Как поставщик решения по управлению абонентами Wi-Fi, которое не зависит от стандарта радиосвязи (WiFiGate), мы решили поделиться с читателями Хабра небольшим путеводителем. В нём мы собрали актуальную информацию о том, какие стандарты являются наиболее многообещающими и что в целом из себя представляют.

Предполагается, что после введения в эксплуатацию нового стандарта Wi-Fi 7, который сильно повлияет на рынок, организация IEEE (Институт инженеров электротехники и электроники) продолжит разработку и других стандартов беспроводной связи. Только в 2023 году она представила несколько из них: 802.11bb для коммуникации посредством световых волн; 802.11az, существенно улучшающий точность локации; 802.11bd для беспроводной коммуникации формата V2V (vehicle-to-vehicle), т.е. от автомобиля к автомобилю.

Предсказывая тенденции, IEEE также исследует новые области технологий: улучшенную конфиденциальность данных (802.11bi), определение местоположения по Wi-Fi (802.11bf), случайные и динамические MAC-адреса (802.11bh).

Ниже – тот самый путеводитель по стандартам Wi-Fi, разделённый на 4 категории:

• ключевые стандарты, которые активно разворачиваются уже сегодня;

• новые стандарты, которые активно развиваются;

• нишевые стандарты;

• стандарты будущего в процессе разработки. 

Ключевые стандарты

Wi-Fi 5 (802.11ac)

С 2013 года Wi-Fi 5 используется в частотном диапазоне 5 ГГц с поддержкой технологии MIMO (multiple-input and multiple-output). Характеризуется более быстрой передачей данных и улучшенным покрытием. Теоретически с помощью Wi-Fi 5 можно передавать данные на скорости до 3,5 Гбит/с, хотя более реалистичной выглядит скорость более чем в 1 Гбит/с. Устройства с поддержкой этого стандарта до сих пор распространены, в основном в сегменте потребительской электроники и техники для домашнего офиса.

Wi-Fi 6 (802.11ax): Высокая производительность

Wi-Fi 6, впервые развёрнутый в 2021-м, ориентирован на территории с высокой плотностью присутствия – спортивные стадионы, аэропорты, офисы и т.д. Он функционирует в диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц и благодаря более эффективному их использованию гарантирует пропускную способность, вчетверо превосходящую характеристики Wi-Fi 5. Wi-Fi 6 позволяет использовать многопользовательской алгоритм, который распределяет показатель скорости передачи данных между несколькими устройствами. Он поддерживается на маршрутизаторах, через которые отправляются данные в рамках одного широковещательного пакета, и позволяет Wi-Fi-устройствам планировать передачу на маршрутизатор. Все вместе эти функции помогают консолидировать передаваемый трафик и обеспечивать поддержку Wi-Fi в сценариях с большим объёмом данных, также как и для приложений с видео- и облачным доступом, когда требуется высокая скорость передачи при низкой затрате энергии на устройствах с аккумуляторной батареей.

Wi-Fi 6E: усовершенствованный Wi-Fi 6

Усовершенствованный стандарт Wi-Fi 6 похож на дополнение к оригинальному, но на самом деле его появление является огромным шагом вперёд, поскольку Wi-Fi 6E функционирует в частотном диапазоне 6 ГГц, не так давно открытом для использования Федеральной комиссией по связи (США). Переход на эту частоту вчетверо увеличивает объём радиоволн, позволяя добавить 14 каналов 80 МГц и 7 дополнительных мегагерцовых каналов. В целом у Wi-Fi 6E тот же максимум потенциальной скорости, что и у Wi-Fi 6 (9.6 Гбит/с), но в реальности у него больше скорость и шире диапазон. Wi-Fi 6E поддерживает онлайн-игры, трансляцию видео высокого разрешения, телеприсутствие и унифицированные коммуникации, но для его использования требуется обновлённое оборудование.

Развивающиеся стандарты

Wi-Fi 7 (802.11be): экстремально высокая пропускная способность

Wi-Fi 7, известный очень высокой пропускной способностью, – это первый стандарт, с нуля разработанный для функционирования в частотном диапазоне 6 ГГц. Он также доступен в диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц в тех странах, где законодательно диапазон в 6 ГГц закрыт для использования Wi-Fi. Он поддерживает использование 320 ультрашироких каналов, а также режим MLO (multi-link operation), который позволяет передавать данные одновременно между устройствами с увеличенной пропускной способностью и минимальными задержками. Среди прочих преимуществ – квадратурная модуляция 4K QAM, увеличивающая объём передаваемых данных на 20% по сравнению с 1024 QAM. Wi-Fi 7 почти в 5 раз быстрее, чем Wi-Fi 6: максимальная потенциальная скорость передачи данных в этом стандарте составляет 46 Гбит/с, примерная фактическая скорость – 6 Гбит/с. В списке применения стандарта – многопользовательский AR/VR, иммерсивные 3D-тренинги, электронный гейминг, гибридная работа, IIoT и авто.

802.11bb: LiFi

В ноябре 2023 года в обиход ввели стандарт с использованием технологии LiFi для передачи данных с помощью света, в отличие от радиочастоты. Благодаря этому беспроводная коммуникация в таком формате может быть более безопасной по сравнению с Wi-Fi и 5G. Стандарт 802.11bb определяет характеристики физического слоя и системной архитектуры для LiFi и позволяет работать над функциональной совместимостью систем LiFi и Wi-Fi.

802.11az: Позиционирование следующего поколения

С увеличением использования инструментов дополненной реальности, отслеживания, социальных сетей, HeathTech, инструментов для управления запасами и других приложений появилась потребность в точечном размещении Wi-Fi оборудования внутри зданий. Стандарт IEEE 802.11az делает возможным совершенствовать точность локализации устройств с 1-2 метров вплоть до сантиметра.

Новый стандарт позволяет, в частности, производить более тонкую настройку пользовательской навигации в ТЦ, отслеживать запасы на складе, улучшать ситуацию с безопасностью – например, в случаях, когда можно настроить включение компьютера с помощью умных часов или открыть дверцу автомобиля дистанционно в близкой доступности. Технология также может использоваться для обработки платежей, а также более простого и лёгкого подключения мобильного телефона к точке доступа в домашней ячеистой сети в процессе передвижения в помещении.

802.11bd: связь нового поколения между автомобилями

Одно из главных ожиданий, связанных с развитием ниши умных автомобилей, – их способность создавать сети для обмена информацией об уровне безопасности и управления движением. Представленный в марте 2023 года стандарт 802.11bd позволяет улучшить подобный формат взаимодействия. Он вдвое быстрее стандарта 802.11p, с более длинным диапазоном, лучшей поддержкой позиционирования и двусторонней совместимостью с устройствами стандарта 802.11p.

Нишевые стандарты

802.11ah: Wi-Fi HaLow

Стандарт 802.11ah используется в формате безлицензионных сетей в частотных диапазонах ниже 1 ГГц (как правило, 900 МГц), исключая диапазон TV White Space (белые полосы). Цель использования 802.11ah – построение Wi-Fi-сетей с увеличенным радиусом действия, которые выходят за пределы типичных сетей в диапазоне 2.4 ГГц и 5 ГГц (низкие частоты – залог увеличенной дальности), со скоростью передачи данных до 347 Мбит/с.

В дополнение ко всему вышеописанному, этот стандарт нацелен на снижение энергопотребления, что крайне важно при использовании IoT-девайсов. Пожалуй, в этом он может даже посоперничать с Bluetooth.

802.11ad: высокая пропускная способность, короткая дистанция

Стандарт 802.11ad отличается высокой скоростью – до 6,7 Гбит/с при частоте 60 ГГц. Но приходится жертвовать расстоянием: максимальный радиус действия 802.11ad – 3,3 метра от точки доступа.

802.11ay: 60 ГГц нового поколения

Этот стандарт, представленный в июле 2021 года, поддерживает максимальную пропускную способность минимум в 20 Гбит/с при частоте 60 ГГц, при этом расширяется диапазон и увеличивается надежность.

Какие стандарты Wi-Fi разрабатываются в настоящее время?

802.11bf: чувствительный WLAN

Этот стандарт использует WLAN для обнаружения сигналов беспроводной связи для того, чтобы выявлять функции конкретной цели в заданной среде – в частности диапазон, скорость, угол, движение, присутствие или близость, жесты. Объект может быть как человеком, так и животным, а среда – это комната, дом, транспортное средство или офис.

802.11bh: рандомизация и изменение MAC-адресов

Этот стандарт помогает формализовать понятие приватности MAC-адресов для станций стандарта 802.11, что в том числе касается изменения MAC-адреса и использование случайного MAC-адреса. Однако последствия такого подхода могут повлиять не только на работу сетей стандарта 802.11, но и на прочие сервисы. Целью разработки этого стандарта было совершенствование ради того, чтобы нивелировать последствия в процессе защиты приватности пользователей с помощью рандомизированного или динамического MAC-адреса.

802.11bi: повышенная конфиденциальность данных

Цель этого стандарта – определить модификации доступа 802.11 к спецификациям MAC для создания новых механизмов, которые помогут повысить защиту конфиденциальных данных. Как известно, особенно чувствительными являются сведения о местоположении, передвижении, контактах и активности.

Стандарты будущего

• Безаккумуляторные IoT-сети: аккумулированная из среды мощность может использоваться в качестве источника электричества для распределённых IoT-устройств. Они, в свою очередь, могут использоваться в АПК, горнодобывающей промышленности, логистике, умном доме и проч.

• Дополненная/Виртуальная реальность (AR/VR) и Метавселенная – для этого нужна крайне высокая пропускная способность с минимальными задержками. Исследуется новый функционал Wi-Fi для диапазонов 1-7.125 ГГц.

• ИИ/Машинное обучение (ML) – такой стандарт требует использования огромных массивов данных, курсирующих между такими источниками, как камеры, смартфоны, игровые приставки, а также центральный сервер, на котором всё это обрабатывается. Новые алгоритмы помогут проанализировать источник и снизить объём данных, которые сеть способна обработать.

Готовы ли мы к Wi-Fi 8?

Несмотря на то что даже стандарт Wi-Fi 7 ещё не был официально утвеждён, IEEE уже ведёт работы над Wi-Fi 8, отличающимся высокой надёжностью. Предполагается, что он увидит свет в 2028 году.

Wi-Fi 8 нацелен на то, чтобы повысить доступность сервисов путём внедрения режима групповой передачи данных (multi-link operation – MLO), широкого спектра с помощью интегрированных операций в миллиметровом диапазоне, детерминированности с помощью улучшений на физическом и MAC-уровне, а также контролируемых задержек в худшем случае (worst-case delay) с помощью координации точек доступа.  

А какие у вас ожидания от внедрения Wi-Fi 8?