Wi-Fi 6: Vreme za šesticu
Razvoj Wi-Fi 6 odnosno 802.11ax standarda pratimo još od 2019. godine, ali kada odlučite da zaista pređete na novu generaciju opreme, stvari postaju mnogo zanimljivije. Da vidimo šta kažu brojke…
Već dvadesetak godina se sve više oslanjamo na uređaje koji komuniciraju sa Mrežom bez žica, pa su bezbednost i, naročito, performanse te veze postali veoma važni parametri komfornog rada. IEEE, kao jedna od najznačajnijih organizacija koja se bavi standardima u ovoj oblasti, uporno radi na unapređenju bežične komunikacije, a rezultat tog rada su standardi dogovoreni u saradnji sa proizvođačima opreme i softvera. Trenutno uglavnom koristimo standard 802.11ac (zovu ga i Wi-Fi 5) usvojen 2014. godine, koji teorijski obezbeđuje brzinu komunikacije između 433 i 6933 Mbps (megabita u sekundi).
Da je brzina stvarno takva verovatno nam novi standard i ne bi bio toliko interesantan, ali svako ko koristi Wi-Fi zna da je brzina u realnim uslovima uglavnom znatno ispod donje granice. Sasvim je dovoljna za smartfone, tablete i kućnu pametnu opremu, ali ne baš sjajna za moderne televizore i laptope. Kad god neko osmišljava svoj radni prostor, uvek mu predlažem da računar (laptop ili desktop, svejedno) poveže u mrežu koristeći Ethernet kabl utaknut u (po mogućnosti 10 Gbps) switch.
Magija komunikacije
Ubrzanje bežične komunikacije je veoma složen tehnički problem – „očigledna“ rešenja su davno iscrpljena i za veće brzine komunikacije potrebna je čitava (inženjerska) vudu magija. Nije nam cilj da u ovom tekstu idemo duboko u tehničke detalje, ali ćemo reći da se 802.11ax komunikacija zasniva na ortogonalnom frekventnom multipleksiranju (OFDMA, orthogonal frequency-division multiple access). Ideja je „pozajmljena“ od mobilnih (celularnih) mreža: bežični kanal se deli na više „podkanala“ (resource unit), kako bi u okviru svakog kanala mogao paralelno da komunicira veći broj uređaja. Preciznije rečeno, u 20 MHz kanalu može da se komunicira sa devet klijenata, u 40 MHz kanalu sa njih 18 a u 80 MHz kanalu čak 37. Svaki od njih dobija onoliki deo propusnog opsega koliki mu je potreban – više paketa treba za 4k televiziju nego za komunikaciju sa pametnim usisivačem. Dakle, mnogo važnije od veće brzine (koja i nije toliko veća, teorijskih 9.6 Gbps, što je nepunih 40% više od brzine 802.11ac mreža) jeste mogućnost uključenja znatno većeg broja uređaja u mrežu, što je značajno čak i za kuće opremljene gomilom smart home opreme, a da o kancelarijama ili sajamskim halama ni ne govorimo.
Paralelna komunikacija brojnih uređaja zahtevala je obeležavanje („bojenje“) paketa – Basic Service Set Coloring. Svakom paketiću se dodeljuje oznaka (takozvana „boja“) koja određuje kojoj od bežičnih mreža taj paket pripada. Tako svaki access point „zna“ šta pripada njegovoj mreži i lako ignoriše sve drugo, što smanjuje latenciju čitave komunikacije. Napredak se očekuje i u domenu uštede energije: svi uređaji u mreži obaveštavaju AP kada će slati sledeći paket podataka, pa onda idu u stanje mirovanja. To se naziva TWT, Target Wake Time i trebalo bi da štedi baterije. Nije zato neobično što je uz standard IEEE 802.11ax uvedena i skraćenica HEW, dakle High-Efficency Wireless.
Prelazimo na pitanje dometa: znajući koliko je 2.4 GHz opseg, naročito u urbanim područjima, popunjen brojnim access point-ima, bili smo veoma srećni što je Wi-Fi 5 (802.11ac) funkcionirao samo na 5 GHz. Ali, matematika je jasna: viša frekvencija znači kraći domet. Zato ste verovatno primećivali da uređaji u daljim i nepristupačnijim sobama komuniciraju sa 802.11ac ruterom po „prastarom“ standardu 802.11n, jer on obezbeđuje 2,4 GHz komunikaciju. Wi-Fi 6 ne bira – paralelno će zauzeti sve što može da nađe kako u 5 GHz tako i u 2.4 GHz opsegu, pa će brzina biti optimizovana prema udaljenosti. Stižu i nove verzije standarda koje će „osvojiti“ i 6 GHz opseg.
Ubrzanje bežične komunikacije je veoma složen tehnički problem – „očigledna“ rešenja su davno iscrpljena i za veće brzine komunikacije potrebna je čitava (inženjerska) vudu magija
Pomenimo najzad i bezbednost – bežične mreže (sa razlogom) bije glas da su bezbednosno veoma ranjive pošto protokoli za enkripciju i autorizaciju korisnika potiču još iz prvih godina ovog veka. Sada se WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2) protokol iz 2004. godine zamenjuje verzijom 3, i to u dve varijante: WPA3-Personal koristi 128-bitnu enkripciju CCMP-128, dok WPA3-Enterprise koristi 256-bitnu enkripciju. Već ozloglašeni pre-shared key (PSK) je zamenjen SAE (Simultaneous Authentication of Equals), pa Wi-Fi alijansa tvrdi da će WPA3 ukloniti sigurnosne probleme izazvane trivijalnim lozinkama, a istovremeno olakšati uključivanje uređaja koji nemaju displej na mrežu. Videćemo kako će to sve funkcionisati u praksi.
A da dodamo E?
Glavni razlog da odložite prelazak na Wi-Fi 6 jeste što se već govori o novijoj varijanti standarda označenoj sa Wi-Fi 6E (dobro, govori se i o Wi-Fi 7, ali nas od njega deli više godina). Wi-Fi 6E će se proširiti i na frekventni opseg od 6 GHz i samim tim doneti još veće brzine. U aprilu 2020. FCC (američki državni organ koji se bavi standardima u oblasti komunikacija) je odlučio da otvori 6 GHz spektar za neograničenu upotrebu. Sledili su ga slična tela u nekim državama (Brazil, Južna Koreja…), u drugima se na to još čeka.
Veća frekvencija znači manji domet, tako da će Wi-Fi 6E uređaji morati još preciznije da balansiraju između raznih uređaja u zavisnosti od njihove fizičke udaljenosti. Zato prvi testovi ne pokazuju naročite dobitke u odnosu na „običan“ Wi-Fi 6, pa masovniji prelazak na taj standard ne treba očekivati uskoro. Čak i da nabavite odgovarajući AP, ne biste imali klijente (notebook računare, telefone…) koji bi ga koristili. Možda će 6 GHz opseg ostati za Wi-Fi 7.
Teško je nabaviti Wi-Fi 6E opremu, čak i u Americi, a pitanje je da li bi se ona uopšte i mogla uvesti u Srbiju. Sve u svemu, mogući razvoj te varijante standarda u ovom trenutku nije naročito jak argument za odlaganje upgrade-a postojeće Wi-Fi 5 opreme.
Praktična pitanja
Ako smo savladali (ili možda preskočili?) teorijsku priču, da pređemo na praktična pitanja. Da biste migrirali na Wi-Fi 6 komunikaciju, potrebni su vam sa jedne strane AP (access point) uređaji, a sa druge strane odgovarajući klijenti. Nema nikakve šanse da nadogradite Wi-Fi 5 AP na Wi-Fi 6 – koriste se drugačiji čipovi i drugačije antene. Ako ostajete kod istog proizvođača, primetićete da je Wi-Fi 6 AP fizički veći i značajno teži od Wi-Fi 5 prethodnika.
Posebno zahtevni korisnici ne razmišljaju previše, nego u svaku veću prostoriju stavljaju po jedan AP
Uspostavljanje kvalitetnije Wi-Fi mreže u vašem stanu ili poslovnom prostoru poklapa se sa odlukom da kupite AP-ove umesto da koristite uređaje koje ste dobili od svog Internet provajdera. Ako ste nešto dobili besplatno, teško možete očekivati da se radi o modernom ili jako kvalitetnom uređaju. Uglavnom je to „jeftini Kinez“ koji podržava stari 802.11n standard; načekaćete se dok tako ne dođete do Wi-Fi 6. Osim toga, kvalitetno realizovana Wi-Fi mreža se retko završava na jednom AP-u: u zavisnosti od veličine prostora koji pokrivate, „geografije“ tog prostora i karakteristika zidova, moraćete da rasporedite nekoliko uređaja. Posebno zahtevni korisnici ne razmišljaju previše, nego u svaku veću prostoriju stavljaju po jedan AP.
Do svakog AP-a dolazi po jedan Ethernet kabl, ali o kojoj mreži tu govorimo? Ako pogledate specifikacije Wi-Fi 6, videćete nekakvih 9 gigabita u sekundi, dok standardni žični Ethernet koji već godinama koristimo podržava „samo“ 1 gigabit u sekundi. Dakle, teorijski bi trebalo do svakog AP-a dovesti 10 GbE mrežu, što onda podrazumeva i skuplji 10 GbE switch. Odmah ćemo reći da za tim nema potrebe – ma šta specifikacije kažu, brzina sadašnjih Wi-Fi uređaja neće dostići takve „astronomske“ cifre. Ako želite da budete veoma moderni i spremni za svaku ekspanziju, možete razmisliti o 2.5 GbE mreži i switch-u, ali je u realnosti sasvim dovoljan i običan Ethernet. Najzad, kablovi su isti – stavite kategoriju 6 i počnete od 1 GbE, pa ako brzine zaista budu napredovale, biće vremena da se instalira novija generacija mrežne opreme.
Klijenti za „šesticu“
Na drugoj strani priče su klijenti: da li vaši laptopi, telefoni, tableti, televizori i drugi uređaji podržavaju Wi-Fi 6? Sve zavisi od toga kada ste ih kupili. Kvalitetni laptopi iz 2020. godine uglavnom sadrže Wi-Fi 6 čipove, ali je to prva generacija čipova pa su performanse nešto slabije; tek sa laptopom iz druge polovine 2021. osetićete sve prednosti Wi-Fi 6 tehnologije. Slično se može reći i za smartfone – Samsung Galaxy Note 20 podržava Wi-Fi 6, ali ovogodišnji S22 obezbeđuje bolje performanse. Srećom, standard je kompatibilan unazad sa svim prethodnim verzijama, pa će se stariji uređaji bez problema povezivati na Wi-Fi 6 AP, postižući brzinu koju njihova generacija opreme podržava.
Ako želite da budete veoma moderni i spremni za svaku ekspanziju možete razmisliti o 2.5 GbE mreži i switch-u, ali je u realnosti sasvim dovoljan i običan Ethernet
Telefon ili tablet je osuđen na čipove ugrađene u njega, ali možemo li laptop sa Wi-Fi 5 čipovima dopuniti nekim adapterom koji obezbeđuje Wi-Fi 6? Pokazalo se da je to teže nego što smo očekivali. Na tržištu je malo Wi-Fi 6 USB adaptera, a i njihov kvalitet je upitan. Kupili smo za potrebe ovoga testa jedan od adaptera, a u propratnom tekstu ćete videti kako se on pokazao; ukratko rečeno, ne baš sjajno. Izgleda da Wi-Fi 6 PCI adapteri rade bolje, ali njih ne možete da ugradite u laptop. Ako uopšte treba reći, sve te „pikanterije“ su raspoložive samo na većim tržištima, dakle pogledajte amazon.com.
Kad kupujete opremu preko Interneta, lako se možete zapetljati među oznakama. Pošto su pomenute maksimalne brzine, kako rekosmo, samo teorijske, onda je Wi-Fi alijansa smislila da se očekivana realna brzina navede u oznaci uređaja, u formatu AXxxxx. Prefiks AX znači da uređaj podržava 802.11ax (Wi-Fi 6) standard, a xxxx označava maksimalnu (opet teorijsku) brzinu komunikacije. Dakle, ako se neki uređaj zove AX6100, to znači da bi brzina mogla da ide do 6100 Mbps. Ni to nema mnogo veze sa realnošću, jer se tu radi o maksimalnoj ukupnoj brzini svih povezanih uređaja u svim podržanim frekventnim opsezima, ali ipak omogućava da na neki način poredimo opremu raznih proizvođača. Videćete u oznakama i neko 4×4 ili 2×2, što se odnosi na broj antena za primanje i slanje bežičnog signala. Jasno je da ako klijent ima manje antena od AP-a, neće moći da koristi njegov pun propusni opseg i obrnuto.
Rezultati
I, najzad, do kakvih smo rezultata došli? Naravno da sve zavisi od konkretne opreme, ali ugrubo rečeno, ako ste imali Wi-Fi 5 mrežu pa pređete na Wi-Fi 6 uz sličan kvalitet opreme, računajte na ubrzanje od 50 do 70 posto. Nije, dakle, ni blizu 10 Gbps, ali nije ni ono staro bilo 7 Gbps. Uz to će komunikacija biti stabilnija i moći ćete da povežete više uređaja. Ukratko, itekako se isplati, ako vam je veća brzina potrebna.
Ali za maksimalne performanse kabl ostaje neprikosnoven…
Zahvaljujem se kolegama Bošku Koprivici i Vladimiru Kukuruzoviću na pomoći pri pripremi ovog teksta
Brzinomer: Kako smo testirali
Pri eksperimentisanju sa Wi-Fi 6 mrežama treba rešiti jedno naoko trivijalno pitanje: kako da merimo brzinu komunikacije? Doskora o tome nismo mnogo razmišljali, samo pustimo speedtest i to je to; Wi-Fi je bio mnogo sporiji od naše Internet konekcije. Sada više
nije tako: čak i kad neko ima 1 Gbps link, to se odnosi samo na download, dok je upload obično znatno manji, možda 100, 200 ili 400 Mbps. A to je ispod očekivane brzine Wi-Fi-ja nove generacije.
Najlakše je meriti sa laptopa – treba u mreži imati neki moderan desktop PC, po mogućnosti na žičnoj 10 GbE vezi, pa kopirati podatke na njegov SSD. Treba, kao i obično, meriti brzinu prenosa jednog velikog ili mnogo malih fajlova, proveriti da li se brzina smanjuje kada se neki baferi prepune, voditi računa o opterećenju čitave mreže, ponavljati proceduru više puta da se vidi ima li značajnijih odstupanja… Može se nešto slično pokušati i sa telefona ili tableta, ali ovi uređaji nisu baš predviđeni za rad sa velikim fajlovima, a iOS uređaji zapravo nisu predviđeni za rad sa bilo kakvim fajlovima.
Za merenje smo koristili Ubiquiti UniFi U6-LR AP, Lenovo ThinkPad X1 Extreme gen 2 laptop sa ugrađenim Intel WiFi 6 AX200 160 MHz adapterom, ASUS ROG Zephyrus GX550 i, radi kontrole i poređenja, Lenovo ThinkPad X1 Carbon gen6 koji nema Wi-Fi 6, već Intel Dual Band Wireless-AC 8265 802.11ac adapter.
Osmislili smo četiri eksperimenta. Izabrali smo jedan veliki MKV fajl dužine oko 24 GB, kao i skup od 209 fajlova raznih dužina i tipova koji ukupno zauzimaju oko 4 GB. Jedan i drugi „uzorak“ smo nezavisno kopirali sa laptopa na desktop i sa desktop-a na laptop i beležili vremena.
Svako merenje smo ponavljali po tri puta i kao konačni skor usvojili srednju vrednost. Napominjemo da se par puta desilo da neki rezultat bitno odstupa od svih ostalih (u smislu da je skor mnogo, mnogo lošiji), u kom slučaju smo ga odbacivali i ponavljali to merenje; ne deluje baš egzaktno, ali je očito u igri toliko parametara da nešto što nema veze sa konkretnim Wi-Fi okruženjem (tipa – neki motor u komšiluku) može da poremeti rezultate.
Merenja smo vršili u dva okruženja: kada je laptop blizu access point-a (nalaze se u istoj prostoriji, bolje reći na istom stolu) i kada je access point u susednoj prostoriji, dakle odvojen zidom. Razlike nisu male, a u značajnoj meri zavise i od konfigurisanja AP-a.
Na nekim ranijim testovima ove vrste koristili smo Total Commander, ali se sada pokazalo da Windows Explorer kopira nešto brže, ali i da je merenje znatno lakše organizovati. Naime, Windows PowerShell ima prefiks Measure-Command koji automatski i veoma precizno izmeri vreme koje je nekoj komandi potrebno da se izvrši. Tako je procedura za kopiranje fajlova izgledala otprilike ovako:
Measure-Command { Copy-Item c:\wifi6test\bigfile -Destination z:\ -Recurse }
Measure-Command { Copy-Item c:\wifi6test\manyfiles -Destination z:\ -Recurse }
Pokrenete .ps1 proceduru i prošetate; kada se vratite, treba samo prepisati izmerene rezultate u Excel tabelu.
Crtice sa testa
Navikli smo da oprema najbolje radi kada je ostavimo na default podešavanjima, ali kod Wi-Fi 6 nije tako. Dešavalo se da promenom nekih parametara mreže brzina poraste sa 350 na skoro 800 Mbps. Onda se zapitate zašto u startu sve nije podešeno tako da brzina bude maksimalna, ali dalji eksperimenti pokažu da ste na jednoj strani nešto dobili, a na drugoj izgubili. Večiti inženjerski kompromisi.
Da budemo konkretniji, važan parametar je širina kanala komunikacije (channel width). Kod Ubiquti AP-ova podrazumevana vrednost ovog parametra je HE40, što je davalo skromne rezultate. Kada smo povećali na HE160, komunikacija je bitno ubrzana… sve dok je AP bio blizu laptopa. Kada smo prešli u drugu sobu, HE160 je davao slabije performanse nego podrazumevani HE40. Ipak, naša merenja su obavljena sa HE160.
Drugi parametar je jačina signala – opcije su High, Medium, Low i Auto. Deluje kao no-brainer da treba staviti High – jači signal, brža komunikacija, zar ne? To jest, ako se ne bojite da će vas AP ozračiti. Ali, u praksi se pokazalo da je Medium najbolje setovanje (a to nije isto što i Auto, začudo), doduše opet u slučaju da nismo baš daleko od AP-a. Čak i tada, ako AP šalje snažan signal a klijent (recimo smartfon) nema jednaku snagu da odgovori, rezultat nije dobar. Izvesno poboljšanje smo dobili kada smo isključili opciju Enable Mashing, a Band Steering prebacili na Prefer 5G.
Wi-Fi alijansa tvrdi da će WPA3 ukloniti sigurnosne probleme izazvane trivijalnim lozinkama, a istovremeno olakšati uključivanje uređaja koji nemaju displej na mrežu
Značajan dobitak se postiže ako pregledate koji su kanali u kom opsegu zauzeti u vašem komšiluku, pa (naročito na 2.4 GHz području) smestite komunikaciju u područje koje je manje opterećeno.
Ako na stolu imate nekoliko Access Point-a raznih generacija, može se desiti (a po Marfiju se uvek i desi) da se vaš laptop poveže na AP koji niste želeli. Recimo, imate Wi-Fi 6 laptop, na stolu su Wi-Fi 6 AP i Wi-Fi 5 AP, i laptop se protivno svakoj logici poveže na Wi-Fi 5. Rešenje je da fizički pogasite sve „nepotrebne“ AP-ove, ali ako je neki od njih visoko na zidu, to i nije tako zgodno. Izgleda da se iz Ubiquti kontrolera ne može softverski ugasiti neki AP (neverovatno, ali nismo našli takvu opciju), ali smo posle upgrade-a firmvera u našem Cloud Key-u dobili mogućnost da kažemo da se neki klijent može povezati samo na konkretan AP. Treba se samo setiti da posle završenih merenja opozovete ovu opciju, inače ćete se kad odete u drugu sobu pitati zašto vaš laptop više neće da se poveže na mrežu.
Kako da znate da li je uspostavljena Wi-Fi 5 ili Wi-Fi 6 veza? Na smartfonu je lako, pojavi se ikona sa malim brojem 6 u uglu, ali šta sa Windows PC-jem? Kliknite na ikonu mreže u systray-u, zatim na mrežu sa kojom ste povezani i onda na link Properties. U dnu strane koja se otvara videćete niz parametara; ako se pominje 802.11ax, to je Wi-Fi 6.
Wi-Fi 6 preko USB porta
Ako vaš laptop nema Wi-Fi 6 čipove, jeftinije će biti da kupite Wi-Fi 6 adapter nego da menjate računar? Svakako, ali ne očekujte previše od takve kombinacije. Na Amazon.com-u smo kupili ASUS AX1800/USB-AX56 adapter. Neobičan, ne tako mali uređaj koji postaje još veći kada raširite njegove antene u obliku vetrenjače. Da bi antene mogle da se „razmašu“, bolje je koristiti podnožje dobijeno u paketu nego pokušavati da adapter direktno utaknete u USB3 port laptopa.
Adapter omogućava Wi-Fi 6 konekciju, ali su rezultati na brzinskim testovima loši, često na nivou Wi-Fi 5 ili čak slabiji. Ukratko, bačene pare.
