vaspvort
Ночной дозор
Команда форума
Модератор
ПРОВЕРЕННЫЙ ПРОДАВЕЦ
Private Club
Старожил
Migalki Club
Меценат💰️
Введение
Покупая новый Wi-Fi роутер, я столкнулся со множеством их характеристик и как следствие классов скорости Wi-Fi: N300, AC2600, AX1800 и другие. По мере изучения параметров я решил написать эту статью, которую можно рассмотреть как памятку по основам Wi-FI. Главная цель этой статьи - рассмотреть основные характеристики и на что они влияют.Характеристики Wi-Fi
Начнем с определения, Wi-Fi - это технология беспроводной передачи данных. Выделяют 7 поколений. Все поколения имеют ряд характеристик, к ним относятся:- частота;
- ширина канала;
- метод кодирования;
- и так далее.
Класс скорости
Класс скорости - это условная характеристика (скорее маркетинговая), которая отражает максимальную теоретическую пропускную способность устройства, применима к Wi-Fi роутерам. Класс скорости состоит из буквенной части и числовой. Буквенная часть указывает на поколение Wi-Fi. Таблица о соответствии представлена ниже.Числовая часть класса скорости представляет собой максимальную суммарную возможную скорость. Здесь складываются скорости на всех возможных частотах для роутера, с максимально возможным числом потоков и шириной канала. Далее разберем каждую из составляющих.
| Буквенная часть | Поколение | Стандарт IEEE |
|---|---|---|
N | Wi-Fi 4 | 802.11n |
AC | Wi-Fi 5 | 802.11ac |
AX | Wi-Fi 6 | 802.11ax |
AXE | Wi-Fi 6e | 802.11ax |
BE | Wi-Fi 7 | 802.11be |
Частота
Wi-Fi работает на частотах:- 2.4ГГц, максимальная ширина канала 40МГц;
- 5ГГц;
- 6ГГц.
Важно выделить, что одна частота - это отдельная сеть, кроме 6ГГц, которая расширяет 5ГГц сеть. Исходя из этого можно разделить только 2.4ГГц и 5ГГц сети. Далее представлена таблица для соответствия частот и поколений Wi-Fi:
| Поколение | Частота, ГГц | Примечание |
|---|---|---|
Wi-Fi 4 | 2.4/5 | Работа на 5ГГц возможна, но редко реализована |
Wi-Fi 5 | 5 | |
Wi-Fi 6 | 2.4/5 | |
Wi-Fi 6e | 2.4/5/6 | |
Wi-Fi 7 | 2.4/5/6 | |
Ширина канала
Каналы используемые в Wi-Fi могут быть 20/40/80/160/320 МГц. С увеличением ширины канала увеличивается объем передаваемых данных прямо пропорционально. То есть при увеличении с 20МГц до 80МГц увеличится объем в 4 раза, а при увеличении с 20МГц до 40МГц увеличивается в 2 раза. Но с увеличением ширины канала, увеличивается и величина помех, что негативно сказывается на дальности передачи данных. Таблица с условным соотношением ширины и скорости представлена ниже.| Ширина канала | Дальность (от 20МГц) | Скорость (от 20МГц) |
|---|---|---|
20МГц | 100% | 1x |
40МГц | примерно 71% | 2x |
80МГц | примерно 50% | 4x |
160МГц | примерно 35% | 8x |
| Поколение | Ширина канала, МГц | Примечание |
|---|---|---|
Wi-Fi 4 | 20/40 | |
Wi-Fi 5 | 20/40/80/160* | Разделен на Wave 1(2013) и Wave 2(2016). Только в Wave 2 появилась ширина 160МГц. |
Wi-Fi 6 | 20/40/80/160 | |
Wi-Fi 6e | 20/40/80/160 | |
Wi-Fi 7 | 20/40/80/160/320 | |
Пространственный поток
В Wi-Fi 4 появилась новая технология MIMO (Multiple Input and Multiple Output). Она добавляет пространственные потоки. Пространственные потоки - это отдельные каналы (потоки) передачи данных, которые за счет мультиплексирования передаются одновременно, для этого Wi-Fi роутеры имеют несколько антенн. MIMO 2x2 говорит нам о том, что две антенны используются для приема и две для передачи сигнала. Тем самым мы можем передавать и получать два пространственных потока, что теоретически увеличивает пропускную способность канала в два раза. Обычно Wi-Fi адаптер в телефоне, ноутбуке имеет MIMO 2x2, в силу размера и потребления энергии.C Wi-Fi 5 был представлен MU-MIMO. И если раньше можно было одновременно взаимодействовать только с одним устройством, то теперь можно работать с несколькими. Например у нас MU-MIMO 16x16, он может передавать все 16 потоков на один приемник, либо разделить между участниками, используя разные схемы. Например, на 4 приемника по 4 поток, на 16 приемников по одному, либо на 2 приемника по 4 потока и на 8 по одному и так далее.
Разницу между MIMO (или SU-MIMO) и MU-MIMO можно увидеть на следующем изображении.
Сравнение SU-MIMO и MU-MIMO
Соотношение пространственных потоков и поколения Wi-Fi представлено в таблице ниже.
| Поколение | Пространственных потоков | MIMO (Максимум) |
|---|---|---|
Wi-Fi 4 | До 4 | MIMO 4x4 |
Wi-Fi 5 | До 8* (чаще всего максимум 4) | MU-MIMO 4x4 |
Wi-Fi 6 | До 8 | MU-MIMO 8x8 |
Wi-Fi 7 | До 16 | MU-MIMO 16x16 |
Метод модуляции
Для передачи сигнала в Wi-Fi его необходимо закодировать. Для этого чаще всего используют квадратурную модуляцию (QAM). Чем выше уровень модуляции - тем условно более плотно передаются данные, выше максимальная скорость. Но тут важно чтобы был высокий уровень сигнала и низкий уровень шума. Если уровень сигнала падает, то модуляция переключается на предыдущий уровень, который являет более устойчивым к помехам.Можно выделить следующие типы модуляции:
- 16-QAM
- 64-QAM (максимальный по спецификации для Wi-Fi 4)
- 256-QAM (максимальный по спецификации для Wi-Fi 5)
- 1024-QAM (максимальный по спецификации для Wi-Fi 6)
- 4096-QAM (максимальный по спецификации для Wi-Fi 7)
Ниже представлено наглядное сравнение 256-QAM и 1024-QAM.
Сравнение модуляции 256-QAM и 1024-QAM
Ниже представлены скорости, которые могут служить для ориентира, но не являются точными, так как скорость зависит и от других параметров, о которых не упомянуто в статье:
| Модуляция | Поколение Wi-Fi | Ориентировочная базовая скорость для 1 пространственного потока и 20МГц ширины канала, МБит/c |
|---|---|---|
16-QAM | 4/5/6/7 | 44 |
64-QAM | 4/5/6/7 | 72,2 |
256-QAM | 5/6/7 | 100 |
1024-QAM | 6/7 | 143 |
4096-QAM | 7 | 172 |
Как рассчитывается максимальная суммарная скорость
Максимальная суммарная скорость будет равна округленной сумме скоростей на каждой частоте (2.4ГГц и 5ГГц).
Для точного определения максимальной скорости на определенной частоте есть таблицы для каждого поколения, с привязкой ширины канала, количеством пространственных потоков и так далее. Но мы упростим схему и представим приблизительную формулу:
- Vfreq — скорость на определенной частоте,
- Vmod — скорость на максимально доступной модуляции для данного поколения Wi-Fi,
- Cbw — коэффициент ширины канала,
- Csp — коэффициент пространственных потоков.
Примеры
AC1200: AC - 5 поколение Wi-Fi. 1200 - суммарная скорость.Для частоты 2.4ГГц - Wi-Fi 4 (так как в Wi-Fi 5 нет 2.4) - максимальная скорость будет 300Мбит/c (ширина канала 40МГц (коэффициент 2x), 2 потока (2x) и базовая скорость на модуляции 64-QAM примерно - 72мбит/c):
Для частоты 5ГГц - Wi-Fi 5 - максимальная скорость будет 867Мбит/c (ширина канала 80МГц (4x), 2 потока (2x) и базовая скорость на модуляции 256-QAM примерно - 100 Мбит/c):
AX3000: AX - 6 поколение Wi-Fi. 3000 - суммарная скорость.
Для частоты 2.4 - Wi-Fi 6 - максимальная скорость 574Мбит/c (ширина канала 40МГц (2x), 2 потока (2x) и базовая скорость на модуляции 1024-QAM примерно - 143Мбит/c):
Для частоты 5 - Wi-Fi 6 - максимальная скорость 2402Мбит/c (ширина канала 160МГц (8x), 2 потока (2x) и базовая скорость на модуляции1024-QAM примерно - 143Мбит/c):
N600: N - Wi-Fi 4, только частота 2.4ГГц. Максимальная суммарная скорость - 600Мбит/c.
Для частоты 2.4 - Wi-Fi 4 - максимальная скорость 600Мбит/c (ширина канала 40МГц (2x), 4 потока (4x) и базовая скорость на модуляции 64-QAM примерно - 72мбит/c):
