Wi-Fi от Ruckus. В чем его преимущество перед бюджетными точками?

Сейчас уже нельзя представить жизнь без Wi-Fi, все современные устройства используют его для выхода в интернет. Wi-Fi точки устанавливают везде: дома, на работе, в метро, на остановках и других общественных местах. 

Существует огромное количество моделей Точек доступа, но одинаковые ли они? Давайте разбираться. 

С развитием интернета и улучшением качества видео контента стало необходимо иметь качественное, надежное и быстрое Wi-Fi соединение, с поддержкой большого числа подключенных устройств. Каждый новый стандарт Wi-Fi 802.11 увеличивал скорость передачи.  В 2009 году был разработан стандарт 802.11n, в котором была добавлена технология формирования луча Beamforming для увеличения скорости передачи.

Технология позволяла организовать направленый поток данных по оптимальному пути от Точки Wi-Fi к устройству, за счет чего повышалась скорость и качество соединения. Существует два способа реализации технологии формирования луча: на чипе и на антенне. 

Сейчас чаще используют реализацию на чипе, так как можно использовать существующие точки доступа, чаще с двумя антеннами, просто добавив дополнительный функционал обработки сигнала на чип.

Сначала были точки с одной антенной, позже появились с двумя, но вторая антенна нужна была для борьбы с негативным влиянием отраженных сигналов, а передавала данные только одна. Но стандарт 802.11n стал использовать отраженный сигнал во благо для увеличения скорости передачи с помощью технологии MIMO.  Технология MIMO предполагает передачу нескольких потоков данных с помощью нескольких антенн. Для каждого потока нужна была антенна, так появились точки с тремя антеннами. Хотя стандарт поддерживал до четырех потоков, точки с четырьмя антеннами были редкими и даже в этом случае использовали три антенны для передачи, а четвертую антенну для улучшения качества соединения. Конечно, речь идет об антеннах для одного диапазона – 2,4 или 5 ГГц. Соответственно, для двух диапазонов количество антенн удвоится.

Рассмотрим вариант точки доступа с двумя антеннами и работающую в одном диапазоне. Можно каждой антенной передавать поток одних и тех же данных, но обеспечить такой сдвиг фаз между потоками, чтобы в точке расположения клиента они сложились в фазе. Приведем наглядный пример. Можно бросить два камня в бассейн с водой. Мы получим две круговые волны, которые в некоторых местах складываются, а в других, наоборот, поглощают друг друга – все зависит от разности фаз волн в точке приема.

Технология MIMO передает те же два потока, но только в рамках одного канала с разными данными. Тем самым скорость повышается в два раза. 

Стандартные Wi-Fi точки доступа не могут одновременно использовать технологию формирования луча на чипе и MIMO. Что бы использовать две технологии с двух потоковой точкой 2Х2 антенн нужно вдвое больше, то есть четыре. Это только для одного диапазона, для двух соответственно нужно восемь антенн. А увеличение антенн это технически сложная и дорогостоящая задача.

Но это не все. Технология формирования луча на чипе может быть неявной (Implicit Beamforming), когда от клиента ничего не требуется и точка доступа самостоятельно принимает решение о параметрах передачи, и явной (Explicit Beamforming), когда клиент должен общаться с точками доступа и корректировать параметры передачи. Это значит, что без обмена специальными данными с клиентом точка доступа не может подобрать правильные параметры передачи сигналов антеннами, чтобы добиться усиления сигнала именно в том месте, где находится клиент. На первом рисунке мы видели, что есть зоны как усиления, так и ослабления сигнала.

Таким образом, точка доступа действует практически вслепую. А если клиент перемещается? О каком усилении сигнала может идти речь? Именно потому и был разработан явный вариант формирования луча на чипе, требующий поддержки данного стандарта со стороны клиента. Беспроводной адаптер клиента должен поддерживать Explicit Beamforming, в противном случае ожидать какого-либо эффекта от технологии невозможно. Но проблема в том, что беспроводных адаптеров и клиентов, поддерживающих эту технологию, очень мало.

Здесь пора вспомнить о второй разновидности технологии формирования луча, а именно – с помощью антенны. В отличие от традиционных антенн, состоящих, как правило, из одного ненаправленного элемента с одной плоскостью поляризации, антенны по технологии BeamFlex+ состоят из нескольких элементов с различной поляризацией.

Мы видим точку доступа с антенной от Ruckus Wireless. Ее антенна состоит из 19 элементов, обеспечивающих до 4000 независимых диаграмм направленности в реальном времени для каждого пакета и каждого клиента. В отличие от традиционной архитектуры, каждый радио-модуль может работать с каждым элементом антенны.

Основная идея использования технологии формирования луча с помощью антенны состоит в том, что антенна, являясь фактически антенной решеткой, формирует главный лепесток диаграммы направленности в направлении клиента. Фактически можно рассматривать данный тип антенн как динамическую направленную антенну, при этом обеспечивающую общее круговое покрытие. Это значит, что точка доступа по технологии BeamFlex+ обеспечивает круговое покрытие подобно точки доступа с ненаправленными антеннами, но при работе с каждым клиентом использует свою диаграмму направленности. В результате появляется возможность увеличить уровень сигнала на приемной антенне клиента до 9 дБ.

Антенны Ruckus Wireless позволяют одновременно и усилить сигнал в антенне клиента, и использовать MIMO, повышая качество соединения и скорость передачи. Технология формирования луча на чипе этого не позволяет. Один из ведущих производителей сетевого оборудования изменил стандартный механизм работы технологии неявного формирования луча на чипе и утверждает, что для его работы не требуется поддержка со стороны клиента, но независимое тестирование не показало серьезных преимуществ данной технологии.

Но тут преимущества антенн с технологией BeamFlex+ только начинаются. Вспомним, что основным деструктивным фактором, влияющим на качество беспроводной связи, является интерференция, или наличие на тех же или соседних частотах мешающих сигналов других сетей. По сути это оборотная сторона широкого распространения Wi-Fi. Основным источником интерференции, влияющей на качество беспроводной сети, являются точки доступа, причем не только чужие, но и ваши. Как мы помним, ненаправленные антенны распространяют сигнал во все стороны, оказывая негативное воздействие на соседние точки доступа, работающие на том же канале. В диапазоне 2,4 ГГц есть всего три неперекрывающихся канала, а количество точек доступа, желающих эти каналы использовать, может быть намного больше. В этой стандартной ситуации антенны с технологией BeamFlex+ позволяют снизить до 17 дБ уровень интерференции, значительно повышая общую производительность беспроводной сети.

Необходимо отметить возможность работы антенн BeamFlex+ в обеих плоскостях поляризации, что значительно улучшает связь с такими мобильными клиентами, как смартфоны и планшеты, постоянно меняющими ориентацию в пространстве относительно точки доступа. Традиционные точки доступа с ненаправленными антеннами одной поляризации этого не могут. При рассогласовании плоскостей поляризации антенн точки доступа и клиента уровень принятого клиентом сигнала может снизиться на 6 дБ, в результате падает скорость передачи и качество беспроводного соединения.

Необходимо отметить, что точка доступа Ruckus Wireless позволяют получить значительно большее покрытие и обеспечивают при этом работу на более высоких скоростях и на значительно больших расстояниях по сравнению с точками доступа производителей. Иными словами, понадобится меньше точек доступа для покрытия площадей ваших помещений. Точки доступа Ruckus Wireless показывают лучшие результаты производительности при работе с большим количеством одновременных пользователей в самых сложных условиях радиосреды.

Все новые стандарты и технологии для беспроводных сетей позволяют работать на больших скоростях, но почувствовать эти преимущества в реальных условиях практически невозможно без работы над технологиями передачи радиосигнала.

Использование ненаправленных антенн, расточительно распространяющих сигнал во все стороны и оказывающих негативное влияние на соседние точки доступа, неэффективно. Даже в домашних условиях, особенно в многоквартирных домах, передавать потоковое видео в формате HD по беспроводному соединению на большеформатные экраны при использовании традиционных точек доступа не представляется возможным. Использование точек доступа с ненаправленными антеннами в местах скопления людей не позволяет реализовать все преимущества радиоканала, а для операторов это выражается в реальных финансовых потерях. Согласитесь, если бы вы могли передавать в два раза больше трафика в общественном месте, чем передаете сейчас, вы бы могли и заработать в два раза больше, не говоря уже о качестве вашего сервиса.

В преддверии появления нового стандарта 802.11ac требования к работе с радиоканалом еще больше повышаются. В этой ситуации технологии компании Ruckus Wireless наилучшим образом соответствуют концепции качественной, надежной и высокоскоростной беспроводной сети, без которой мы не представляем свое будущее.