Что такое Beamforming? Как она делает ваш Wi-Fi быстрее?
Обзоры технологий

Что такое Beamforming? Как она делает ваш Wi-Fi быстрее?

Все, что делает ваш Wi-Fi быстрее, стоит узнать, не так ли?

Все мы стремимся к идеальному Wi-Fi, который достигает каждого уголка дома и обеспечивает скорость передачи данных, обещанную нашим провайдером. Однако, чтобы воплотить эту мечту в жизнь, нам нужна технология Wi-Fi, передающая сигналы непосредственно на наши устройства без каких-либо ухудшений

Введите beamforming, технологию Wi-Fi, которая делает именно это— но что это такое, и может ли она сделать ваш Wi-Fi быстрее? Что ж, давайте узнаем

Что такое формирование луча и зачем оно нужно?

Прежде чем перейти к рассмотрению beamforming и его преимуществ, важно понять, как традиционные маршрутизаторы Wi-Fi передают данные

Что такое beamforming, и зачем он нужен?.

Традиционный маршрутизатор использует радиоволны для передачи данных. Маршрутизатор использует несколько антенн для создания этих волн и отправки их на ваше устройство. Эти антенны могут быть спрятаны внутри маршрутизатора или выступать из него в разных направлениях, что делает его похожим на трансформатор

В большинстве случаев эти антенны передают волны во всех направлениях одинаково, создавая волны с рисунком, подобным тому, как камень ударяется о поверхность воды. Эти пульсации, создаваемые маршрутизатором, позволяют вашему устройству подключаться к Интернету. При этом интенсивность этих волн ослабевает по мере того, как они проходят большие расстояния. Именно это снижение интенсивности волн приводит к падению скорости интернета на вашем устройстве, и для решения этой проблемы существует beamforming

Wi-Fi роутеры, не поддерживающие beamforming, посылают волны всенаправленно.Beamforming, напротив, направляет радиоволны на ваше устройство, а не посылает их во всех направлениях. Благодаря такому целенаправленному подходу волны могут преодолевать большие расстояния, поскольку энергия не распределяется во всех направлениях, что повышает силу сигнала и обеспечивает лучшую скорость передачи данных

Но как ваш маршрутизатор фокусирует эти лучи энергии? И как он узнает местоположение ваших устройств?

Как работает Beamforming?

Как объяснялось ранее, ваш маршрутизатор использует антенны для генерирования радиоволн. В большинстве случаев эти антенны могут излучать энергию равномерно. Поэтому для создания направленных лучей маршрутизаторы используют концепцию интерференции

Проще говоря, интерференция – это изменение амплитуды волны при столкновении двух или более волн. Это изменение амплитуды волн может быть положительным или отрицательным в зависимости от фазы волн. Это означает, что когда две волны сталкиваются, они создают две области, одну с высоким уровнем сигнала и другую с низким уровнем сигнала

Именно это изменение интенсивности волн обеспечивает формирование луча

Поэтому, когда маршрутизатор хочет направить луч радиоэнергии на ваше устройство, он передает радиоволны с разной временной продолжительностью или фазой через каждую антенну. Эта разница во времени и фазе помогает направить волны в сторону вашего устройства— улучшая силу Wi-Fi

Это подводит нас ко второму вопросу — как маршрутизатор узнает местоположение вашего устройства? Чтобы понять это, мы должны рассмотреть типы формирования луча

Типы формирования луча

Теперь, когда мы знаем, как ваш Wi-Fi маршрутизатор передает волны, пришло время рассмотреть, как он вычисляет свое местоположение. Существует два способа, с помощью которых Wi-Fi может выполнять поставленную задачу

Явное формирование луча

При этом типе формирования луча маршрутизатор связывается с вашим устройством, чтобы понять его положение в пространстве. Поэтому, чтобы явное формирование луча работало, и маршрутизатор, и ваше устройство должны его поддерживать. В противном случае маршрутизатор и ваше устройство не смогут передавать друг другу данные о формировании луча, что приведет к его отключению

Явное формирование луча работает путем передачи специальных пакетов данных о формировании луча на ваше устройство. Устройство использует эти данные для расчета матрицы управления. Затем эти данные отправляются обратно на маршрутизатор, который создает волны луча, используя концепции интерференции, описанные ранее

Неявное формирование лучей

В отличие от явного формирования луча, неявное формирование луча работает, даже если устройство его не поддерживает. Чтобы сделать этот тип формирования луча возможным, маршрутизатор передает пакеты формирования луча на устройство, но устройство не передает матрицу управления маршрутизатору. Вместо этого маршрутизатор пытается понять структуру сигнала, достигающего устройства, с помощью кадров подтверждения

Каждый раз, когда устройство в сети Wi-Fi получает пакеты данных, оно отправляет пакеты подтверждения того, что получило данные. Кадр подтверждения просит маршрутизатор повторно отправить данные, если они не были получены. На основе этих запросов маршрутизатор может понять местоположение устройства и затем манипулировать радиоволнами, реализуя beamforming— повышая эффективность передачи

Явное формирование луча обеспечивает более высокую эффективность по сравнению с неявным формированием луча, поскольку точное местоположение устройства передается маршрутизатору через устройство

Beamforming MIMO и MU-MIMO

Как объяснялось в предыдущих разделах, формирование луча улучшает силу радиосигнала, достигающего вашего устройства, улучшая беспроводное соединение. При этом она также позволяет использовать такие технологии, как MIMO. Сокращение от Multiple Input Multiple Output (множественный вход и множественный выход) позволяет маршрутизатору одновременно передавать несколько потоков данных на устройство

Это невозможно сделать с помощью традиционных маршрутизаторов, поскольку пакеты данных отправляются на всенаправленных волнах, а при таком подходе невозможно отправить на устройство одновременно несколько волн. Напротив, при использовании beamforming это не так, поскольку маршрутизатор может отправлять несколько потоков данных, используя несколько волн, сформированных по лучу

Благодаря такой передаче одновременных потоков данных, больше данных может быть передано на приемник с большей надежностью и эффективностью. Кроме того, многократная передача потоков данных также увеличивает скорость передачи данных

Понимание MU-MIMO

И MIMO, и beamforming повышают эффективность передачи данных Wi-Fi экспоненциально. Тем не менее, даже после всех этих улучшений у Wi-Fi есть недостаток. Он не может передавать данные на несколько устройств одновременно

Для решения этой проблемы существует MU-MIMO, технология Wi-Fi, которая позволяет передавать данные на несколько устройств одновременно, сокращая время получения пакетов данных каждым устройством, улучшая пропускную способность сети

Преимущества MU-MIMO можно увидеть только тогда, когда данные передаются от маршрутизатора к вашему устройству, а не наоборот. Тем не менее, Wi-Fi 6 пытается решить эту проблему

Какие технологии поддерживает ваш Wi-Fi?

Ничто не сравнится с Wi-Fi, когда речь заходит о техническом жаргоне. С тонной протоколов и технологических усовершенствований, выходящих каждый год, трудно понять возможности Wi-Fi, который вы приобретаете

Вот краткое описание технологий Wi-Fi, поддерживаемых различными протоколами Wi-Fi:

  • 802. 11a/b/g: Эти протоколы Wi-Fi не поддерживают формирование луча. Следовательно, если ваш маршрутизатор разрушает эти протоколы, вам придется приобрести маршрутизатор, поддерживающий более новые протоколы.
  • 802. 21n: Протокол 802. 11n был первым, в котором были реализованы функции формирования луча и MIMO. Однако этот протокол предусматривал два способа реализации явного формирования луча, из-за чего большинство производителей Wi-Fi предпочитали использовать неявное формирование луча в своих маршрутизаторах. Поэтому большинство маршрутизаторов 802. 11n поддерживают неявное формирование луча. Следует также отметить, что формирование луча и MIMO были дополнительными функциями протокола 802. 11n, и, учитывая сложность вычислений для реализации этих функций, большинство производителей не стали внедрять их в свои маршрутизаторы.
  • 802. 11ac wave 1: Этот протокол еще больше усиливает формирование луча и определяет только один способ выполнения явного формирования луча. Благодаря этому производителям не приходится реализовывать их с помощью различных методик, что делает популярными beamforming и MIMO.
  • 802. 11ac wave 2: Стандарт 802. 11ac wave 2 первым представил MU-MIMO.
  • 802. 11ax: Также известный как Wi-Fi 6, протокол 802. 11ax еще больше улучшает MU-MIMO, поддерживая его как для восходящей, так и для нисходящей линии связи.

Делает ли Beamforming ваш Wi-Fi быстрее?

Beamforming увеличивает мощность сигнала и позволяет использовать такие функции, как MIMO и MU-MIMO. Эти функции повышают скорость передачи данных маршрутизатором, делая его быстрее. Тем не менее, beamforming не является волшебной палочкой, которая может позволить Wi-Fi покрывать очень большие расстояния, и эффект от этой технологии наиболее заметен в среднем спектре, когда речь идет о расстоянии

Об авторе

Алексей Белоусов

Привет, меня зовут Филипп. Я фрилансер энтузиаст . В свободное время занимаюсь переводом статей и пишу о потребительских технологиях для широкого круга изданий , не переставая питать большую страсть ко всему мобильному =)

Комментировать

Оставить комментарий

ВАМ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО