Здравствуйте, уважаемые любители высоких технологий! Приветствуем вас в Wi‑Fi City и предлагаем совершить экскурсию по знаковым местам и просто прогуляться по живописным улицам нашего города. Кроме своих основных функций и основной наиболее эффективной архитектуры, достопримечательности Wi‑Fi City выделяются тем, что оснащены новейшим оборудованием связи Wi‑Fi 6 (802.11ax). Не торопитесь говорить «И что такого? Wi‑Fi как Wi‑Fi, что в нём необычного?» — просто пройдитесь с нами по городу и посмотрите, как Wi‑Fi 6 может преобразить привычные нам объекты и какие новые возможности открываются при этом для пользователей. В первую очередь мы рекомендуем посетить наш университет. Для Wi‑Fi City это не просто старинное здание с историей, а место, где получают знания и начинают делать карьеру жители города. Именно отсюда выходят специалисты, которые строят наш город и превращают его в город будущего. Вход свободный и для туристов. Они могут посетить открытые лекции и побродить по внутренним дворикам.
Библиотека университета занимает отдельное здание. Сюда пускают только студентов и сотрудников университета. Редкие книги под особым присмотром. Но всё собрание, включающее редкие фолианты, оцифровано: материалы загружены в облако и доступны онлайн для всех желающих. Многие книги хранятся в виде сканов, и просто так их быстро не полистаешь — тут требуются высокие скорости. Чтобы их обеспечить, нашим специалистам пришлось провести тщательное радиообследование.
Именно отсюда выходят специалисты, которые строят наш город и превращают его в город будущего
Дело в том, что в Wi‑Fi 6 реализована новейшая модуляция 1024‑QAM. Она может использовать спектр сигнала в четыре раза эффективнее своего предшественника 256‑QAM в Wi‑Fi 5. Максимальная скорость соединения в теории возрастает до 9 Гбит/с. Но чудес не бывает. Конкретная модуляция выбирается автоматически в зависимости от радиоусловий в эфире. 1024‑QAM — самая быстрая, но и самая требовательная модуляция: ей необходим близкий к максимальному уровень сигнал/шум в любой точке. Только в этом случае соединению будет назначен 1024‑QAM.
Так что, даже если у нас получится заставить устройства работать на этой модуляции, 9 Гбит/с всё равно останутся лишь в теории. Ведь здесь играет роль ещё множество факторов, таких как число пространственных потоков или время защитного интервала. Часть этих факторов вообще не зависит от сети, а определяется лишь конечным устройством. Зачем же проводить такую основательную работу, если конечная ёмкость канала может упереться в один пространственный поток, который поддерживает конкретное устройство пользователя?
Дело в том, что технология Wi‑Fi с самого начала была довольно гибкой и старалась максимально подстроиться под существующие условия работы. От поколения к поколению эта гибкость возрастала. В Wi‑Fi 6 она достигла апогея, и правильно построенная сеть может дать каждому пользователю максимальную скорость — такую, какую он вообще способен взять. Сеть библиотеки построена на точках доступа AP7060DN APs, что вкупе с правильным радиопланированием позволяет выжать максимум из технологии Wi‑Fi 6. И пусть 9 Гбит/с останутся лишь в теории, новые скорости всё равно высоки — это сотни мегабит или даже гигабиты.
До этого у нас уже был опыт реализации подобного проекта в НИИ цитологии и генетики Новосибирска (том самом!). Точки доступа Wi‑Fi 6 мы установили в общих аудиториях института и объектах Академгородка. Связью новейшего поколения оснастили не только здания, но и передвижной стенд, который служит для проведения полевых исследований и обеспечивает надёжное покрытие связью во время выездных работ. Кроме того, студенты и преподаватели оценили возможность использования видеосвязи за пределами института.
Бесшовный офис
Университет — только начало карьеры специалистов нашего города, а продолжается она уже в офисе. Чтобы понять, как здесь всё работает, мы предлагаем вам посетить один из крупнейших офисных центров Wi‑Fi City. Это не только яркий пример современной архитектуры, но и важный для города объект.
В Wi‑Fi City во многих сферах человеческий труд заменяет техника: давно автоматизированы производственные линии, дорожно-строительные машины, коммунальные службы. Но управлять этими системами должны люди — и они делают это из офисов. Поэтому к зданиям и их оснащению мы предъявляем высокие требования. Особенно к связи, чтобы городские системы всегда были под контролем, а сотрудники могли в любое время получить доступ по высокоскоростным каналам к любым источникам данных — вплоть до университетской библиотеки (см. предыдущий раздел). Даже тысячи беспроводных камер наблюдения, которые обеспечивают безопасность в офисе и нагружают радиоэфир, не должны мешать.
Это не только яркий пример современной архитектуры, но и важный для города объект
И это не проблема для реализованных в городе технологий. Если вы понаблюдаете за работой офиса некоторое время, то сможете заметить, что сотрудники не привязаны к одному месту: они свободно перемещаются по помещению и при этом остаются на связи. Их соединение работает стабильно, а переключение между точками доступа при движении происходит незаметно. Такие бесшовные офисы — ещё одна отличительная черта нашего города. Расскажем, как они устроены.
Специалистам по развёртке беспроводных сетей хорошо знакома проблема «зависания» клиента на точке. В теории при одинаковом SSID и способе авторизации пользователь может переключиться от одной точки доступа к другой. Но на практике это нормально не работает. Для настоящей бесшовности требуется объединение всех точек в одну сеть и единый центр управления — контроллер. Но даже это не даёт гарантии стабильной работы.
Пользователь нередко «зависает» на точке, хотя её уровень уже недостаточен для стабильной работы, а сам клиент давно находится в зоне уверенного приёма другой точки. И здесь важно правильно настроить и откалибровать контроллер, прописать параметры ухода и возврата пользователя на точку доступа. Чтобы не возник эффект пинг-понга (т. е. постоянного переключения между двумя точками на границе, где их параметры приёма примерно одинаковы), уход и возврат должны иметь разные значения.
В Wi‑Fi City эти задачи решает контроллер Huawei AirEngine 9700-M1. Он способен поддерживать до двух тысяч точек доступа и объединять их в одно целое — в огромную неразрывную бесшовную сеть.
Технология уже была опробована в офисах по всему миру. Например, подобный проект реализовали в Дубае на объектах DIFC (Дубайского международного финансового центра). Это особая экономическая зона площадью 110 га с огромным числом офисных зданий и самыми высокими требованиями к качеству связи.
Мы развернули там сеть на базе технологии AirEngine. Это комплекс оборудования, в котором используются не только новшества Wi‑Fi 6, но и наш опыт в разработке сетей 5G. Кроме того, в Международном финансовом центре было внедрено приложение DIFC Connect — HID Mobile, которое призвано обеспечить удобный доступ в интернет для сообщества и посетителей DIFC. Функции цифровых идентификационных карт (ID) и контроля доступа позволили пользователям связываться друг с другом одним нажатием кнопки, что упростило ведение бизнеса без ущерба для безопасности.
Медицина без задержек
Неподалёку от офисного центра, буквально за углом, вас ждёт ещё одно примечательное место Wi‑Fi City — медицинский центр. Его построили совсем недавно в рамках городской программы повышения качества медицинского обслуживания горожан. Если вы пройдётесь по парку, где пациенты отдыхают после процедур, заглянете в холл и посмотрите на информационные терминалы, то обнаружите, что в городе будущего можно получить медицинское обслуживание без очередей.
Врачи готовы дать удалённую консультацию и поставить диагноз, направить на анализы и обследования. А если специалисты столкнутся со сложным вопросом, они всегда могут обратиться за помощью к коллегам из других медицинских центров. Вся система работает на основе видеосвязи, и даже операции иногда проводятся под надзором более опытного ментора, который может находиться в любой точке земного шара.
Работа с клиентами в медцентре переведена на новый уровень: многие услуги можно получить дистанционно
В таких условиях требования к связи критичны: потоковое видео должно быть непрерывным, без задержек. И тут медикам тоже приходит на помощь Wi‑Fi 6. Благодаря комбинации технологий OFDMA и MU-MIMO задержки в новом поколении стандарта резко снизились — даже для потокового видео 8К, которое бывает востребовано в медицинской сфере.
О технологии OFDMA мы ещё поговорим, а пока подробнее рассмотрим MU-MIMO — многопотоковую передачу. Её элементы начали внедрять в Wi‑Fi ещё с четвёртого поколения, и с каждым разом она становилась всё совершеннее.
Если коротко, то MU-MIMO — это возможность передавать информацию по нескольким пространственным потокам. Благодаря этой технологии современные роутеры становятся похожи на паука со множеством лап-антенн. MU-MIMO позволяет передавать больше информации в одном канале в одно время, разнося её в пространстве по антеннам.
Фактически технология позволяет сформировать отдельный луч для пользователя с пакетами, предназначенными именно для него. В Wi‑Fi 4 были лишь зачатки MU-MIMO: тогда устройство с двумя антеннами могло подключиться к точке доступа с четырьмя антеннами и использовать только две из них. Ещё две простаивали, и к ним не могло подсоединиться другое пользовательское устройство.
К пятому поколению этот недостаток устранили, однако в Wi‑Fi 5 технология работала только на downlink. В Wi‑Fi 6 тот же механизм появился и на uplink. При этом, как и с downlink, частотное планирование осуществляется на стороне точки доступа. Одновременно было расширено количество возможных подключений в два раза — до 8×8.
Очевидно, что технология MU-MIMO 8×8 должна поддерживаться устройством, а эффективность формирования отдельных пространственных лучей зависит от используемых производителями решений, в частности направленных антенн.
Подобную задачу мы уже решали в «Казань Экспо». И хотя выставочный комплекс далёк от медицины, задачи тут схожие: требуется обеспечить много стримов на огромной скорости с высоким разрешением. Суммарно в «Казань Экспо» 43 серверных помещения с системами передачи, хранения, обработки данных и бесперебойного питания. На территории комплекса мы установили 337 высокоскоростных точек доступа Wi‑Fi 6, обеспечивающих более 4000 одновременных соединений.
Выставочный комплекс имеет свою специфику. Площадка должна обеспечить экспонентам все возможности для привлечения посетителей: компании применяют средства виртуальной и дополненной реальности, которые сами по себе серьёзно нагружают сетевую инфраструктуру. Кроме того, участники используют онлайн-сервисы и социальные медиа, что создаёт дополнительную нагрузку. Всё это было бы невозможно без Wi‑Fi 6.
Шопинг без потерь связи
Для любителей шопинга в Wi‑Fi City тоже есть множество мест, куда стоит заглянуть. В крупнейшем в городе торговом центре вас ждут магазины всемирно известных брендов, бутики местных дизайнеров, сувенирные лавки, фуд-корты.
Несмотря на размеры торгового центра, его посетители — и туристы, и местные жители — всегда сохраняют доступ к интернету благодаря наличию точек доступа Wi‑Fi 6. Здесь тоже пришлись к месту преимущества технологии MU-MIMO, однако с другой стороны.
Торговый комплекс — довольно сложное помещение со множеством «тёмных углов», куда трудно было дотянуться беспроводной связи предыдущего поколения. Благодаря использованию фазированной антенной решётки точка доступа как бы формирует луч, который направлен на конкретного посетителя и следит за ним в пространстве. Это увеличивает эффективность использования спектра и улучшает качество сигнала для конечного потребителя.
Торговый комплекс — довольно сложное помещение со множеством «тёмных углов», куда трудно было дотянуться беспроводной связи предыдущего поколения
Данная технология (Beamforming) уже была реализована в пятом поколении. Но для нормальной работы антенной решётки всегда был необходим большой поток вычислений, а он влиял на загрузку центрального процессора точки, и с этим ранее могли возникать проблемы. В 2021 году уровень развития чипов уже позволяет выполнять серьёзные математические расчёты на нашей точке. Так что точные вычисления — залог эффективной работы технологии.
Конечно, везде есть свои ограничения. Если вы чемпион по бегу и пользуетесь своим талантом, чтобы пробежать весь торговый центр за пять минут и успеть купить сувениры для всей родни до седьмого колена, то угнаться за вами не сможет и Beamforming. Однако для обычного пользователя, который толкает перед собой тележку с покупками, это хороший способ получить более высокую скорость передачи.
Кроме формирования луча, стоит отметить ещё два аспекта:
Adaptive Power теперь повышает мощность сигнала лишь в том случае, если он падает до критических уровней. Таким образом, точки не «разговаривают» с пользователями слишком громко, но в то же время могут достучаться до них с крайне низким уровнем сигнала.
BSS Coloring, или механизм «свой — чужой», позволяет маркировать пакеты. Теперь точка и пользователь могут не обращать внимания на чужие пакеты и хорошо видят свои, что помогает фильтровать лишнюю информацию и также увеличивает пропускную способность.
Именно по такому принципу мы построили радиосеть комплекса «Палметто Плаза» в Колумбии. Как и в Дубае, здесь всё завязано на технологии AirEngine, и посетители получают те же преимущества, что и гости DIFC. Но в торговом комплексе мы использовали ещё одну нашу разработку — Arara Wi‑Fi Analytics.
Это платформа для маркетинга и аналитики. Arara Wi‑Fi Analytics способна определять путь клиентов, создавать кластеры и сегментировать их на основе схожих интересов и поведения. Это ценная информация, которую затем можно использовать для создания персонализированных маркетинговых кампаний и оптимизации взаимодействия с клиентами с помощью каналов социальных сетей, таких как Facebook и Instagram, а также электронной почты.
Стадион с огромным трафиком
Помимо магазинов и архитектурных памятников старины, в нашем городе вы сможете посетить и знаменитый стадион — самый большой в регионе, рассчитанный ни много ни мало на 50 тысяч зрителей. Здесь проходят важнейшие спортивные события Wi‑Fi City (например, футбольные матчи), а также концерты и различные развлекательные мероприятия.
Часто трибуны стадиона заполняются так, что не остаётся свободных мест. Посетители ожидаемо приносят с собой гаджеты, без которых в Wi‑Fi City никого не встретишь. Так что на стадионе, бывает, набирается под сотню тысяч мобильных устройств, пользователи которых ведут активную жизнь в социальных сетях, выкладывают фотографии в «Инстаграм», сёрфят по интернету, а многие даже ведут стримы с мероприятия. Всё это требует колоссального трафика.
Часто на трибунах набирается под сотню тысяч мобильных устройств, что требует колоссального трафика
С задачей помогают справиться точки доступа AP7060DN APs, и свою задачу они решают посредством технологии Wi‑Fi 6. Казалось бы, в чём уникальность? Обеспечить трафик в несколько гигабит могло и предыдущее поколение — Wi‑Fi 5. Но у него, как и у предшественников, слабой стороной было разделение канала на несколько пользователей. Иными словами, если у нас был канал в 1 Гбит/с реальной пропускной способности, то несколько посетителей всё равно никогда не могли использовать его на полную.
Потери на разделении канала между устройствами были значительными, и чем больше человек занимало канал, тем ниже становилась скорость. Причина тому — жёсткая очерёдность во временных слотах между пользователями. Каждое устройство получает свой временной слот на передачу пакетов, а все остальные ждут очереди вне зависимости от того, как использует свой слот конкретное устройство.
Раньше это считали неизбежным злом технологии и все мечтали, что когда-нибудь в Wi‑Fi появится OFDMA (ортогональное частотное разделение спектра), при использовании которого жёсткой очереди нет. Эта технология давно и успешно действует в сетях сотовой связи, поэтому они куда лучше переваривают большое число пользователей.
Ну что ж, ждали — дождались: начиная с шестого поколения OFDMA появилось и в Wi‑Fi. Теперь потребители используют спектр максимально эффективно. То есть тот, кто ведёт стрим, забирает себе больше скорости, чем тот, кто просто листает ленту.
Такой же проект мы реализовали на стадионе «Санкт-Якоб Парк» в Швейцарии. Для повышения качества покрытия там были установлены точки доступа AP7060DN APs. Они предоставляют конечным пользователям уже гигабитные скорости передачи. А Wi‑Fi 6 помогает эффективно поделить каналы между 40 тысячами зрителей, которых вмещает стадион.
Умная городская среда
Если осмотру зданий вы предпочитаете прогулки на свежем воздухе, вам будет на что посмотреть и на улицах Wi‑Fi City. В городе будущего технологии проникли и в городскую среду, и вы сможете увидеть, как они работают.
Мы уже упоминали, что в Wi‑Fi City многие процессы оптимизированы и не требуют ручного труда. Миллионы датчиков следят за тем, когда включить или выключить фонари освещения, когда засорился городской коллектор, когда переключить сигнал светофора, — список можно продолжать ещё долго.
В Wi-Fi City всегда есть что посмотреть
Большая часть этих датчиков работает без проводов, на батарейках, ресурс которых ограничен. К тому же предыдущие стандарты Wi‑Fi были слишком прожорливы в плане энергопотребления. Поэтому раньше подобные технологии можно было реализовать лишь с помощью энергоэффективных сетей, вроде LoRaWAN или NB-IoT.
Однако в Wi‑Fi 6 эту проблему удалось решить благодаря Target Wake Time (TWT). Эта новейшая технология позволяет не поддерживать постоянное соединение с роутером, а передавать данные, лишь когда в этом есть необходимость. Теперь передатчик большую часть времени находится в режиме сна и не расходует драгоценный заряд батареи.
А ведь сфера IoT долгое время считалась одной из тех, где Wi‑Fi никогда не займёт господствующего положения. Но теперь ситуация изменилась. Вот и получилось, что Wi‑Fi 6 стал технологией, которую можно использовать в любой сфере.
В отличие от 5G нам не требуются никакие лицензии для развёртывания подобных сетей — и это огромное конкурентное преимущество. Ведь в случае с 5G в нашем взаимодействии с конечными устройствами всегда есть третий игрок — сотовый оператор. Он вводит свои правила и требует денег за пользование своими услугами. В то время как Wi‑Fi 6 — это история только про нас и конечного пользователя, кем бы он ни был: врачом с необходимостью в видео 8К или крошечным датчиком освещённости на крыше дома.
Подобная история массового оснащения целого региона новейшей технологией у нас тоже есть: на Севере Индии с помощью Wi‑Fi 6 «умнее» стали целые города.
Завтра наступит сегодня
Как бы ни был прекрасен наш Wi‑Fi City, везде есть и подводные камни, с которыми придётся считаться. Главный недостаток Wi‑Fi 6 состоит в том, что 802.11ах — это аппаратная история. То есть для использования всех её преимуществ требуется, чтобы и точка доступа, и конечное устройство имели соответствующие чипы с поддержкой Wi‑Fi 6. Обновиться с «пятёрки» софтом не получится.
И если с точками доступа всё понятно, то как скоро появится достаточное число конечных устройств? Стоит ли вкладывать деньги в модернизацию сети уже сейчас?
Мы считаем — стоит. Скорость внедрения технологий растёт, пользователи привыкают к удобствам и постоянным улучшениям, сами стремятся к ним, регулярно обновляют свои гаджеты и, конечно, хотят получать максимум от вложенных средств. А значит, придут в инфраструктуру тех ТРК, стадиона, университета, которые смогут эти преимущества реализовать, что прекрасно демонстрирует пример нашего города.
Увы, пересобрать целую сеть — это не смартфон поменять. Понадобятся время, много сложной и кропотливой работы, настройка, тестирование. За эти преобразования можно и нужно браться уже сейчас.
Для тех «конечников», кто не поспевает за прогрессом, Wi‑Fi 6 также приготовил приятный сюрприз: обратную совместимость с пятым и четвёртым стандартами. Обидно не будет никому, разве что «отстающие» не смогут получить всех прелестей новейшей технологии 802.11ax.
А мы ждём вас в Wi‑Fi City снова и расстаёмся в надежде, что остальные города совсем скоро подтянутся к нему по уровню беспроводной инфраструктуры, тем более что все возможности для этого есть уже сейчас.
Источник: https://habr.com/
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
