Что нового в сетях Wi-Fi 6E? Строгие требования для предотвращения помех

Так же, как стандарты сотовой связи, стандарты Wi-Fi продолжают развиваться. Wi-Fi 6E — новейшее детище на рынке. Этот стандарт позволяет беспроводным устройствам Интернета вещей (IoT) работать в нелицензируемом диапазоне 6 ГГц, чтобы получить доступ к гораздо большей пропускной способности. Но есть одна сложность: спектр 6 ГГц накладывает новые ограничения на производителей устройств. Почему? Потому что диапазоны 6 ГГц уже используются многими устройствами. Таким образом, Wi-Fi 6E требует более строго тестирования для предотвращения помех.

Краткая предыстория

Во-первых, давайте кратко рассмотрим стандарты Wi-Fi, чтобы определить место Wi-Fi 6E в эволюции стандарта.

Wi-Fi не новинка. Первый стандарт Wi-Fi появился в 1997 году. С годами скорость соединения увеличилась с 1–2 Мбит/с до 600 – 9 608 Мбит/с, но в основном с использованием тех же частотных диапазонов. Wi-Fi 6E впервые в истории стандарта использует новый спектр.

Wi-Fi 6E — это расширение Wi-Fi 6, также называемое 802.11ax. Wi-Fi 6 использует технологию множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) для повышения производительности сети и формат квадратурной амплитудной модуляции (QAM) более высокого порядка для увеличения скорости передачи данных. Устройства Wi-Fi 6 работают в диапазонах частот 2,4 и 5 ГГц, а Wi-Fi 6E работает в нелицензируемом диапазоне 6 ГГц.

Полосы частот 6 ГГц имеют гораздо большую доступную полосу пропускания. Эти устройства имеют доступ к непрерывной полосе пропускания 1200 МГц в США и регионах, которые следуют правилам Федеральной комиссии по связи (FCC), и от 480 до 500 МГц в Европе и регионах, которые следуют стандартам Европейского института стандартов телекоммуникаций (ETSI) на основе правил из Директивы по радиооборудованию (RED).

Предотвращение помех

Дополнительная полоса пропускания, доступная в диапазонах 6 ГГц, открывает перед производителями устройств значительный потенциал для предоставления конечным пользователям более высокой производительности и доступность новых приложений. Wi-Fi 6E обеспечивает более быстрый и надежный доступ в Интернет для потребителей потокового видео, онлайн-игр и видеозвонков. Стандарт также особенно полезен для предприятий, чтобы ускорить их цифровую трансформацию.

Для начала ИТ-отделы могут разрешить подключение большего количества устройств к своим сетям и улучшить взаимодействие с пользователем, повысив производительность и внедрение инноваций. Территории с высокой плотностью людей, такие как аэропорты, стадионы, конференц-центры, а также образовательные и медицинские учреждения, могут извлечь огромную выгоду из Wi-Fi 6E, поскольку стандарт позволяет работать с гораздо большим количеством и большим разнообразием устройств.

Однако использование дополнительной полосы пропускания, доступной в диапазоне 6 ГГц, не лишено проблем. Основная проблема заключается в том, что многие пользователи уже используют этот спектр, включая сотовую связь 5G, точки доступа Wi-Fi, спутниковые каналы, мобильное телевещание и каналы коммунальной связи. Кроме того, действующие операторы связи имеют приоритет перед другими пользователями. В результате FCC и ETSI предписывают провести несколько новых тестов для обеспечения эффективного использования спектра.

Ниже приведен обзор новых тестов, которые считаются необходимыми для предотвращения помех в настройках Wi-Fi 6E.

Тест протокола на основе конкуренции (CBP)

Тест CBP является важным новым пунктом, предписанным FCC. Он назван в честь использования CBP в устройстве для предотвращения помех в услугах действующих операторов связи. FCC требует, чтобы все классы оборудования — точки доступа и клиенты — прошли этот тест.

На рис. 1 показана тестовая установка CBP. Установка состоит из двух анализаторов сигналов и источника сигнала с аддитивным белым гауссовым шумом (AWGN) для создания шума шириной 10 МГц (действующий сигнал) для тестового сигнала. Для этого теста также требуется клиентское устройство для связи с тестируемым устройством (не показано на рисунке) и компоненты формирования сигнала. Источник сигнала должен вводить действующий сигнал на одной частоте в канале для канала 20 МГц и на трех разных частотах в канале для канала 160 МГц.

Рис. 1 На схеме показана тестовая установка CBP

Тест адаптивности/механизма доступа к каналу (CAM)

Тест адаптивности/CAM является эквивалентом ETSI теста FCC CBP, хотя и намного более сложным. Основное внимание уделяется автоматическому механизму, используемому устройством прослушивания перед разговором (LBT) для проверки канала перед передачей по нему данных. Стандарт также требует, чтобы устройство проверяло вероятность того, что другие устройства будут использовать канал, чтобы обеспечить добросовестное использование доступных каналов.

Тест CAM является сложным и трудоемким, поскольку требует обширной обработки данных для расчета результатов. Для количественной оценки вероятности использования интересующего канала другими устройствами необходимо разделить минимальное время простоя на максимальное время занятости канала (COT), которое зависит от класса устройства. Для измерения COT может потребоваться большое количество образцов. Например, для оборудования на основе нагрузки (LBE) может потребоваться более 10 000 выборок с разрешением в одну микросекунду или меньше, что приводит к измерению и сбору множества точек данных.

Тестирование адаптивности также включает в себя выполнение анализа помех путем ввода различных сигналов в устройство для оценки его способности обнаруживать эти сигналы и реагировать на них. Для этого теста требуется форма сигнала 5G New Radio (NR) для имитации помех от пользователей 5G. Вам также потребуется известный уровень сигнала и ширина полосы, а также применение результатов теста занимаемой полосы пропускания канала (OCB), который был бы выполнен ранее.

Проверка селективности приемника

 Избирательность приемника, ранее известная как тест избирательности приемника по соседнему каналу, представляет собой еще один новый тест ETSI, связанный с помехами. Он заключается в измерении способности устройства принимать полезный сигнал на своем канале без превышения определенного уровня ухудшения качества из-за присутствия мешающего сигнала в соседнем канале.

Тест состоит из трех основных этапов. Первым шагом является определение минимального значения мощности (P min ) сигнала устройства с коэффициентом пакетных ошибок (PER) чуть менее 10%. Следующим шагом является добавление помех в верхнем канале — на 20 и 40 МГц выше — и проверка того, что устройство имеет меньше или равно 10% PER. Последний шаг состоит в добавлении помех в канале ниже — на 20 и 40 МГц ниже — и снова проверке PER.

На рис. 2 показана установка для тестирования селективности приемника. Он включает в себя пассивные компоненты и может потребовать экранированной комнаты или клетки Фарадея. Регулируемый аттенюатор и система измерения пакетов также необходимы для поиска значения Pmin и определения PER. Использование компонентов формирования сигнала и счетчика пакетов делает тест более управляемым, поскольку требуется всего несколько подключений на передней панели.

Рис. 2 В приведенной выше тестовой установке селективности приемника используется тестовый комплект формирования сигнала X8749A и счетчик пакетов.

Двойной клиентский тест

Тест с двумя клиентами — еще один новый тест, но уже от FCC. Поскольку клиентское устройство может подключаться к точке доступа со стандартной мощностью, к точке доступа с низким энергопотреблением в помещении или к обоим, FCC требует этого теста для проверки того, что клиентские устройства с возможностью подключения к обоим типам точек доступа могут переключаться между двумя без проблем. Тест с двумя клиентами проверяет, могут ли эти клиентские устройства различать различные конфигурации точек доступа и управлять соответствующими уровнями мощности.

На рис. 3 показана тестовая установка с двумя подключенными клиентами. Для этого теста потребуются золотые точки доступа малой и стандартной мощности, переменные аттенюаторы и компоненты формирования сигнала.

Рис. 3. Тест с подключением двух клиентов подтверждает, что клиентские устройства могут различать различные конфигурации точек доступа

 

Устранение помех в устройствах Wi-Fi 6E

Wi-Fi 6E — захватывающий новичок в стандартном ландшафте Wi-Fi. Значительная дополнительная полоса пропускания доступна производителям для предоставления более высокой производительности и новых приложений конечным пользователям: потребителям и предприятиям. Стандарт также ставит новые задачи, главным образом потому, что он использует спектр 6 ГГц. Диапазоны 6 ГГц уже используются многими другими устройствами, в том числе действующими операторами связи, которые имеют приоритет перед другими пользователями. Таким образом, новые тесты необходимы для предотвращения помех.

 

Источник: www.edn.com