Скоро в парках крупных городов появится Wi-Fi 6. Зачем? И заметят ли горожане разницу.

Автор vc.ru и директор департамента сетевых решений компании STEP LOGIC Валерий Лутошкин погуляли по московскому парку и обсудили, как новый стандарт повлияет на общественные пространства.

Что не так в протоколах предыдущих поколений

Публичный Wi-Fi, который широко распространён в Москве и других крупных городах, работает по технологическим стандартам Wi-Fi 802.11n (Wi-Fi 4) и Wi-Fi 5 (он же 802.11aс). Они не рассчитаны на подключение большого числа пользователей. Качество работы в основном зависит именно от их количества, а не от реальной ширины пропускания сетевого канала.

Одна точка Wi-Fi 5 в благоприятных условиях может поддерживать до 100 одновременных подключений со скоростью до 2 Мбит/с на каждого. Смотреть видео в потоковом режиме или загружать качественные фотографии в высоком разрешении с такой пропускной способностью уже сложно.

Чтобы снизить нагрузку и обеспечить клиентам более комфортные условия, приходится ставить по несколько точек на достаточно небольшой территории. В итоге устройства создают друг другу помехи, скорость и стабильность соединения всё равно страдают.

Помехи могут быть только в общественных местах?

Нет. В многоквартирных домах — та же проблема. На малой площади располагается огромное число точек доступа (Wi-Fi-роутер есть почти во всех квартирах), на каждой из которых люди интуитивно выкручивают мощность на максимум. Но от этого качество соединения падает у всех. В квартире эту проблему решить можно, если, наоборот, снизить мощность излучения, ограничив радиус действия пределами собственного жилья. А в общественном пространстве, например парке, одна точка Wi-Fi 5 просто не справится с количеством пользователей: скорость интернета у всех будет низкой.

А чем Wi-Fi 6 лучше? Он что, меньше страдает от помех?

Особенность Wi-Fi 6 в том, что он создавался как раз с расчётом на обслуживание большого числа устройств. Точки доступа нового стандарта могут поддерживать до 400 клиентов, то есть их эффективность возросла в четыре раза.

В Wi-Fi 6 значительно возросла плотность передачи сигналов: если точка доступа Wi-Fi 4 передаёт за один такт 4 бита информации, а Wi-Fi 5 — 8 бит, то Wi-Fi 6 — уже 10 бит.

При подключении нескольких устройств (смартфона, ноутбука, планшета или умной лампочки) к одной точке они не делят канал между собой, а образуют очередь. Раньше каждому гаджету выделялись одинаковые отрезки времени в цикле (несколько миллисекунд), за которые точка должна была успеть «пообщаться» только с этим клиентом. И если устройство не использовалось, но его очередь пришла, эфир заполнялся тишиной, то есть соединение простаивало.

В Wi-Fi 6 очередь формируется динамически: если клиент молчит, точка не ждёт его и переключается на того, которому нужнее. Таким образом, задержки сигнала c 30–40 мс снизились до 20 мс.

Наконец, в Wi-Fi 6 решили проблему обратной совместимости. Если в сети Wi-Fi 4 оказывался хотя бы один телефон с модулем Wi-Fi 2, вся точка доступа переключалась на старый стандарт и новые устройства обслуживались с ограничениями Wi-Fi 2.

Теперь, если в сети есть, скажем, iPhone 11, он получит все преимущества Wi-Fi 6, в то время как старый ноутбук, как и раньше, будет работать на прежних «скоростях».

И зачем Wi-Fi 6 паркам?

Wi-Fi 6 позволяет строить продвинутые системы интернета вещей, особенно если речь идёт об устройствах с широкополосной передачей данных вроде камер наблюдения с разрешением до 4К.

Снижение задержки также позволяет использовать Wi-Fi 6 для безопасного удалённого контроля беспилотного транспорта и не бояться, что низкая отзывчивость помешает предотвратить аварию.

А вот умным фонарям, роботам-уборщикам и различным сенсорам много данных передавать не надо: они чаще используют специализированные стандарты связи вроде BLE (Bluetooth Low-Energy) и ZigBee с максимальной энергоэффективностью. Стандарты связи для IoT не только экономят энергию, но и позволяют не засорять «человеческий» эфир лишними сигналами.

У точек доступа Wi-Fi 6, например от Huawei, встречаются специальные слоты расширения, в которые при желании можно установить карту с модулем BLE или ZigBee, если в будущем эта функция понадобится.

Один из способов сделать парк умнее при помощи Wi-Fi 6 — внедрить систему location services, которая будет отслеживать положение гостей и сотрудников. Например, человека, купившего на входе карту с денежным депозитом или дневным абонементом на аттракционы, устройства будут узнавать и пускать внутрь самостоятельно без вовлечения персонала.

Также парковая сеть позволит облегчить поддержание инфраструктуры. Например, уличные фонари будут более точно реагировать на освещённость и присутствие людей, чтобы не тратить зря энергию, а если где-то перегорит лампочка, фонарь пришлёт уведомление на пульт или вовсе вызовет робота, который эту лампочку заменит. Бывают даже «умные» урны, которые сообщают о том, что переполнены, — и подобных улучшений можно придумывать сколько угодно.

Wi-Fi 6 поможет городу сэкономить?

Точки доступа Wi-Fi 6 дороже Wi-Fi 5 примерно на 10—20%, но за эту цену новые модели предоставляют дополнительные возможности. Помимо процессора и антенн MU-MIMO для параллельной работы с несколькими устройствами, в ней есть отдельный модуль BLE для интернета вещей (IoT) и другие полезные функции.

В оборудовании Wi-Fi 6 некоторых производителей есть уникальные аппаратные решения, повышающие качество использования беспроводной сети. Например, в точках доступа Huawei установлена Smart Antenna собственной разработки, умеющая фокусировать отправляемый сигнал на конкретного клиента по принципу фазированной антенной решётки, как луч прожектора. Это повышает уровень сигнала, и, как следствие, качество передачи данных.

В помещениях с равномерно большой проходимостью (вроде аэропортов) можно сократить количество оборудования до трёх раз. А в парке точек нужно будет примерно на 30% меньше (Wi-Fi 6 превосходит стандарт прошлого поколения по скорости и числу подключений, но не по дальности). В итоге число точек сократится на треть, но пропускная способность каждой из них возрастёт в четыре раза: пользователи заметят прирост скорости и стабильности соединения, особенно в многолюдных местах.

По предварительным подсчётам, для покрытия основной территории парка Горького в Москве беспроводной сетью, обеспечивающей стабильную передачу данных на мобильных устройствах, не включая газоны и строения, потребуется 112 точек доступа модели Huawei AirEngine 6760R-51. Это универсальное оборудование, которому не страшны вода, пыль, грязь и песок, поэтому его рекомендуют для использования на открытых пространствах.

Дополнительно нужны ещё 11 точек доступа — 10% всегда закладывается на замену в случае непредвиденной поломки. Для управления потребуются также два Wi-Fi-контроллера, например Huawei AirEngine 9700-M. Таким образом, общая стоимость оборудования вместе с техническими лицензиями может составить 20–25 миллионов рублей.

А как же 5G? Разве он не убьёт общественный Wi-Fi?

Пока что говорить о прямой конкуренции между общественными сетями Wi-Fi и сотовыми стандартами нельзя, так как они и создавались для разных задач, и используются по-разному.

Да, возможно, в отдалённом будущем сети 5G или даже 6G полностью вытеснят локальные беспроводные сети, но пока что до этого далеко. Во-первых, судьбу коммерческих сетей 5G в России начнут активно обсуждать только в декабре 2021 года, а когда новые сети введут в эксплуатацию — неизвестно.

Во-вторых, общественный Wi-Fi пока что выгоднее и для пользователей, и для владельцев бизнеса. Клиенты получают бесплатный широкополосный доступ к сети с неограниченным трафиком, а бизнес — большие данные, возможность показывать рекламу.

Стоит понимать, что сам по себе переход на Wi-Fi 6 не панацея, ведь на соединение с интернетом влияет не только точка доступа. Сигнал от смартфона сначала должен попасть на коммутатор, после — на маршрутизатор, затем — во внешнюю сеть, а потом ещё проделать весь этот путь обратно. Это сложный процесс. Именно поэтому наши специалисты годами учатся рассчитывать оптимальное количество оборудования и выстраивать продуманные сети. Этим знанием мы затем делимся с клиентами, чтобы они не теряли деньги, а экономили.

Читать статью на VC.ru