Wi-Fi 6E

Zatłoczenie pasm 2,4 i 5 GHz

Wi-Fi 6E odpowiada na rywalizację o medium radiowe. Przez ponad dwie dekady technologia Wi-Fi opierała się głównie na dwóch pasmach publicznego widma radiowego: paśmie $2.4$ GHz i paśmie $5$ GHz. Pasmo $2.4$ GHz, pierwotny dom Wi-Fi, stało się zatłoczone. Jest współdzielone przez starsze urządzenia Wi-Fi oraz inne technologie, w tym urządzenia Bluetooth, telefony bezprzewodowe, kuchenki mikrofalowe, elektroniczne nianie i niektóre kamery bezpieczeństwa. Zwiększa to zakłócenia, skutkujące niskimi prędkościami, niestabilnymi połączeniami i utratą pakietów.

Pasmo $5$ GHz, spopularyzowane przez Wi-Fi 5 (802.11ac), dodało szersze kanały i więcej dostępnego widma w wielu domenach regulacyjnych. Gdy więcej urządzeń stało się dwuzakresowych, pasmo $5$ GHz również zaczęło doświadczać rywalizacji, szczególnie w blokach mieszkalnych i biurowcach. Routery konkurowały o kanały dozwolone w danym regionie, a mechanizmy DFS i ochrona użytkowników zastanych ograniczały część kanałów. Dodatkowe widmo może zapewnić kompatybilnym urządzeniom więcej dostępnych kanałów.

Wi-Fi 6E rozszerza 802.11ax na pasmo 6 GHz

Wi-Fi 6E jest oznaczeniem branżowym urządzeń 802.11ax obsługujących pasmo 6 GHz. Część "Wi-Fi 6" wskazuje na mechanizmy standardu IEEE 802.11ax, takie jak OFDMA, MU-MIMO i Target Wake Time. Litera "E" oznacza Extended (Rozszerzone).

Wi-Fi 6E rozszerza mechanizmy IEEE 802.11ax na pasmo 6 GHz. Nie jest odrębną poprawką IEEE, lecz oznaczeniem Wi-Fi Alliance dla urządzeń Wi-Fi 6 obsługujących dodatkowe pasmo. Wi-Fi Alliance wprowadziło ten termin w styczniu 2020 roku. W Unii Europejskiej podstawę harmonizacji stanowi decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/1067 z 17 czerwca 2021 roku dotycząca zakresu od 5945 do 6425 MHz. Regulacje różnią się między państwami, dlatego dostępnego widma nie można opisywać jedną wartością dla całego świata.

Starsze urządzenia Wi-Fi bez radia 6 GHz nie mogą nadawać ani odbierać w tym paśmie, co usuwa rywalizację ze strony klientów obsługujących wyłącznie 2,4 i 5 GHz. Pasmo nie jest jednak puste ani wolne od zakłóceń. Korzystają z niego systemy zastane, a sąsiednie sieci Wi-Fi 6E i Wi-Fi 7 mogą używać tych samych kanałów. Zasady mocy i zastosowania służą ochronie istniejących usług radiowych.

Pojemność i szerokość kanałów w paśmie 6 GHz

Pasmo 6 GHz dodaje kanały niedostępne dla klientów obsługujących wyłącznie 2,4 lub 5 GHz, z uwzględnieniem przepisów regionalnych i zgodnego sprzętu.

• Mniej rywalizacji ze strony starszych klientów Wi-Fi

  BSS w paśmie 6 GHz nie przenosi transmisji starszych klientów Wi-Fi obsługujących wyłącznie 2,4 lub 5 GHz. Nadal konkuruje z innymi sieciami 6 GHz i współdzieli pasmo z systemami zastanymi na warunkach lokalnych. W pasmach 2,4 GHz i 5 GHz starsze klienty mogą zajmować czas antenowy, gdy sieć zachowuje zgodność. Wdrożenie 6 GHz może więc zapewnić bardziej przewidywalny czas antenowy w gęstej lokalizacji, ale nie eliminuje zakłóceń.

• Szersze kanały dla wielogigabitowych przepływności

  Wyższe szybkości PHY w Wi-Fi wymagają szerszych kanałów, które przenoszą więcej podnośnych w jednej transmisji. Pasmo 6 GHz ułatwia stosowanie kanałów $160$ MHz w regionach, które udostępniają wystarczająco szerokie, ciągłe widmo. Porównajmy dostępną przestrzeń:

  • Pasmo 2,4 GHz: Oferuje około 80 MHz całego spektrum. W typowym północnoamerykańskim planie kanałów 20 MHz trzy kanały traktuje się jako nienakładające się. Nie ma dostępnych kanałów 80 MHz ani 160 MHz.
  • Pasmo 5 GHz: Dostępne widmo zależy od domeny regulacyjnej i zasad DFS. Przydział regionalny może pomieścić kilka nienakładających się kanałów 80 MHz lub mniej kanałów 160 MHz, a ochrona radarów i sąsiednie sieci mogą ograniczać użycie.
  • Pasmo 6 GHz: W Stanach Zjednoczonych odpowiednie klasy urządzeń bez licencji mogą używać zakresu 5925-7125 MHz, czyli 1200 MHz, pozwalającego wyznaczyć do siedmiu kanałów 160 MHz. W Unii Europejskiej zharmonizowano zakres 5945-6425 MHz, czyli 480 MHz, który mieści do trzech nominalnych kanałów 160 MHz. Rzeczywista przepustowość zależy od konfiguracji, zakłóceń i możliwości urządzeń.
• Krótsze oczekiwanie na dostęp do medium

  Gdy kanał 6 GHz jest mniej zatłoczony, czas kolejkowania i wycofania podczas dostępu do medium może być krótszy. Czas propagacji między klientem a routerem przy podobnej odległości nie zmienia się jednak radykalnie wraz z pasmem. Opóźnienie może więc być bardziej przewidywalne w lokalnej sieci o małym obciążeniu, lecz wynik zależy od ruchu, sygnału i konfiguracji. Dla graczy online krótsze oczekiwanie w kolejce może poprawić responsywność. Dla wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości (VR/AR) łącze radiowe jest tylko częścią opóźnienia end-to-end. W wideokonferencji na rozmowę wpływają także serwery aplikacji i trasa przez Internet.

• Profile bezpieczeństwa dla 6 GHz

  Aktualne profile certyfikacyjne Wi-Fi Alliance wymagają, aby BSS w paśmie 6 GHz używał WPA3 albo Wi-Fi Enhanced Open z chronionymi ramkami zarządzającymi. WPA3 jest więc jednym z dopuszczonych profili, a Wi-Fi Enhanced Open używa OWE bez wspólnego hasła. WPA2-Personal i klasyczne otwarte uwierzytelnianie nie są dopuszczone dla BSS w paśmie 6 GHz. Profil bezpieczeństwa chroni łącze radiowe, a protokoły end-to-end nadal chronią ruch za punktem dostępowym.

Wymagania i ograniczenia Wi-Fi 6E

Wi-Fi 6E wymaga zgodnych radii i działa w granicach sprzętu, sygnału oraz przepisów.

• Sprzęt: Aby uzyskać dostęp do pasma 6 GHz, potrzebujesz routera (punktu dostępowego) obsługującego Wi-Fi 6E oraz urządzeń klienckich (laptopów, smartfonów i podobnego sprzętu) obsługujących Wi-Fi 6E. Istniejących urządzeń Wi-Fi 6 lub Wi-Fi 5 nie można zaktualizować programowo do pracy w 6 GHz, ponieważ wymagane jest zgodne radio.
• Kompatybilność: Klient bez obsługi 6 GHz nie połączy się w tym paśmie. Punkt dostępowy Wi-Fi 6E nie musi mieć jednocześnie torów 2,4 i 5 GHz. Urządzenia trójzakresowe zapewniają zgodność ze starszymi klientami przez dodatkowe radia. Zakres tych radii wynika z konstrukcji produktu, a oznaczenie Wi-Fi 6E określa obsługę 6 GHz.
• Zasięg: Tłumienie propagacyjne rośnie wraz z częstotliwością, lecz porównanie zasięgu wymaga również uwzględnienia dozwolonej mocy, zysku anten, szerokości kanału, czułości odbiornika i przeszkód. Pasmo 6 GHz często zapewnia mniejszy obszar pokrycia niż 5 GHz w tym samym urządzeniu, ale nie wynika to wyłącznie z wartości częstotliwości.

Regulacje regionalne i ochrona systemów zastanych

Pasmo 6 GHz nie było puste, zanim dopuszczono w nim Wi-Fi. Jest używane przez "dotychczasowych użytkowników", w tym przez stałe łącza mikrofalowe, stacje naziemne satelitów, radioastronomię i inne chronione systemy. Regulatorzy określają więc miejsca pracy urządzeń Wi-Fi 6E, ich moc i procedury dostępu do kanału.

Klasy urządzeń i mechanizmy koordynacji zależą od regionu. Wdrożenie w Polsce opiera się na krajowych zasadach, a amerykańskie reguły AFC pozostają odrębnym modelem.

1. Niska Moc w Pomieszczeniach (LPI, Low Power Indoor): Są to urządzenia, takie jak wiele domowych routerów, ograniczone do użytku wewnątrz pomieszczeń i działające z niższą mocą. Wykorzystują tłumienie budynków oraz zasady dostępu do kanału, aby ograniczyć zakłócenia chronionych usług.
2. Stany Zjednoczone: Punkty dostępowe Standard Power korzystają z Automated Frequency Coordination (AFC). Zgodnie z zasadami FCC Standard Power działa w zakresach U-NII-5 i U-NII-7 pod kontrolą AFC, a punkty Low Power Indoor mogą używać całego zakresu 5925-7125 MHz z niższą mocą. Punkt dostępowy przekazuje położenie do zatwierdzonego systemu AFC i otrzymuje listę dopuszczalnych częstotliwości oraz mocy.

W Unii Europejskiej zharmonizowany zakres 5945-6425 MHz obejmuje między innymi urządzenia Low Power Indoor oraz Very Low Power na warunkach określonych w decyzji wykonawczej Komisji (UE) 2021/1067 i regulacjach krajowych. W tabelach technicznych decyzja określa maksymalną średnią EIRP 23 dBm dla LPI i 14 dBm dla VLP. Model ten nie jest odpowiednikiem amerykańskiej klasy Standard Power sterowanej przez AFC.

Przed wdrożeniem należy sprawdzić aktualne przepisy dla państwa, klasę urządzenia, dopuszczalną moc EIRP, ograniczenia instalacji oraz obsługiwane kanały. Sama obecność radia 6 GHz nie uprawnia urządzenia do pracy w dowolnym trybie i miejscu.

Wymagania bezpieczeństwa w paśmie 6 GHz

W paśmie 6 GHz certyfikacja Wi-Fi 6E wymaga WPA3 albo Wi-Fi Enhanced Open oraz chronionych ramek zarządzających. Tryb przejściowy WPA2/WPA3 nie jest używany w paśmie 6 GHz, co usuwa zależność od starszych metod negocjacji zabezpieczeń.

Sieć bez wspólnego hasła może używać Wi-Fi Enhanced Open z Opportunistic Wireless Encryption, które szyfruje łącze bez wspólnego sekretu, ale nie uwierzytelnia operatora sieci w taki sposób jak konfiguracja z poświadczeniami.