Мы уже упоминали, что WiFi 6 может обслуживать больше устройств, чем все его предшественники, но как именно это возможно? Ответ кроется в технологии OFDMA, ключевой особенности, которая помогла вывести работу с устройствами на совершенно новый уровень.

OFDM: мультиплексирование с ортогональным частотным разделением

Часть понимания ценности технологий OFDM и OFDMA связана с осознанием того, как они оптимизируют каналы WiFi. Эти каналы важны, потому что они позволяют разделить все устройства в одной сети с помощью определенных частот, предотвращая помехи сигнала и помогая вам достичь максимально оптимизированной работы в сети.

До OFDM существовала традиционная технология FDM (Frequency Division Multiplexing), гораздо менее развитая технология, которая требовала, чтобы сигналы, несущие данные, были распределены таким образом, чтобы частоты не пересекались. Между частотами даже оставались пустые промежутки — защитные полосы — для обеспечения отсутствия контакта, но это требовало гораздо более широкого диапазона частот с гораздо меньшим удобством использования.

OFDM — это метод, с помощью которого эти частоты размещаются более стратегически, помогая беспроводным точкам доступа дифференцировать передачу данных по каналам. В OFDM сигналы могут накладываться друг на друга, пока они находятся в нужном месте (как показано на изображении выше). В то время как один сигнал находится на пике, другие сигналы находятся в нулевой точке, что позволяет приемнику различать каждый сигнал. Эта технология позволила вместить больше данных в более низкий диапазон частот.

Считайте, что приемник похож на бариста в кофейне. С предыдущей технологией, такой как FDM, бариста мог одновременно обслуживать только одного клиента внутри кафе, заставляя других клиентов ждать снаружи, чтобы избежать перегруженности. С OFDM, с другой стороны, бариста может обслуживать очередь людей, входящих в кофейню одновременно, что позволяет им стоять ближе друг к другу, принимать заказы последовательно и более эффективно использовать пространство.

Важно отметить, что технология OFDM не является функцией, специально разработанной для увеличения скорости. Скорее, более высокая скорость для устройств, совместно использующих один канал, является следствием ее эффективности. Организованный трафик через сигналы помогает уменьшить конфликт между устройствами. Проще говоря, если в кофейню впустить больше людей, это не значит, что бариста физически сможет быстрее приготовить один кофе; однако более эффективная обработка очереди заказов может привести к тому, что клиенты получат свой кофе немного быстрее.

Несмотря на то, что OFDM помог приемникам эффективно разделить каждый сигнал, сохраняющееся ограничение заключается в том, что беспроводные точки доступа могут обрабатывать только передачу данных одного пользователя одновременно для каждого канала. В принципе, если несколько пользователей находятся на одном канале, каждый из них должен ждать своей очереди. К счастью, OFDMA в WiFi 6 позволил решить эту проблему.

OFDMA: множественный доступ с ортогональным частотным разделением

OFDMA — это новейшая реализация структурирования передачи данных. Он берет традиционные каналы OFDM и делит их на более мелкие участки канала, перенося данные через единицы ресурсов (RU). Даже канал 20 МГц может быть разделен на секции для одновременного использования девятью пользователями при условии, что точка доступа использует минимально возможные единицы ресурсов. Затем точка доступа составляет расписание блоков, чтобы убедиться, что каждый из них обрабатывается эффективно и с минимальным конфликтом. Еще лучше то, что это работает как для нисходящих, так и для восходящих соединений.

Продолжая нашу аналогию с кофейней, подумайте о разочаровании, которое вы испытываете, когда перед вами несколько человек, и вы знаете, что ожидание их заказов замедлит ваше движение. OFDMA — это как внедрение мобильного заказа, позволяющего бариста (вашим точкам беспроводного доступа) стратегически обрабатывать несколько заказов одновременно и лучше удовлетворять клиентов. Это способ быстро составить расписание нескольких заказов одновременно и убедиться, что каждый получит свой кофе вовремя.

Что действительно интересно в ресурсных единицах, так это то, что точка доступа может настраивать размер каждой единицы в зависимости от нагрузки данных, которые необходимо передать. Это достигается за счет быстрой оценки каждого устройства и того, что оно пытается выполнить при каждой возможности передачи данных, что означает постоянную оптимизацию на основе потребностей вашей сети.

OFDMA против OFDM: OFDMA делает IoT-устройства более эффективными

Существует даже режим, позволяющий ограничить использование устройством только канала 20 МГц. Это означает, что он отлично подходит для небольших фоновых IoT-устройств, которые большую часть времени проводят в режиме ожидания, например, дверных звонков или голосовых помощников. Однако OFDMA достаточно умна, чтобы не просто выделить устройству весь канал. Он по-прежнему делит канал на части и выделяет устройствам только то количество частот, которое им необходимо для работы, и устанавливает максимальное выделение для устройства на уровне 20 МГц. В паре с функцией Target Wake Time в WiFi 6 это поколение беспроводных сетей станет самым эффективным с точки зрения энергопотребления для IoT-устройств.

Обычно мы не думаем об ограничении устройств как о чем-то хорошем, но это не просто шаг к экономии энергии; некоторые источники предполагают, что это потребует менее сложных и менее дорогих чипов для IoT-устройств, поскольку компаниям больше не придется беспокоиться о том, чтобы обслуживать более чем 20 МГц канал. Это беспроигрышный вариант для производителей и потребителей.

OFDMA против MU-MIMO

Обратите внимание, что OFDMA не заменяет MU-MIMO, и их может быть трудно отличить друг от друга, поскольку они оба функционируют для одновременной помощи нескольким сетевым клиентам. Основное различие заключается в том, что MU-MIMO использует пространственные потоки для физического направления сигналов и разделения клиентов, в то время как OFDMA разделяет только один канал. Поэтому OFDMA эффективен для процессов с низкой пропускной способностью и низким спросом, таких как простой серфинг в социальных сетях или небольшие IoT-устройства; MU-MIMO предпочтительнее для деятельности с высокой пропускной способностью, такой как потоковая передача контента и тяжелые загрузки.

Другими словами, даже если OFDMA обеспечивает успешную работу кофейни и обрабатывает множество одновременных заказов одновременно, у каждой команды бариста есть точка преткновения; существует определенный предел, после которого эффективнее начать направлять клиентов в соседний магазин (пространственный поток), чтобы убедиться, что клиенты остались довольны.

Ограничения OFDMA

У этой новой технологии есть ограничения, но они не очень серьезные. Единицы ресурса разбиты на фиксированные, определенные размеры. Например, в канале 20 МГц они могут быть разбиты только на половину размера канала, одну четвертую или одну девятую. Более того, пользователю одновременно может быть назначена только одна единица ресурса на передачу. Это означает, что даже если отправляемые вами данные идеально подходят одновременно для половины и четверти канала 20 МГц, вы все равно получите только половину для этой передачи.

Также важно помнить, что если ваша точка доступа совместима с WiFi 6, это не означает, что все ваши устройства совместимы. Любые устройства, использующие WiFi 5 или предыдущие версии, по-прежнему будут использовать традиционную технологию OFDM, которая не разделяет канал.

Дополнительная информация о OFDMA в сравнении с OFDM

OFDMA — это блестящая инновация в WiFi 6, которая очень хорошо сочетается с другими расширениями возможностей многоклиентских услуг. Для превосходного объяснения технологии OFDMA с наглядными пособиями смотрите видеоролик Девина Акина от Extreme Networks.