Оценка нового стандарта 802.11ax. Какие новые возможности откроются для корпоративного сегмента?

Автор: Брэндон Батлер (Brandon Butler) – старший исследователь-аналитик компании IDC отдела сетевой инфраструктуры корпоративных сетей. Брэндон отвечает за рыночные и технологические тенденции, прогнозы и конкурентный анализ сетей Ethernet, маршрутизации, беспроводных локальных сетей и новых смежных сегментов, таких как SDN и SD-WAN. Компании используют WiFi-сети для подключения своих сотрудников и предоставления клиентам новых возможностей для бизнеса. В центре внимания сейчас находится новый стандарт WiFi – 802.11ax, который может решить многие задачи и помочь предприятиям создать необходимые им сети.

Введение: почему корпоративный WiFi находится под постоянным прессингом

WiFi – неотъемлемая часть практически любого бизнеса. Повсеместное распространение мобильных устройств в сочетании с постоянно растущим набором приложений и сервисов создает огромную нагрузку для всех организаций, разворачивающих безопасные масштабируемые WiFi-сети. При этом требования бизнеса к WiFi будут только расти. К 2020 году ожидается до 30 миллиардов подключенных к интернету устройств, и к 2025 году эта цифра достигнет 80 миллиардов. Многие из этих устройств будут полагаться на доступ по WiFi, что создает растущую потребность в повсеместно доступном, безопасном и надежном обслуживании. По прогнозам IDC, в течение следующих 5 лет объем продаж оборудования для построения беспроводных локальных сетей (WLAN) корпоративного класса вырастет на 5,5%, а к 2022 году достигнет объема в 7,5 млрд долларов, как это показано на первом графике.

WiFi доступ постоянно развивался и со временем стал больше, чем просто способом связи. Организации теперь постоянно рассчитывают на него, используя для поддержки как внутренних, так и внешних пользователей. WiFi можно применять для привлечения клиентов с помощью персонализированных приложений и целевого маркетинга. WiFi стал платформой поддержки новых бизнес-возможностей путем создания инновационных способов взаимодействия с пользователями. Однако простого предоставления WiFi-сети для пользователей, гостей и для работы самой организации недостаточно. Сеть должна стать безопасной и надежной средой, которая может масштабироваться для поддержки широкого спектра новых приложений, устройств и вариантов их использования.

Развертывание корпоративного WiFi, отвечающего всем требованиям, предъявляемым к бизнесу, является достаточно сложной задачей. Пользователи мобильны, что создает проблемы для организации качественного покрытия. Помехи от применяемых на объектах экранирующих материалов или из-за большого количества пользователей в зоне обслуживания могут негативно влиять на прием и распространение сигнала. Безопасность является первостепенной задачей для развертывания WiFi-доступа, но организациям сложно реализовать ее на должном уровне. Чтобы решить возникающие проблемы, Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) за последние 20 лет сделал более 15 итераций протоколов управления WiFi. Самым последним протоколом был 802.11ac Wave 2, который преодолел барьер гигабит в секунду и предоставил расширенные функциональные возможности для крупных корпоративных сред. Но, несмотря на усовершенствования, многие компании все еще видят в стандарте 802.11ac Wave 2 ограничения, связанные с количеством каналов и подключенных устройств, а также с пропускной способностью.

Эти ограничения наблюдаются в местах с высокой плотностью абонентов, например, на стадионах, в транспортных узлах, конференц-залах и учебных аудиториях. На этих объектах все большее количество пользователей обращается к WiFi, ожидая надежного, быстрого соединения даже в периоды пиковой нагрузки. С другой стороны, организации, владеющие этими площадками, реализуют на базе WiFi новые бизнес-идеи, начиная от повышения уровня вовлеченности клиентов и их удовлетворенности - до маркетинговых акций и получения подробной аналитики.

WiFi все чаще используется и для развертывания среды интернета вещей (IoT), необходимого для обеспечения эффективности работы оборудования и устройств. Сетевые операторы используют WiFi для передачи мобильных данных, а умный город (Smart City) всё шире внедряет общественный WiFi. В развивающихся странах WiFi порой становится более простым в настройке и эксплуатации, чем мобильные сети, что создает целый ряд новых вариантов его использования. В этой связи WiFi-продукты, основанные на протоколах предыдущего поколения, испытывают трудности в удовлетворении разнообразных требований новых вариантов применения беспроводной сети.

802.11ax – это будущее WiFi

Новый протокол WiFi был разработан для решения ранее упомянутых задач. 802.11ax иногда называют высокоэффективным беспроводным стандартом, он может поддерживать пропускную способность в 4 раза большую, чем предыдущие стандарты. Многие из усовершенствований релиза 802.11ax специально разработаны для сред с высокой плотностью абонентов. IDC прогнозирует, что использование стандарта 802.11ax в целевых нишах значительно вырастет в 2018 и 2019 годах. Далее, к концу 2019 года он уже станет мейнстримом, а к 2021 году 802.11ax будет доминирующим стандартом WiFi для предприятий, как это показано на втором графике.

Новый протокол имеет массу преимуществ:

• Множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (Orthogonal Frequency Division Multiple Access – OFDMA). В первые годы существования WiFi-точка доступа могла одновременно работать только с одним устройством. В крупных сетях этого недостаточно. OFDMA позволяет WiFi-оборудованию стандарта 802.11ax разделять трафик по частотам между точками доступа и устройствами в ресурсные блоки. Это позволяет разделить частоты на поднесущие с тем, чтобы можно было обрабатывать большее количество пакетов от большего количества устройств, увеличивая тем самым пропускную способность сети.
• Многопользовательский MIMO – MU-MIMO: предыдущие стандарты WiFi обладают возможностью работы в режиме MU-MIMO, но только для downlink-трафика. Протокол 802.11ax добавляет поддержку MU-MIMO для одновременной передачи клиентских данных в направлении uplink, то есть к точкам доступа, что является еще одним улучшением для сред с высокой плотностью абонентов, которое особенно полезно для взаимодействия с клиентами.
• Скорость передачи данных: стандартом 802.11ax поддерживаются оба диапазона 2,4 ГГц и 5 ГГц, а максимальная физическая скорость передачи данных увеличивается с примерно 1 GE в стандарте 802.11ac до 10 GE.
• Квадратурная амплитудная модуляция – QAM 1024: QAM представляет алгоритм передачи данных в рамках WiFi-протоколов. В 802.11ax QAM поднят с 256 до 1024, что значительно увеличивает общую пропускную способность WiFi.
• Эффективное энергопотребление: новейший стандарт позволяет согласовать время передачи сигнала и на устройства, и от них. Эта функция сокращает время, в течение которого устройства должны быть подключены к сети, что повышает мощность передачи.
• Разграничение (окрашивание) перекрывающихся областей обслуживания (OBSS): для работы в средах с высокой плотностью абонентов точки доступа располагаются довольно плотно – это увеличивает межканальную интерференцию и снижает производительность сети. В стандарте 802.11ax был представлен OBSS с цветовой кодировкой совместных частот, что в перегруженных средах увеличивает пропускную способность сети при одновременной передаче данных сразу на несколько устройств.

Варианты использования для технологии 802.11ax

Усовершенствования в стандарте 802.11ax будут полезны для широкого круга применений, но особенно они важны для плотных и высоконагруженных сред, где к сети подключаются большое количество пользователей. Ниже приведены некоторые сценарии, которые в наибольшей степени смогут выиграть от улучшений стандарта 802.11ax:

• Общественные места: стадионы и конференц-залы – это традиционные общественные места, которые всё чаще предлагают WiFi для улучшения взаимодействия с болельщиками, посетителями и клиентами. Сеть используется также для создания дополнительных услуг, таких как показ повторов на устройствах фанатов или предоставление посетителям возможности заказать еду со своих мест. Стадионы и конференц-залы с десятками тысяч пользователей, одновременно подключенных к WiFi- сети, создают серьезные проблемы масштабирования и плотности. Улучшения стандарта 802.11ax, касающиеся OFDMA, 1024 QAM, цветовой кодировки OBSS и более высоких физических скоростей передачи данных, помогут владельцам общественных мест получить новые возможности бизнеса за счет расширения спектра услуг, предлагаемых гостям и посетителям.
• Транспортные узлы: вокзалы и станции также предлагают общественный WiFi. Они, как стадионы и транспортные узлы, имеют высокую плотность абонентов, которые пытаются подключиться к сети одновременно. Однако, эти транспортные центры сталкиваются с уникальной проблемой, создаваемой устройствами, которые на короткий промежуток времени появляются в зоне обслуживания точек доступа, не подключаются к WiFi-сети, но, тем не менее, направляют служебный и управляющий трафик, который ее перегружает. Усовершенствования 802.11ax на основе OFDMA и маркировкой (окрашиванием) BSS дают инструменты, которые помогают справиться с новыми задачами в нагруженных средах.
• Проекты интернета вещей (IoT) и умного города (Smart City): эти развертывания сталкиваются с широким спектром проблем. В некоторых случаях может быть большое количество устройств, которые пытаются одновременно обмениваться данными, например, на производственном объекте. В других случаях небольшое количество устройств может долго бездействовать, и их необходимо «обзванивать» лишь раз в день. Эффективность энергопотребления в стандарте 802.11ax может позволить устройствам переходить в режим глубокого сна и включать передатчики через заранее определенные промежутки времени с тем, чтобы продлить время работы без обслуживания.
• Образование: в университетских кампусах всегда наблюдается высокая плотность WiFi-пользователей, особенно в таких местах, как библиотеки, аудитории, лекционные залы и студенческие общежития. Обучение в средней школе, например, на основе видеокурсов, персональные занятия, классы, подключенные к IoT, создают кризис пропускной способности, который новый стандарт как раз в состоянии решить.

Пользуйтесь преимуществами технологии 802.11ax правильно

Стандарт 802.11ax закладывает основу, которая способна поддерживать гораздо более высокую емкость одновременно подключенных устройств. Для использования этих достижений, безусловно, потребуются аппаратные и программные средства. Ожидается, что производители выпустят оборудование на базе 802.11ax во второй половине 2018 года, а продажи продуктов стандарта 802.11ax будут испытывать значительный рост в 2019 и 2020 годах.

При оценке поставщиков WiFi-оборудования, предприятия должны учитывать не только новейшие стандарты, но и дополнительные функционал и возможности, который он дает. Сам по себе 802.11ax не учитывает динамический выбор канала или другие способы оптимизации сети, в которых находится множество точек доступа, такие как балансировка клиентской нагрузки. Поэтому простое развертывание стандарта 802.11ax не даст никаких преимуществ.

Учитывайте рекомендации Ruckus в вопросах применения 802.11ax

Ruckus Networks в составе компании ARRIS, предоставляет аппаратное и программное WiFi-оборудование корпоративного уровня, уделяя особое внимание разработке беспроводных технологий, предназначенных для сложных WiFi-сред, таких как общественные места, а также развертывания в сферах интернета вещей и умного города.

Компания располагает широким набором внутренних, уличных и специализированных точек доступа, во главе с топовой точкой доступа R730 на базе стандарта 802.11ax, разработанной специально для сред с высокой плотностью абонентов. R730 имеет радио 2,4 ГГц 4x4 и 5 ГГц 8x8, порт 5GbE и поддерживает все 6 ключевых атрибутов стандарта 802.11ax: OFDMA, MU-MIMO, высокие скорости передачи данных, новый уровень QAM, энергоэффективность и цветовую маркировку OBSS. Точка доступа Ruckus R730 также совместима с защищенной технологией WiFi-доступа (WPA3) и готова к применению в области интернета вещей и CBRS/LTE.

Сетевые контроллеры Ruckus SmartZone могут использоваться для управления крупномасштабными проектами с применением точек доступа R730 и включают пакет технологий для развертываний со сверхвысокой плотностью устройств (Ultra-High Density Technology Suite). Последний предназначен для повышения производительности сети в нагруженных средах с использованием как запатентованных технологий, так и технологий, выходящих за рамки стандарта 802.11ax.

Вызовы и проблемы

Несмотря на то, что Ruckus предлагает солидный набор беспроводных разработок корпоративного уровня, некоторые проблемы неизбежно связаны с внедрением новых технологий. Компания провела обширные полевые испытания своего новейшего оборудования, но, тем не менее, – это свежие продукты, которые со временем должны улучшить свои характеристики. Ruckus способен адаптировать свое новейшее сетевое оборудование для использования вне сферы общественных мест, а именно – в более традиционных корпоративных средах. И в той мере, в которой Ruckus будет увеличивать привлекательность своего сетевого оборудования, вы будете иметь возможность воспользоваться этими преимуществами.

Заключение

WiFi всегда был важен для бизнеса, но корпоративные требования к сети растут в геометрической прогрессии. Существует несчетное число улучшений стандартов WiFi, необходимых для реализации новых сценариев использования оборудования, но для использования этих преимуществ и усовершенствованных технологии требуется аппаратное и программное обеспечение, оптимизированное для новых стандартов. Ruckus является разработчиком, предлагающим продукты стандарта 802.11ax, которые способны раскрыть эти технологии. IDC считает, что рынок оборудования 802.11ax будет расти, а производителю Ruckus будет по силам решить задачи, затронутые в материале, и у него есть все шансы на успех.