Недавно мы представили вам обновление роутеров в системе аренды Мультишеринг.

На смену (а иногда и дополнение) Wi-Fi 6 поколения у нас пришло множество устройств поколения 7.

В этой статье мы попытаемся ответить на вопрос, чем же так хорош Wi-Fi 7 и почему он лучше прошлых поколений. Для этого разложим, из чего же состоит в теории скорость Wi-Fi.

Если упростить до «простых слагаемых», то на уровне технологий скорость Wi-Fi зависит в основном от следующих технологий и характеристик: 

1. Ширины частотного канала
2. Модуляции сигнала
3. Количества потоков MIMO
4. Наличия технологии RU/Multi RU (Wi-Fi 6/7)
5. Наличия технологии MLO (Wi-Fi 7).
(перечислены в порядке появления и развития)

П.п. 1,2,3,5 увеличивают скорость Wi-Fi «в лоб». П.4 очень хитро оптимизирует их работу.

Технологии накладываются друг на друга, и их совместное применение в разы увеличивает скорость.

Увеличение любого параметра из п.п. 1,2, 3 увеличит скорость. Применение технологий 4, 5 увеличит скорость ещё выше.

Да, всегда есть ограничивающие факторы – помеховая обстановка, стены, мощность процессора роутера/сетевой карты/компьютера. И есть дополнительные технологии по их преодолению, например Beamforming, но их мы здесь касаться не будем.

В этой части статьи рассмотрим влияние ширины канала и модуляции, а MIMO, MLO и MULTI-RU разберем во второй части статьи.

На роутере написано 5ГГц. Но это не значит, что он работает ровно на частоте 5ГГц. 

Есть допустимая полоса частот, например, от 5160 до 5825 МГц. То есть ширина полосы пропускания 668 МГц (больше или меньше в зависимости от законов страны).

Но всю её сразу роутер тоже использовать не может.

Вся полоса пропускания делится на множество каналов шириной 20МГц. Роутер же может одновременно использовать полосу из нескольких каналов по 20МГц, обычно находящихся рядом, объединяя их в более широкие каналы.

Наиболее эффектно разница поколений выглядит вот на этой иллюстрации.

И вот тут – самое очевидное отличие между поколениями Wi-Fi, которое обеспечило максимальный прирост скорости.

Именно то, сколько маленьких каналов может одновременно использовать роутер, и определяет скорость.

В таблице мы собрали максимальные скорости 1 канала для роутеров разного поколения.
 

Поколение	Ширина канала	Скорость 1 канала
Wi-Fi 3 (2,4ГГц)	20 МГц	54 Мбит/с
Wi-Fi 4 (2,4ГГц)	40 МГц	150 Мбит/с
Wi-Fi 5 (5ГГц)	80 МГц	433 Мбит/с
Wi-Fi 6 (5ГГц)	160 МГц	1201 Мбит/с
Wi-Fi 7 (6ГГц)	320 МГц	2880 Мбит/с

Увеличение ширины канала в 2 раза увеличивает скорость даже более чем в 2 раза.

За то, что ускорение даже больше, отвечают дополнительные технологии вроде QAM, но об этом ниже.

Для тех, кому выше слишком сложно, здесь и далее мы постараемся показать суть на уровне простой дорожной аналогии.

В данном случае ширина канала – это количество полос, по которым к нам едут грузовики с данными. Чем шире дорога - тем больше данных.

Неимоверная ширина канала в 320МГц даже не влезла в картинку :)
 

Сложное и страшное слово с почти непостижимой сутью за ним. Но мы объясним.  

И это способ увеличить скорость уже поверх увеличенной ширины канала.

Модуляция – это наложение информационного сигнала поверх несущей частоты (5, 6 и 2,4 ГГЦ – это и есть несущая частота).

Например, самый простой вид модуляции - амплитудная.
 

Начиная с 4 поколения в Wi-Fi применяется т.н. QAM – квадратурная амплитудная модуляция. Более сложный механизм изменения сигнала. И чем он сложнее, тем выше скорость.
 

Суть QAM-модуляции на картинке и простыми словами. Только для сильных духом

QAM - настоящий шедевр сумрачного человеческого гения.

Для передачи сигнала используются 2 несущие, сдвинутые на 90 градусов, и 2 модулирующих волны. Итоговая волна получается сложной и может нести очень много информации.

 
 

Более сложная модуляция позволяет более полно использовать полосу пропускания.

В таблице собраны типы модуляции QAM для разных поколений Wi-Fi* и их влияние на скорость.
 

Поколение	Модуляция	Бит на символ
Wi-Fi 3 (2,4ГГц)	64 QAM	6
Wi-Fi 4 (2,4ГГц)	64 QAM	6
Wi-Fi 5 (5ГГц)	256 QAM	8
Wi-Fi 6 (5ГГц)	1024 QAM	10
Wi-Fi 7 (6ГГц)	4096 QAM	12

Из таблицы следует, что увеличение уровня модуляции QAM в 4 раза увеличивает скорость на 20-30%. То есть около 20% скорости прирастают от поколения 6 к поколению 7 с помощью более сложных методов модуляции.

*Согласно спецификациям стандартов. Также заметим, что модуляция 4096 QAM успела «мигрировать» из 7 поколения Wi-Fi назад в 6, чем ускорила этот стандарт.
 

Картинка, которую показывают все, но только мы объясняем на пальцах.



Это - т.н. уровень модуляции. Множество точек на картинке называется сигнальным созвездием.

Сигнальное созвездие по сути является матрицей возможных состояний сигнала, которые могут существовать в определенный момент времени. Каждая точка созвездия - определенное возможное состояние сигнала.

Чем больше таких возможных состояний (символов), тем больше информации можно передать в единицу времени.

От Wi-Fi 6 к Wi-Fi 7 количество символов увеличилось в 4 раза. Поэтому растет количество бит на символ.

Это если объяснить очень по-простому. Кто начнет исследовать дальше - обнаружит всю силу "колдунства" сигнальных созвездий.

Модуляцией 4096 QAM в наших тарифах обладают роутеры от TP-LINK и Xiaomi 7 поколения, а также роутеры Xiaomi 6 поколения (стандартов AX5400 и AX6000)

Дорожная аналогия: модуляция – это степень загрузки кузова грузовика, который перевозит наши данные.