CC BY
2534
TECHNICAL SCIENCE / «ШУУШШШУМ-ШУГМаУ» #32№9)), 2021
TECHNICAL SCIENCE
Антонова Вероника Михайловна,
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана,
к.т.н., доцент, Москва, Россия
ФГБУН институт радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова Российской академии
наук, научный сотрудник, Москва, Россия Антонова Варвара Александровна, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, старший преподаватель, Москва, Россия Кондрашова Дарья Александровна, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, студент, Москва,
Россия
Бабаханов Селим Арсенович,
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, студент, Москва,
Россия
DOI: 10.24412/2520-6990-2021-32119-34-36 ВЛИЯНИЕ 5G НА WI-FI 6 (802.11AX)
Antonova Veronika Mikhailovna,
Moscow State Technical University N.E. Bauman, Ph.D., Associate Professor, Moscow, Russia FGBUNInstitute of Radio Engineering and Electronics named after V.A.Kotelnikov of the Russian Academy of Sciences, Researcher, Moscow, Russia Antonova Varvara Alexandrovna, Moscow State Technical University N.E. Bauman, Senior Lecturer, Moscow, Russia
Kondrashova Daria Alexandrovna, Moscow State Technical University N.E. Bauman, student, Moscow, Russia
Babakhanov Selim Arsenovich Moscow State Technical University N.E. Bauman, student, Moscow, Russia
IMPACT 5G ON WI-FI 6 (802.11AX)
Аннотация.
Скорость мобильного интернета в зависимости от местности может значительно варьироваться. Интернет играет значительную роль в жизни каждого человека, поэтому запуск 6G привлекает все больше внимания во всем мире. Отдаленные районы не обязательно могут иметь высокое качество сигнала, как, например, крупные города. В некоторых странах есть более продвинутые телекоммуникационные сети и технологии, что позволяет им охватывать большие территории с приемлемой скоростью Интернета. Для беспроводного подключения и Интернета вещей (IoT) 6G является важной вехой, ведь с развитием технологий чрезвычайно важны быстрое соединение и высокая пропускная способность.
Abstract.
The speed of the mobile Internet can vary significantly. Remote areas of countries do not necessarily have the same quality of service as large cities. Some countries have more advanced telecommunications networks and technologies, which allows them to cover large areas with an acceptable Internet speed. Today, the Internet plays a significant role in everyone's life, so the launch of 6G is attracting more and more attention around the world. For wireless connectivity and the Internet of Things (IoT), 6G is an important milestone, because with the development of technology, fast connection and high bandwidth are extremely important.
Ключевые слова: сети 5G, Wi-Fi 6, Интернет, телекоммуникационные сети, Интернет вещей.
Keywords: 5G, Wi-Fi 6, Internet, telecommunication networks, Internet of Things.
Во многом ажиотаж вокруг 5G - это маркетинговый ход, который подчеркивает особенно положительные аспекты новой технологии и игнорирует менее выгодные. Таким образом, 5G со скоростью 4 Гбит/с, несомненно, быстрее, чем Wi-Fi (802.11ac) со скоростью 1,3 Гбит/с. Тем не менее, непосредственным контраргументом является то, что Wi-Fi 6 (802.11ax) будет быстрее 5G. Но действительно ли эти скорости достигаются в «реальной жизни»? Для чего должен быть применим Wi-
Fi 6, если подключение к Интернету в доме от провайдера составляет максимум 500 Мбит/с или даже меньше?
Если посмотреть на рельефную карту России, отражающую плотность населения, мы увидим два высоких пика - Москву и Петербург, и ещё несколько невысоких «холмов» - города-миллион-ники. Остальное - бескрайняя равнина, где плотность населения - менее 3 чел/км2. Примерно такую же плотность покрытия имеют и сети связи.
«щущдщум-шигмак» ffi32CT9), 202 / TECHNICAL SCIENCE_35_
Около 7 тыс. населённых пунктов России не имеют в интернет лишь половине человечества, живущем интернета, а более тысячи - и телефонной связи. на десяти процентах поверхности Земли, рис. 1 [5]. Это не только типично российская проблема. Современные технологии связи способны дать доступ
Рис. 1. Карта распределения плотности населения Российской Федерации
Если отстраниться от маркетинговых заголовков и начать рассматривать вопрос более подробно и глубоко, необходимо выявить реальные факты, которыми мы могли бы руководствоваться. Во-первых, законы физики говорят нам, что радиоволны (будь то Wi-Fi или 5G) с трудом проникают в такие объекты, как, например, ограждающие конструкции. Кроме того, скорость передачи данных снижается с расстоянием. Предоставление большего количества «мощности» передатчику немного помогает, но также вызывает помехи и делает устройства более дорогими.
Существуют и экономические законы, например, сотовая связь (3G/4G/5G) использует лицензированные частотные диапазоны, операторы мобильной связи (поставщики услуг) платят деньги за использование этого частотного спектра и должны создать дорогостоящую сеть базовых станций для охвата большей территории.
Технология Wi-Fi использует нелицензирован-ный спектр, доступный всем бесплатно. Сети с частотой 2,4 ГГц имеют значительно больший радиус действия в сравнении с беспроводными сетями с частотой 5 ГГц. Сигнал с частотой 5 ГГц не проникает сквозь твердые объекты, такие как стены, так же хорошо, как сигнал с частотой 2,4 ГГц (радиус действия в квартире около 40-60 м, если роутер установлен в правильном месте и покрытие равномерно). Это может ограничить доступ к точкам доступа внутри зданий, где между беспроводной антенной и пользователем может быть множество стен. Уменьшают уровень сигнала вертикально установленная антенна роутера (на 30% и более), капитальные железобетонные стены. Зона покрытия у Wi-Fi на 5 ГГц меньше, чем у Wi-Fi на 2,4 ГГц, т.к. затухание сигнала выше. Таким образом, выходная мощность Wi-Fi сравнительно невелика поэтому радиосигнал остается внутри здания.
Также у операторов есть цель - увеличивать плотность покрытия, обеспечивая таким образом большую полосу пропускания в расчете на одного абонента. Для решения этой проблемы используется Wi-Fi-Off-Load, c помощью которой возможна реализация выгрузки трафика сотовой сети в сеть
Wi-Fi, что позволит разгрузить сотовую сеть от потока трафика данных. Wi-Fi-Off-Load использует технологию EAP-SIM/AKA, которая аутентификация сравнивает информацию SIM-карты в телефоне пользователя с информацией на домашнем сервере абонентов оператора мобильной связи. Если учетные данные SIM-карты совпадают, он отключает пользователя от сотовой сети и подключает его к сети Wi-Fi без каких-либо действий со стороны конечного пользователя. Для пользователя это удобно, происходящее схоже с тем, как телефон пользователя автоматически подключается к домашней точке доступа при его нахождении в пределах досягаемости домашнего Wi-Fi. Разница в том, что подключение к точкам доступа, к которым он никогда раньше не подключался, происходит автоматически и нет необходимости вводить пароль. Это уже размывает границу между двумя технологиями.
Интересно отметить, что мир Wi-Fi уходит корнями в компьютерную индустрию, а 5G - в более регулируемую телекоммуникационную индустрию. Таким образом, логично, что телефонные операторы (сегодня называемые поставщиками услуг) имеют больший интерес к 5G, нежели к Wi-Fi, в том числе из-за вопросов аутентификации и передачи персональных данных.
Есть еще одно противоречие между мобильным телефоном и Wi-Fi: мобильный телефон (смартфон) использует подписку на услугу, для которой требуется SIM-карта. Эта SIM-карта гарантирует, что телефоны и подписки связаны между собой, и телефоны не используют сеть незаконно. Wi-Fi, с другой стороны, не требует SIM-карты, так как использует нелицензированную полосу частот.
Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) позволяет обеспечить интернет-соединение в любой комнате. Обеспечение наилучшего покрытие в доме является одной из ключевых особенностей нового поколения Wi-Fi, теперь называемого Wi-Fi 6 (на основе стандарта IEEE 802.11ax). Конкретная концепция этой новой версии стандарта Wi-Fi помогает вывести Интернет в любую комнату дома - с основным маршрутиза-
TECHNICAL SCIENCE / «ШУУШШШУМ-ШУГМаУ» #32№9)), 2021
36_
тором на входной двери и небольшими спутниковыми маршрутизаторами (ретрансляторами) на каждом этаже и в каждой комнате. Таким образом, интернет-провайдеры могут гарантировать надежное подключение к Интернету в любом месте дома.
Основные функции Wi-Fi 6:
— Повышение эффективности и емкости
Множественный доступ через ортогональное
частотное деление (OFDMA) (множественный доступ с ортогональным частотным делением). Эта функция позволит маршрутизаторам и устройствам более эффективно использовать пропускную способность, поскольку она сокращает время между передачей данных. Это обеспечивает большую пропускную способность для других устройств. Также эффективность пропускной способности обеспечивается благодаря многопользовательскому MU-MIMO с 8 потоками. MU-MIMO - многопользовательские системы MIMO (Multi User MIMO), где MIMO - алгоритм передачи данных в беспроводных сетях Wi-Fi, аббревиатура английского названия multiple-input, multiple-output, которое переводится как «множественный вход, множественный выход». Эта технология позволяет вашему маршрутизатору взаимодействовать с несколькими устройствами одновременно. Wi-Fi 6 также позволяет точкам доступа 8x8 использовать все восемь потоков для передачи информации.
— Увеличение скорости
Wi-Fi 6 позволяет устройствам отправлять больше данных за одну передачу, что приводит к ускорению до 20%. Модуляция более высокого порядка повышает эффективность и скорость передачи данных в сети. Эта технология может привести к ускорению до 25%. Вместе эти две функции могут повысить скорость соединения до 40%.
— Более длительный срок службы батареи для мобильных устройств и устройств умного дома
Увеличение срока службы батарей обусловлено использованием функции активации TWT (Target Wake Time — «время пробуждения устройства»). TWT делает связь между вашими устройствами и каналами Wi-Fi вашего маршрутизатора более эффективной. Устройства, поддерживающие TWT, будут переведены в спящее состояние до запланированного времени активации. TWT снижает потребление энергии и пропускной способности.
— Спектр 6 ГГц
Разработка полосы частот 6 ГГц означает, что для приложений с высокой пропускной способностью будет доступно больше нелицензированных полос.
— BSS Coloring
Обеспечение наилучшего Wi-Fi-соединения в окрестностях, городских районах и мегаполисах благодаря технологии BSS Coloring, позволяющей стандартным устройствам с Wi-Fi 6 различать сигналы от «собственной» сети и сигналы от других сетей, то есть разделять по принципу «свой»-«чу-жой». Эта функция повышает эффективность и пропускную способность вашей сети.
Заключение
Сотовая связь и Wi-Fi по-прежнему кажутся двумя отдельными мирами, между которыми пользователи постоянно переключаются. К счастью, современные смартфоны настолько умны, что, если соединение Wi-Fi не работает, они автоматически переключаются на сотовую сеть. Многим потребителям без разницы, будет осуществляться подключение с помощью Wi-Fi 6 или 5G, им важно, чтобы система обеспечивала наилучшее подключение где бы то ни было. Потребитель в целом не заинтересован ни в следующем поколении Wi-Fi, ни в «следующем G». Он просто хочет лучшего подключения к Интернету - в любом месте, в любое время и по максимально низкой цене. Важно отметить, что 5G и Wi-Fi 6 работают вместе для реализации этой концепции.
Список литературы
1. Слюсар В. И. Развитие схемотехники ЦАР: некоторые итоги. Часть 1.// Первая миля. Last mile (Приложение к журналу «Электроника: наука, технология, бизнес»). — N1. — 2018. — C. 72 — 77
2. Слюсар В. И. Развитие схемотехники ЦАР: некоторые итоги. Часть 2.// Первая миля. Last mile (Приложение к журналу «Электроника: наука, технология, бизнес»). — N2. — 2018. — C. 76 — 80.
3. Слюсар, В.И. Smart-антенны пошли в серию. Электроника: наука, технология, бизнес. - 2004. -№ 2. C. 62 - 65 (2004).
4. Степанец И., Фокин Г. Особенности реализации Massive MIMO в сетях 5G // Первая миля. Last mile (Приложение к журналу «Электроника: наука, технология, бизнес»). — N1. — 2018. — C. 46 — 52.
5. Шалагинов А. HAPS: как решить проблему покрытия сотовой сети / Шалагинов Алексей. — Текст : электронный // Telecom & IT : [сайт]. — URL: https://shalaginov.com/2019/07/2б/haps-как-ре-шить-проблему-сотово/
