Wi-Fi 802.11n: průlom nebo propadák?
18.9.2008, Petr Stránský, článek
V červenci byl v Denveru v USA schválen již 5. návrh nového standardu 802.11n. Na jeho kompletní přijetí si sice budeme muset ještě chvíli počkat, ale už samotná historie jeho vývoje je zajímavá a stojí za připomenutí. V průběhu těch několika let, co je standard na pracovním stole vývojářů, se s ním událo skutečně mnoho zajímavého.
Kapitoly článku:
- Wi-Fi 802.11n: průlom nebo propadák?
- Na počátku bylo 802.11
- Vývoj nového standardu
Vývoj nového standardu byl spuštěn již v roce 2003, avšak až o rok později podali členové Wi-Fi Alliance základní návrhy na jeho vytvoření, a to s cílem vyrovnat se tehdejšímu maximu ethernetové sítě, čili rychlosti 100 Mb/s. Základ nové normy 802.11n byl tedy na světě. Prvních požadavků se nashromáždilo rovnou více než 60, což rozhodně další jednání neulehčovalo.
Na úplném začátku roku 2005 byly v úvahu z původní hromady technických řešení pouze návrhy dva – konkurenční řešení kandidátů WWiSE (World Wide Spectrum Efficiency) a TGn Sync (Task Group N). V obou se využívala myšlenka použití tzv. chytrých antén (viz dále), avšak každý z táborů prosazoval jinou šíři používaných kanálů a různou rychlost přenášených dat stejně jako různé techniky pokročilých kódování.
TGn Sync tak prosazoval šířku komunikačního kanálu 40 MHz, což by ale v pásmu 5 GHz znamenalo snížení celkového počtu přenosových kanálů. Kvůli zpětné slučitelnosti se ale nakonec přešlo zpět k původním 20 MHz. Maximální navrhovaná rychlost s využitím technologie MIMO potom byla až 600 Mb/s.
WWiSE by naopak nejraději zůstala u stávajícího členění na 20 MHz kanály, což by znamenalo zvýšení teoretické rychlosti přenosu na celých 135 Mb/s a již v základu počítala s nasazením technologie MIMO. Maximální teoretické rychlosti dosahovaly v návrhu až 540 Mb/s.
Do dnešní doby (2008) prošel standard velkým množstvím úprav, přičemž jednou z nejvýznamnějších byla první „mezispecifikace“, tzv. Draft 1.0. Připomínek k ní přišlo velice mnoho (cca 12 000), a proto byla v březnu roku 2007 přijata její inovovaná verze - Draft 2.0. Velkou výhodu pak představovala teoretická možnost přejít u stávajících produktů pomocí jednoduché aktualizace firmwaru z Draft 1.0 na verzi 2.0.
Návrh číslo dva byl schválen celkem 231 souhlasnými hlasy, přičemž 46 z celkem 325 oprávněných hlasujících bylo pro zamítnutí a 28 z nich se zdrželo. Jednoduchým matematickým propočtem tedy dojdeme k tomu, že byl tento návrh schválen celkem 83,4% voličů. Vzneseno bylo 3076 připomínek.
bezdrátová síťová karta s podporou 802.11n
O několik měsíců později (v listopadu roku 2007) členové skupiny rokovali o novém a v pořadí již třetím návrhu nového standardu bezdrátových sítí, přičemž výsledek byl velmi podobný tomu předchozímu. Pro schválení bylo 240 voličů, proti 43 a celkem 27 výrobců se zdrželo. Výsledkem shromáždění bylo tedy úspěšné schválení návrhu, a to 84,8% hlasujících. Vzneseno bylo celkem 884 unikátních komentářů.
K tomu, aby byl schválen čtvrtý koncept, bylo třeba dosáhnout alespoň 75% souhlasných hlasů, což se nakonec s celkovými 88 procenty také v květnu roku 2008 podařilo. Místem konání bylo město Jacksonville na Floridě (USA).
Prozatím poslední z návrhů byl ten s pořadovým číslem D5.0, který byl schválen již celkovými 90% majoritních hlasů v červenci 2008. Pro schválení hlasovalo celkem 261 voličů. Navíc bylo konečné vydání celého standardu 802.11n ještě o několik měsíců oddáleno, a to z července 2009 až na listopad téhož roku. Během jednání bylo nashromážděno z oběhu hlasovacího lístku celkem 1112 komentářů. Z těch bude připraven návrh D6.0, o kterém se mělo jednat již před několika dni (na začátku září 2008).
Celý průběh všech hlasování ale nebyl rozhodně tak příjemný a rychlý, jak to na první pohled vypadá. Během něj došlo i k několika patovým situacím, které vývoj celého standardu obrovsky ohrozily.
Například v roce 2005 k takovým výsledkům došla pracovní skupina hned v několika po sobě jdoucích setkáních. Naštěstí se ale na konci zmíněného roku seskupilo téměř 30 výrobců a vytvořilo v čele s Intelem nové konsorcium EWC (Enhanced Wireless Consortium) s cílem připravit zcela nový a přepracovaný technický návrh.
Základem nové normy je technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output), tzv. technologie chytrých antén, která je jakožto taková poměrně hodně stará. Přišly s ní již zhruba před více než 40 lety Bellovy laboratoře. Navzdory tomu se ale s jejím využitím v počítačové komunikaci počítá teprve až v novém standardu 802.11n, i když je pravdou, že v některých specifických firemních řešeních se někdy používala i dříve.
Technika zjednodušeně pracuje na principu vysílání několika datových signálů naráz různými telekomunikačními cestami, avšak v rámci jednoho přenosového kanálu. U přijímače i vysílače se musí samozřejmě počítat s využitím více antén, jejichž přesný počet ale stanoven není.
Velkou výhodou je také skutečnost, že MIMO pracuje na nejnižší síťové vrstvě (vrstvě fyzické), čili ji lze použít bez ohledu na protokoly vyšších vrstev. Maximální propustnost a dokonce i rozsah takto vybudované sítě je pak možné zvýšit jednoduše navýšením počtu připojených antén.
bezdrátový router s podporou technologie MIMO poznáte velmi snadno: Asus WL-500W
Prakticky je možné využít až 16 antén pro venkovní provoz a až 4 antény pro provoz v bytové zástavbě, i když teoreticky by ke zvyšování mohlo docházet až „do nekonečna“. MIMO se dá kromě zvýšení přenosové rychlosti nebo komunikační vzdálenosti, použít také i pro navýšení počtu komunikujících uživatelů v síti. Technika také zvládá vybrat z několika připojených antén ty, které zajistí průběh signálu s co možná nejnižším zarušením.
Velkou výhodou je navíc skutečnost, že nový standard byl již od začátku vyvíjen tak, aby byl zpětně kompatibilní s původními normami stávající bezdrátové sítě 802.11a/b/g, díky čemuž s nimi bude možné nová zařízení jednoduše propojit, byť za cenu nižší datové propustnosti.
Podpora výrobců je dnes také poměrně dobrá, a tak například nedávno uvedená platforma Intel Centrino 2 kromě 45nm procesorů Penryn, které běží v kombinaci s 1066MHz sběrnicí FSB, a nových čipsetů Intel GM45 (GM47 nebo PM45), nabízí také využití bezdrátových sítí 802.11n včetně standardu WiMAX, kterého bychom se v počítačích postavených na této platformě měli dočkat ještě koncem letošního roku. Stejně tak konkurenční AMD Puma s využitím standardů 802.11a/b/g/n počítá též.
Centrino 2, nová platforma na scéně trhu s notebooky
Kdo z nás by nechtěl mít rychlejší bezdrátovou síť? Asi úplně každý. Technologie však bude nejvíce využita v aplikacích, které budou velmi náročné na šíři přenosového pásma, kde se prozatím uplatňuje technologie QoS pro zajištění kvality používaných služeb. Takovými oblastmi může být především sledování videa - IPTV (Internet Protocol TeleVision), HDTV a další.
Pozn: Vyzkoušejte například, jak bude vaše připojení stíhat přehrávání vysílání HDTV1 coby první české televizní stanice vysílající pořady o vysokém rozlišení na HDTV1.cz.
A kdo ví, možná se jednou dočkáme toho, že bezdrátové sítě budou moci komunikovat až závratnou rychlostí pohybující se v řádu několika gigabitů. Co myslíte?
Na úplném začátku roku 2005 byly v úvahu z původní hromady technických řešení pouze návrhy dva – konkurenční řešení kandidátů WWiSE (World Wide Spectrum Efficiency) a TGn Sync (Task Group N). V obou se využívala myšlenka použití tzv. chytrých antén (viz dále), avšak každý z táborů prosazoval jinou šíři používaných kanálů a různou rychlost přenášených dat stejně jako různé techniky pokročilých kódování.
TGn Sync tak prosazoval šířku komunikačního kanálu 40 MHz, což by ale v pásmu 5 GHz znamenalo snížení celkového počtu přenosových kanálů. Kvůli zpětné slučitelnosti se ale nakonec přešlo zpět k původním 20 MHz. Maximální navrhovaná rychlost s využitím technologie MIMO potom byla až 600 Mb/s.
WWiSE by naopak nejraději zůstala u stávajícího členění na 20 MHz kanály, což by znamenalo zvýšení teoretické rychlosti přenosu na celých 135 Mb/s a již v základu počítala s nasazením technologie MIMO. Maximální teoretické rychlosti dosahovaly v návrhu až 540 Mb/s.
Do dnešní doby (2008) prošel standard velkým množstvím úprav, přičemž jednou z nejvýznamnějších byla první „mezispecifikace“, tzv. Draft 1.0. Připomínek k ní přišlo velice mnoho (cca 12 000), a proto byla v březnu roku 2007 přijata její inovovaná verze - Draft 2.0. Velkou výhodu pak představovala teoretická možnost přejít u stávajících produktů pomocí jednoduché aktualizace firmwaru z Draft 1.0 na verzi 2.0.
Návrh číslo dva byl schválen celkem 231 souhlasnými hlasy, přičemž 46 z celkem 325 oprávněných hlasujících bylo pro zamítnutí a 28 z nich se zdrželo. Jednoduchým matematickým propočtem tedy dojdeme k tomu, že byl tento návrh schválen celkem 83,4% voličů. Vzneseno bylo 3076 připomínek.
bezdrátová síťová karta s podporou 802.11n
O několik měsíců později (v listopadu roku 2007) členové skupiny rokovali o novém a v pořadí již třetím návrhu nového standardu bezdrátových sítí, přičemž výsledek byl velmi podobný tomu předchozímu. Pro schválení bylo 240 voličů, proti 43 a celkem 27 výrobců se zdrželo. Výsledkem shromáždění bylo tedy úspěšné schválení návrhu, a to 84,8% hlasujících. Vzneseno bylo celkem 884 unikátních komentářů.
K tomu, aby byl schválen čtvrtý koncept, bylo třeba dosáhnout alespoň 75% souhlasných hlasů, což se nakonec s celkovými 88 procenty také v květnu roku 2008 podařilo. Místem konání bylo město Jacksonville na Floridě (USA).
Prozatím poslední z návrhů byl ten s pořadovým číslem D5.0, který byl schválen již celkovými 90% majoritních hlasů v červenci 2008. Pro schválení hlasovalo celkem 261 voličů. Navíc bylo konečné vydání celého standardu 802.11n ještě o několik měsíců oddáleno, a to z července 2009 až na listopad téhož roku. Během jednání bylo nashromážděno z oběhu hlasovacího lístku celkem 1112 komentářů. Z těch bude připraven návrh D6.0, o kterém se mělo jednat již před několika dni (na začátku září 2008).
Celý průběh všech hlasování ale nebyl rozhodně tak příjemný a rychlý, jak to na první pohled vypadá. Během něj došlo i k několika patovým situacím, které vývoj celého standardu obrovsky ohrozily.
Například v roce 2005 k takovým výsledkům došla pracovní skupina hned v několika po sobě jdoucích setkáních. Naštěstí se ale na konci zmíněného roku seskupilo téměř 30 výrobců a vytvořilo v čele s Intelem nové konsorcium EWC (Enhanced Wireless Consortium) s cílem připravit zcela nový a přepracovaný technický návrh.
Přehled některých členů vývojových skupin 802.11n | |
| TGn Sync | Atheros, Intel, Sony, Qualcomm ... |
| WWiSE | Airgo Networks, Connecant Systems, Texas Instruments ... |
| EWC | Atheros, Broadcom, Intel, Marvell ... |
Novinka je trochu MIMO
Základem nové normy je technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output), tzv. technologie chytrých antén, která je jakožto taková poměrně hodně stará. Přišly s ní již zhruba před více než 40 lety Bellovy laboratoře. Navzdory tomu se ale s jejím využitím v počítačové komunikaci počítá teprve až v novém standardu 802.11n, i když je pravdou, že v některých specifických firemních řešeních se někdy používala i dříve.
Technika zjednodušeně pracuje na principu vysílání několika datových signálů naráz různými telekomunikačními cestami, avšak v rámci jednoho přenosového kanálu. U přijímače i vysílače se musí samozřejmě počítat s využitím více antén, jejichž přesný počet ale stanoven není.
Velkou výhodou je také skutečnost, že MIMO pracuje na nejnižší síťové vrstvě (vrstvě fyzické), čili ji lze použít bez ohledu na protokoly vyšších vrstev. Maximální propustnost a dokonce i rozsah takto vybudované sítě je pak možné zvýšit jednoduše navýšením počtu připojených antén.
bezdrátový router s podporou technologie MIMO poznáte velmi snadno: Asus WL-500W
Prakticky je možné využít až 16 antén pro venkovní provoz a až 4 antény pro provoz v bytové zástavbě, i když teoreticky by ke zvyšování mohlo docházet až „do nekonečna“. MIMO se dá kromě zvýšení přenosové rychlosti nebo komunikační vzdálenosti, použít také i pro navýšení počtu komunikujících uživatelů v síti. Technika také zvládá vybrat z několika připojených antén ty, které zajistí průběh signálu s co možná nejnižším zarušením.
Velkou výhodou je navíc skutečnost, že nový standard byl již od začátku vyvíjen tak, aby byl zpětně kompatibilní s původními normami stávající bezdrátové sítě 802.11a/b/g, díky čemuž s nimi bude možné nová zařízení jednoduše propojit, byť za cenu nižší datové propustnosti.
Podpora výrobců je dnes také poměrně dobrá, a tak například nedávno uvedená platforma Intel Centrino 2 kromě 45nm procesorů Penryn, které běží v kombinaci s 1066MHz sběrnicí FSB, a nových čipsetů Intel GM45 (GM47 nebo PM45), nabízí také využití bezdrátových sítí 802.11n včetně standardu WiMAX, kterého bychom se v počítačích postavených na této platformě měli dočkat ještě koncem letošního roku. Stejně tak konkurenční AMD Puma s využitím standardů 802.11a/b/g/n počítá též.
Centrino 2, nová platforma na scéně trhu s notebooky
Využití a perspektivy zázračného „eNka“
Kdo z nás by nechtěl mít rychlejší bezdrátovou síť? Asi úplně každý. Technologie však bude nejvíce využita v aplikacích, které budou velmi náročné na šíři přenosového pásma, kde se prozatím uplatňuje technologie QoS pro zajištění kvality používaných služeb. Takovými oblastmi může být především sledování videa - IPTV (Internet Protocol TeleVision), HDTV a další.
Pozn: Vyzkoušejte například, jak bude vaše připojení stíhat přehrávání vysílání HDTV1 coby první české televizní stanice vysílající pořady o vysokém rozlišení na HDTV1.cz.
A kdo ví, možná se jednou dočkáme toho, že bezdrátové sítě budou moci komunikovat až závratnou rychlostí pohybující se v řádu několika gigabitů. Co myslíte?
