802.11ac Wave2 Wi-Fi – не спешим (ч4) – MU-MIMO

В трех предыдущих частях мы рассмотрели обещания, потоки и каналы 802.11ac Wave2. Сегодня закрываем тему последним, самым важным, нововведением – Multi-User MIMO.

Напомним, в Wi-Fi предыдущего поколения была проблемка: связь была полудуплексная. А, следовательно, если с точкой 4x4:4@160MHz (потенциально большая пропускная способность) общается клиент 1x1:1@20Mhz, то вся остальная часть «трубы» простаивает. А в данном случае это 1- 20/(4*160) ~= 97% !

[Здесь и далее иллюстрации из White Paper от Xirrus - по поводу MU-MIMO писали вообще все, но если бумаги от Cisco и Aruba техничны донельзя, а другие – маркетинговы донельзя, то эта – хороший пример сбалансированной подачи. Молодцы.].

Сделать связь полнодуплексной без переделки ВСЕГО-ВСЕГО не получится, но ситуацию можно улучшить: у наших коллег из «большой» сотовой связи тоже всё как-бы не совсем полнодуплексно, но одна сота обслуживает множество клиентов на огромной территории.

И тут начинаются нюансы... Напомним, и в современном Wi-Fi и в современной большой сотовой связи используется OFDM, в котором канал делится на большое количество (десятки) поднесущих. По сути, скажем, 20MHz канала делятся на 50 канальчиков в 0.4 MHz. На самом деле все сложнее, но для нашего примера сойдет. Далее оказывается, что с современными скоростями клиенту не нужны все 20Mhz – ему достаточно всего несколько «подканалов» (в зависимости от типа клиента и его задач). Есть механизм посредством которого клиент и базовая станция договариваются, какие подканалы брать и как долго их использовать. В общем, всё классно. Так работают Wi-MAX, LTE и иже с ними.

Проблема лишь в том, как это запихнуть в точку доступа? Базовая станция LTE – не крохотная коробочка, висящая под потолком, и питается не по PoE. Поэтому всей это красоты в 802.11ac мы не увидим (хотя, возможно, увидим в 802.11ax году эдак в 2019). А вместо этого увидим вот что.

Еще в 802.11ac Wave 1 сделали обязательным Beamforming (динамическое управление диаграммой направленности антенны). В Wave2 сказали: «А давайте-ка использовать Beamforming, чтобы слать сразу несколько потоков РАЗНЫМ клиентам?»

Ну а что – звучит неплохо! Теперь если на точке 4x4:4 сидят клиенты 1x1, то можно работать сразу с четырьмя. А это как бы в четыре раза быстрее! Кроме того, если есть клиенты с 2SS и 3SS – их тоже можно комбинировать: 1+1+2, 1+3, 2+2. Таким образом, задействован весь скоростной потенциал точки – ничего (из оплаченного) не простаивает – классно!

Давайте разбираться.

Первое. Обратите внимание, что везде говорится только о передаче от точки к клиенту. Обратили? А где говорится о передаче от клиента к точке? Верно – там всё по-старому, и пока клиент 1x1:1@20 передает – все остальные молчат. На самом деле, это не так и плохо, так как клиенты скачивают гораздо больше, чем закачивают. А служебные пакеты (типа ACKов) уже давно научились агрегировать для экономии времени.

Второе. Обратите внимание, как на диаграмме клиенты стоят ВОКРУГ точки. Обратили? Это тоже неспроста. Почти на всех диаграммах (кроме самой наглой маркетолохии) клиенты будут вокруг. Особенно, если диаграмма включает Beamforming:

Как вы думаете, хорошо ли будет работать формирование 3-4 НЕЗАВИСИМЫХ потоков данных, если все 3-4 клиента находятся в одном месте?

Третье и последнее. Обратите внимание, что ничего не говорится о поддержке со стороны клиента. Обратили? А она нужна! Чтобы это всё работало нужна поддержка клиентов. Без этого – ничего не будет. Впрочем, клиенты уже есть, вот, к примеру, список для Quallcomm:

Итого?

В целом, для того, чтобы MU-MIMO работал нужно следующее:

• Поддержка клиентов
• Преимущественно downstream трафик
• Клиенты со всех сторон от точки
• Клиенты не двигаются (тоже важно для Beamforming’а)

Всё это реально, и при таких условиях в реальной среде (не супер-специальной тестовой камере) общая пропускная способность в соте может достичь примерно 2.1x от обычного Single-User MIMO (именно около этой цифры колеблются отчеты и тестирования почти всех вендоров, презентуемые на реальных технических мероприятиях). Как видим – далеко не в четыре раза, но и не так бесполезно. При правильном дизайне сети через год-другой, когда MU-MIMO будет поддерживать большинство устройств от него будет польза. Если только к этому времени не выкатят 802.11ax Wave1 :)

Заключение

802.11ac Wave2 обещает много и частично выполняет обещания. Не так, чтобы он совсем бесполезен, но достичь даже 50% от новых заявленных скоростей будет практически нереально.

Из хорошего, это значит, что скорее всего не придется апгрейдить проводные сети и прокладывать новые кабели (а этим много стращали и даже придумали новый стандарт Ethernet на 2.5GBps чтобы лучше продавались коммутаторы). С другой стороны, может оказаться, что новые точки потребуют питания 802.3at PoE+, а на старом «обычном» 802.3af PoE будут работать не лучше (а то и хуже) старых.

В общем получается так же, как и с переходом с .11n на .11ac: если вам нужна скорость индивидуальных линков, и вы не строите беспроводные мосты – ничего нового вы не получите. Если вам нужна емкость (скорость по всей соте) – прирост будет. Но обязательно нужен пилот в вашем конкретном окружении и с вашими конкретными приложениями и клиентами, а то прироста может вообще не быть, или он не будет стоить потраченных денег.

Из альтернатив имеет смысл попилотить Wave1 или даже 802.11n, если цена привлекательна (Wave2 сейчас продается с большой наценкой, а Wave1 уже «не модно») и уже целиться на 802.11ax, обещающий реальные качественные, а не количественные, изменения.

Что думаете?