychlost až neuvěřitelných 9600 Mb/s, nicméně u koncových zařízení se nejčastěji setkáte se dvěma streamy, a tedy maximální signálovou rychlostí 1200, resp. 2400 Mb/s podle podporované šířky kanálu. Více streamů na straně Wi-Fi routeru v kombinaci s technologií MU-MIMO ovšem znamená možnost současného připojení stovek klientů gigabitovou rychlostí.

 

U Wi-Fi 6 už si nebudete muset volit konkrétní kanály, ale bude se efektivně využívat celé spektrum podle situace. Navíc se v budoucnu očekává i využití 6GHz pásma, a to v těchto rozsazích: 5925 až 6425 MHz (UNII-5, standardní výkon), 6425 až 6525 MHz (U-NII-6, nízký výkon, jen vnitřní použití), 6525 až 6875 MHz (UNII-7, standardní výkon) a 6875 až 7125 MHz (UNII-8, nízký výkon, jen vnitřní použití). Jenže v Evropě bude pro Wi-Fi 6 dostupné nejspíše jen pásmo UNII-5, tedy 5925 až 6425 MHz, které ale i tak nabídne další tři nezávislé 160MHz kanály, anebo šest 80MHz.

 

Dramatické zlepšení pro více připojených zařízení

Velice důležitou technologií, kterou si Wi-Fi 6 vypůjčilo od buňkových LTE základnových stanic, je OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Zatímco u Wi-Fi 4 a Wi-Fi 5 jsou kanály pro hlavní a další streamy pevně stanoveny, jen je router může občas automaticky změnit, Wi-Fi 6 si rozděluje celé frekvenční spektrum na časově-frekvenční jednotky (RU) a router či AP pak tyto jednotky přiřazuje pro příjem či vysílání přiřazeným stanicím. To přináší společně se snižováním míry interferencí mezi kanály prostřednictvím barevných BSS kódů mimořádně efektivní využití pásma a konec hledání nejméně obsazených kanálů. Dalším skvělým vylepšením je plánování přenosů. To sice zavání zvyšováním latence, ve skutečnosti se tím však předchází kolizím a opětovnému vysílání paketů – jde o systém zipu jako u automobilů, ale pro pakety z různých zdrojů. Výsledkem je naopak snížení latence a zvýšení celkové propustnosti Wi-Fi sítě.

Wi-Fi 6 je i energeticky úspornější, a to obzvláště pro chytrá Wi-Fi zařízení, přestože vyžaduje kvůli vyšší modulaci vyšší výkon. Aktuálně spotřebovává Wi-Fi hodně energie, protože musejí zařízení neustále zjišťovat, zda pro něj má přístupový bod nějaká data. Ale díky plánovanému odbavení nazvanému „Target wake up time“ neboli čas probuzení cíle budou vaše zařízení mnohem méně často ověřovat dostupnost dat, což by mělo dramaticky zvýšit výdrž na baterii.

Wi-Fi 6, připojení pro náročné

Z hlediska rychlosti připojení je tedy nejlepší využívat co nejnovější Wi-Fi standard s co nejvíce MIMO streamy. Nabídka zařízení, které tento typ šíření sítě podporují, je v současnosti podstatně širší, než tomu bývalo třeba před rokem, nicméně stále je třeba zvažovat plánované využití pořizovaných routerů. Zařízení určená pro domácnosti v naprosté většině případů nedokážou poskytnout Wi-Fi na podnikové úrovni, z čehož plynou bezpečnostní i funkční problémy. Snaha ušetřit právě tímto způsobem se tedy míjí účinkem.

Budoucnost už jednoznačně patří po všech stránkách nejvyspělejší Wi-Fi 6. Plánujete-li vybavit počítači a další technikou kancelář, dívejte se po routeru s minimálně dvěma streamy (AC1200 neboli 300 Mb/s pro 802.11n a 867 Mb/s pro 802.11ac), což platí i pro Wi-Fi karty v noteboocích. Jakmile Wi-Fi karta podporuje jen jeden stream, znamená to, že budete mít k dispozici maximální signálovou rychlost pouhých 150 Mb/s. Nejnovější Wi-Fi karty, obzvláště u mobilních procesorů Whiskey Lake s CNVi Wi-Fi, podporují již šířku kanálu 160 MHz, takže u Wi-Fi 5 nabízejí signálovou rychlost až 1733 Mb/s. To se však týká jen krátkých vzdáleností v rámci místnosti, navíc musíte mít i Wi-Fi router, který 160MHz šířku kanálu (neboli 802.11ac Wave 2) také podporuje. Berte to tedy spíše jako lehkou výhodu, než něco, za co byste měli připlácet tisíce. Chcete-li mít ve firmě kvalitní Wi-Fi, jež bude i do budoucna odpovídat narůstajícím nárokům vyplývajícím z nezadržitelného rozvoje informačních technologií, investujte již raději do zařízení podporujících nejnovější standard Wi-Fi 6.

 

návrat do Speciálu