Gigabitová Wi-Fi

Třikrát rychlejší než její předchůdci, navíc větší dosah! Otestovali jsme pro vás jedny z prvních routerů a ukážeme si, jak přejít na Wi-Fi 802.11ac.
   CHRISTOPH SCHMIDT, PATRIK KHUDHUR  

Surfovat a streamovat video bez drátů někdy vyžaduje notnou dávku trpělivosti: uživatel nervózně pokukuje po hodinkách a pohání webovou stránku v načítání nebo v naději hypnotizuje zamrzlé video a čeká, kdy se rozjede jeho oblíbený pořad. Vše je přitom ještě horší, zvětší-li se vzdálenost mezi routerem a klientským zařízením. Tohle všechno by se mělo stát minulostí díky standardu Wi-Fi 802.11ac. Ten slibuje inteligentní přenosové technologie a delší dosah. Ac Wi-Fi dokáže přenášet data efektivněji a prostřednictvím širších kanálů než dříve, a teoretické maximum přenosové rychlosti u prvních produktů dosahuje až 1,3 Gb za sekundu (Gb/s). Podle našich měření umí 802.11ac za optimálních podmínek dosáhnout rychlosti až 553 Mb/s, což je ve stejné kategorii jako gigabitový kabel LAN, a umožňuje plynulé streamování několika videí v HD.
Vysvětlíme si, která technologická zlepšení umožňují dosažení vyšších rychlostí, a otestujeme výkony jedněch z prvních dostupných ac routerů. Už teď vám však prozradíme, že jsou rychlé i při přenosech přes dvojici zdí. Čtěte ale dále, abyste se dozvěděli, co všechno potřebujete k přechodu na Wi-Fi 802.11ac, jak nový standard funguje po boku starších zařízení a která ac zařízení brzy přijdou na trh.

Trojnásobná rychlost díky standardu ac

Nový standard dosahuje vyššího výkonu díky několika technologickým inovacím. Stále si však zachovává plnou zpětnou kompatibilitu.
Hlavním cílem při vývoji standardu Wi-Fi IEEE 802.11ac bylo zvýšit rychlost přenosu dat. Aby bylo možno zajistit gigabitovou Wi-Fi, museli vývojáři učinit několik úprav. Na rozdíl od 802.11n využívá ac vyšší frekvence a širší rádiové kanály. Má větší počet paralelních datových toků, které dohromady pojmou více bitů. Navíc je signál lépe organizován také v prostoru, což se projeví především tehdy, pokud s routerem komunikuje více klientů zároveň. Do každého přenosového cyklu pak ac Wi-Fi napěchuje více informací díky lepší modulaci. Všechna tato vylepšení tedy Wi-Fi založené na novém standardu umožňují dosahovat teoretické maximální přenosové rychlosti 3 500 Mb za sekundu, což je téměř šestinásobek teoretického maxima u 802.11n (600 Mb/s). Ac směrovače, které se nyní dostávají na trh, nabízejí nominální výkon 1 300 Mb/s a zároveň plnohodnotnou 450Mb/s Wi-Fi standardu 802.11n.

5 GHz namísto 2,4 GHz: Volná cesta pro datové signály

Wi-Fi přenáší data ve formě rádiových vln, které u Wi-Fi standardu 802.11n oscilují nejčastěji v pásmu 2,4 GHz. Oproti tomu Wi-Fi 802.11ac vysílá v pásmu 5 GHz a rychleji. 5GHz pásmo nabízí více použitelných kanálů a širší přenosová pásma. Navíc ve 2,4GHz pásmu operuje mnohem více zařízení: kromě všech konvenčních Wi-Fi g a n routerů jde také o DECT telefony a dětské chůvičky či zbytkovou radiaci z mikrovlnných trub. Vzhledem k tomu je 2,4GHz pásmo plné rušivých vlivů, které zpomalují přenosy a zabraňují tomu, aby dosáhly svých maximálních rychlostí.
Oproti tomu signály přístrojů, které jsou standardu ac a vysílají v nevyužívaném 5GHz pásmu, mají volnou cestu. Tyto signály mají krátké vlny, díky čemuž jsou silnější a lépe projdou skrz zdi či stropy. To dokazují i naše praktická měření, dle kterých jsou výsledky excelentní, i když je uprostřed překážka.

Rychlá technologie MIMO pro všechny klienty

Další výhodou 5GHz pásma je to, že nabízí frekvenční rozsah, který je zhruba desetkrát vyšší než u 2,4GHz pásma. Díky tomu je pro Wi-Fi standardu 802.11ac k dispozici více kanálů na pevných frekvencích v daných intervalech. Větší počet kanálů nabízí více možností, pokud uživatel narazí na rušivé vlivy. Každý ac kanál může mít přitom šířku až 160 MHz, oproti max. 40 MHz u 802.11n. Zatímco do širších ac kanálů lze tedy vměstnat 512 dílčích datových toků, do kanálů 802.11n se vejde pouze 128 dílčích datových toků. Standard ac také optimalizuje komunikaci mezi routerem a několika klientskými zařízeními. Směrovače postavené na standardu 802.11n přenášely jeden signál uniformně do všech směrů pro všechna zařízení v místnosti. V jeden okamžik však se směrovačem mohlo komunikovat jen jedno zařízení, což výrazně omezovalo přenosové rychlosti. Díky technologii MU-MIMO (Multiuser -Multiple Input, Multiple Output), představené se standardem 802.11ac, router nyní umožňuje komunikaci s několika zařízeními současně, s každým na vlastním streamu.
K tomu přispívá také technologie Beam-forming, která má zajišťovat co nejlepší formování signálu tak, aby se v pořádku a co nejvyšší síle dostal i přes různé překážky a odrazy na místo určení. Několik antén je schopno načasovat fáze signálu tak, aby se k cíli dostal co nejsilnější (byť třeba poskládaný z odrazů), zatímco v ostatních směrech bude záměrně zeslaben. Ac router s osmi anténami bude optimálně podporovat libovolná čtyři koncová zařízení, každé se dvěma anténami. Beamforming byl v určité podobě dostupný už u 802.11n, ale nebyl standardizovaný, takže fungoval jen mezi routery a koncovými zařízeními od stejného výrobce.

Jak ac posílá více bitů v každém cyklu

Doposud popsané inovace 802.11ac umožňovaly datům rychleji „téct“. Zlepšení u nového standardu v oblasti modulačního procesu však zvyšují informační hustotu signálu Wi-Fi. Ten je v podstatě datovým tokem přenášeným ve formě rádiových vln. Rádiové spojení je navázáno v momentě, kdy vysílač vyšle rádiovou vlnu na určité frekvenci a přijímač signál přijme. Bity jsou nyní přenášeny, jakmile vysílač změní (moduluje) tento nosný signál. Přijímač analyzuje změny v signálu a přijme odpovídající bity. Existuje několik modulačních procesů, jedním z nich je kvadraturní amplitudová modulace (16-QAM), využívaná v g a n Wi-Fi. Zde vysílač rozdělí datový tok do dílčích částí (tzv. symbolů) o velikosti 4 bity. Takto získáme 16 různých symbolů o 4 bitech, které lze při posílání kombinovat v libovolném pořadí. Symboly mají své jedinečné umístění v konstelačním diagramu dané koordináty v podobě amplitudového a fázového klíčování. Při přenášení signálů vysílač vyšle dvojici rádiových vln na stejné amplitudě, které se však liší v hodnotě fáze. Přijímač však dle koordinátů dokáže určit, který symbol je který, a znovu sestaví tok bitů ve správném pořadí. Existují samozřejmě i další typy kvadraturní amplitudové modulace, které se liší v tom, kolik bitů připadá na jeden symbol. Například u Wi-Fi 802.11ac lze v rámci 156-QAM vměstnat 16 bitů do jednoho symbolu. Je-li signál bezdrátové sítě příliš slabý, například kvůli přílišné vzdálenosti, nelze přesně diferenciovat dané koordináty. To je odhaleno testovacím mechanismem a přenos se přepne na jednodušší a robustnější modulaci, která však ve finále ústí v nižší přenosovou rychlost. Zmiňme také, že u ac sítí se liší také struktura datových paketů. To proto, že ac směrovače zajišťují zároveň Wi-fi802.11n i ac a musejí tímto rozlišením předejít jinak vyvstanuvším konfliktům. Všechna tato vylepšení dohromady dělají, že Wi-Fi 802.11ac umožňuje dosažení vyššího výkonu.

VYŠŠÍ FREKVENCE NABÍZÍ VYŠŠÍ RYCHLOST
Wi-Fi 802.11ac pracuje v 5GHz pásmu, zatímco dřívější standardy využívaly z drtivé většiny pásmo 2,4 GHz. Jelikož jsou informace přenášeny s každým kmitem, dosahuje standard ac vyšších přenosových rychlostí.

VÍCE DAT SKRZ ŠIRŠÍ KANÁLY
Ve 2,4GHz pásmu je zhruba 80MHz rozsah pro Wi-Fi, u 5GHz pásma tento rozsah činí 380 MHz. To umožňuje více kanálů, které jsou širší a dokážou přenášet data rychleji.

LEPŠÍ ZAJIŠTĚNÍ NĚKOLIKA KLIENTŮ
Routery 802.11n přenášejí několik datových toků pomocí technologie MIMO (Multiple Input, Multiple Output) tak, aby zvýšily přenosovou rychlost. To směrovače 802.11ac dodávají data více zařízením za pomoci pokročilejší technologie MU-MIMO (Multiple User-MIMO).

NOVÁ MODULACE: VÍCE DAT NA CYKLUS
Amplituda (intenzita) a fáze (posun dvou paralelních rádiových vln) signálu jsou analyzovány a dohromady tvoří tzv. signál, který obsahuje až 16 bitů pro ac Wi-Fi.

Nový standard v praktickém testu

Jak si vedou první ac směrovače? Výsledky testů jsou ohromující, technologie přesto dokáže zvládnout mnohem víc.
V našem testovacím centru jsme doposud nikdy neměřili tak rychlé Wi-Fi spojení: až 553 Mb/s mezi dvěma zařízeními D-Link DIR-865L, z nichž jedno bylo nakonfigurováno jako router a druhé jako klient. Tato hodnota je dostatečná pro čtyři až pět simultánních streamů videa v rozlišení Full HD. 700MB obraz CD lze přenést doslova za pár sekund. Této hodnoty jsme dosáhli za optimálních podmínek: router a přijímač byly umístěny na vzdálenost dvou metrů, mezi nimi nebyla žádná překážka a bylo využíváno osm paralelních připojení. To se běžně děje, pokud se ke směrovači připojuje několik zařízení zároveň. Při použití jednoho připojení spadla přenosová rychlost o 20 až 40 % - známka toho, že router skutečně využívá technologii MIMO lépe při použití několika datových streamů.
Roli srovnávacího zařízení předchozí generace zastal výkonný 802.11n router Trendnet TEW-692GR. Ve srovnání s ac směrovači dosáhl nejlepšího výsledku při použití jediného připojení. S rychlostí 102,2 Mb/s dosáhl jen čtvrtinového výkonu oproti ac směrovači.

Dosah: ac zdi nezastaví

Byli jsme poměrně nervózní z testů přenosu signálu na vzdálenost 12 metrů skrz dvojici zdí: jednu z betonu a druhou ze sádrokartonu. Mimo Wi-Fi byla navíc řada rušivých prvků. Ačkoli standard Wi-Fi 802.11ac disponuje prostředky pro zlepšení dosahu (beam-forming, vylepšená technologie MIMO atd.), očekávali jsme, že 2,4GHz vlny si s překážkami poradí lépe než ty v 5GHz pásmu. Naštěstí jsme se hrubě mýlili. Zatímco n router se nám podařilo nastavit jen s vypětím sil a i poté jsme dosahovali přenosových rychlostí pouze 1 Mb/s, takový Asus RT-AC66U zvládl i přes zdi až 374 Mb/s - to je více než trojnásobek toho, co zvládl TEW-692GR na blízkou vzdálenost bez nutnosti procházet jakýmikoli překážkami!
Dalším důkazem toho, že ac Wi-Fi je předurčena k překonávání překážek a k delšímu dosahu, byly výsledky dalšího testu. Vyzkoušeli jsme totiž n router v 5GHz pásmu a vyslali jsme signál skrz obě zdi - využili jsme tedy stejné pásmo, jen se starým standardem. A takto se nám vůbec nepodařilo navázat spojení s libovolným koncovým zařízením. TEW-692GR fungoval pouze v 2,4GHz pásmu, a to ještě s velmi chabým výkonem. Při kombinaci různých zařízení jsme také dospěli k velmi zajímavým výsledkům. Asus, D-Link a Netgear se navzájem snášely velmi dobře. Buffalo AirStation AC1300 v roli bridge pak dokonce fungoval rychleji v kombinaci se směrovači jiných výrobců než v kombinaci s identickým modelem ve funkci routeru.
Bezpečnost a dodatečné funkce ac routerů jsou téměř na stejné úrovni: všechny podporují šifrování WPA2 a jsou dodávány s osobním Wi-Fi klíčem, ale standardizovanými přístupovými údaji k webovému rozhraní. Čtveřice gigabitových portů LAN je standardem, podobně také jeden či v případě Netgearu dva porty USB 2.0. Do USB lze připojit pevný disk nebo USB stick a zprovoznit tak funkce NAS nebo streamovat multimediální obsah. Asus a Netgear lze v rámci Wi-Fi také připojit k USB tiskárně.
Ac routery na tom nejsou nejhůř ani co do spotřeby během přenosů. Hodnoty v módu stand-by - tedy v momentě, kdy je router zapnutý, ale nepřenáší data - se však pohybovaly na úrovni zhruba o deset wattů výše než u směrovačů standardu 802.11n, které v tomto stavu využívají mezi dvěma a osmi watty. Uživatelská rozhraní routerů vykazují velké rozdíly. Zatímco rozhraní Asusu připomíná lokálně nainstalovanou aplikaci, Netgear nabízí jednoduchý design, který umožňuje přepínání mezi jednoduchým a expertním pohledem. Poněkud rozhárané rozhraní od Buffalo pak funguje korektně pouze v prohlížeči Internet Explorer (uživatelům ostatních prohlížečů se přitom žádného varování nedostane). D-Link pak myslí i na amatéry, kterým nabízí všudypřítomné vysvětlivky všech funkcí.
       autor@chip.cz

AC ZAJIŠŤUJE TROJNÁSOBNOU RYCHLOST
Ac routery jsou za optimálních podmínek - tedy na vzdálenost dvou metrů s vizuálním kontaktem - zhruba třikrát rychlejší než modely postavené na standardu Wi-Fi 802.11n. I mezi ac routery jsou však velké rozdíly v rychlosti.

ENERGICKÉ: SÍLA I NA VĚTŠÍ VZDÁLENOST
Pokroky ac routerů jsou obzvláště ohromující, když jejich signál vyšlete skrz zdi a vystavíte okolním rušivým prvkům: model od Asusu dosáhl rychlosti 374x vyšší než model Trendnet předchozí generace.

ROZHRANÍ: MODERNA VS. TRADICE
Webová rozhraní směrovačů jsou velmi různá: Asus 1 využívá moderního vzhledu, Buffalo 2 je poněkud nepřehledné. Netgear 3 sází na jednoduchost a D-Link 4 těží z všudypřítomných vysvětlivek.

VZÁJEMNÁ KOMPATIBILITA
Router by měl fungovat s mnoha koncovými zařízeními. Proto jsme zkoušeli postupně propojit všechny směrovače mezi sebou a testovali jsme. Výsledek? Všechna zařízení si navzájem dobře vyhověla, vypadá to, že ac exceluje i v tomto ohledu.

SPOTŘEBA
Ac routery v módu stand-by spotřebují více energie než n směrovače. Při přenosu dat se stav zhruba vyrovná, routery však bývají po většinu času v klidu.

VÝKON PRO KAŽDÉHO
Ac směrovače využívají všech antén prostřednictvím technologie MU-MIMO tak, aby dokázaly zajistit maximální výkon pro každého klienta. V síti Wi-Fi tak můžete streamovat klidně hned několik videí v HD najednou.

ŠIRŠÍ KANÁLY
Zatímco konvenční Wi-Fi funguje s maximální šířkou kanálu 40 MHz, 802.11ac se dostává až na 160MHz kanály, které dokážou přenést více informací za sekundu.

5 NAMÍSTO 2,4 GIGAHERTZU
Wi-Fi postavená na standardu 802.11ac využívá výhradně 5GHz pásmo, které umožňuje rychlejší přenosy a je mnohem méně náchylné na rušivé vlivy než pásmo 2,4 GHz, které bylo doposud využíváno primárně.

ZPĚTNĚ KOMPATIBILNÍ
Routery nabízí nejen Wi-Fi postavenou na moderním ac, ale také na současných standardech, takže k nim připojíte i starší zařízení, které stále využijete bez omezení. Ac Wi-Fi tím nijak neutrpí.

CHYTRÉ PŘENOSY
Díky inteligentnímu modulačnímu procesu dokáže směrovač se standardem 802.11ac napěchovat více dat do každého přenosového cyklu. Při dobrém pokrytí signálem tak ac routery fungují ve srovnání s těmi postavenými na standardu 802.11n efektivněji.