Svůj článek WLAN může být rychlejší z července loňského roku, který se zabýval předloženými návrhy na specifikaci 802.11n, jsem zakončila následovně: „Buďme optimisti: Pokud vše půjde hladce a nedojde k redukci 61 současných návrhů na dva neslučitelné, podobně jako u 802.15.3a, otevřená specifikace 802.11n superrychlé WLAN by mohla být na světě do roku 2006.“ A to jsem asi neměla dělat (být optimistou), neboť horší varianta se stala skutečností: březnová diskuse nad dvěma hlavními kandidáty na technické řešení 802.11n skončila patovou situací (ostatně zmíněný „precedens“ nejednotnosti nad 802.15.3a také ještě nebyl vyřešen).
Připomeňme, že záměrem projektu P802.11n „Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Enhancements for Higher Effective Throughput“ je specifikovat nový typ WLAN – vedle stávajících 802.11a/b/g – o podstatně vyšší kapacitě. Konkrétním cílem je uživateli nabídnout minimálně 100 Mbit/s; jedná se o uživatelskou propustnost, nikoli propustnost na fyzické vrstvě.
Kapacita je jedním z bolavých míst bezdrátových LAN, které se tak nemohou měřit s pevnými LAN jako Ethernet a jeho 1/10 Gbit/s. Na okraj je třeba poznamenat, že na jedné straně ale kapacita není to hlavní, co uživatele k bezdrátovým sítím obecně přitahuje. Důležitější je komfort, který jim poskytují, a mobilita v různém měřítku. Na straně druhé kapacita není ani hlavním kamenem úrazu WLAN: poté, co se dostatečně vyřešila bezpečnost (802.11i schválena vloni), zbývá důležitější úkol – dořešit podporu QoS ve WLAN (802.11e – měla být schválena loni!) pro schůdnější podporu (upřednostnění) hlasových i jiných služeb citlivých na zpoždění, což je ve sdílené síti nutnost.
Trh versus normalizace
Ale zpět k WLAN o vyšší propustnosti, než umožňuje 802.11g (případně 802.11a) se svými teoretickými 54 Mbit/s, které se v reálu smrsknou na 20 Mbit/s, což nemusí stačit některým aplikacím náročným na šířku pásma, jako je třeba streaming video. Mnozí uživatelé namítnou, že na trhu (nebo dokonce ve firmě či doma) už máme produkty, které podporují třeba i zmíněných 100 Mbit/s, ale to jsou firemní řešení, která s velkou pravděpodobností nebudou hladce spolupracovat s WLAN od jiných výrobců (a povětšinou se propustnosti 100 Mbit/s stejně nepřibližují ani vzdáleně). Cílem 802.11n je najít jednotné, mezinárodně přijaté technické řešení, na jehož základě testované a certifikované normy následně budou vzájemně spolupracovat.
Wi-Fi Alliance, která zaštíťuje proces certifikace WLAN produktů, již odmítla testovat jakákoli „rozšíření“ produktů (zejména pro vyšší rychlosti) nad rámec schválených norem. Takže byť u firemních „turbo“ WLAN najdeme možná nějaké podobnosti s budoucí normou, nelze je dnes označovat ani za „pre-n“.
Trh předběhl normalizaci a měl by ji také urychlit, tak zní alespoň názory těch firem, které již na trhu mají své produkty (např. Airgo). Ve skutečnosti se tím jednak rozvinula kauza s možným odebráním certifikace u již schválených rychlejších WLAN, a jednak se rivalita mezi konkurenčními firmami zastoupenými v normalizačním výboru spíše prohloubila: každý chce své řešení prohlásit za to jediné pravé.
Jak se rýsuje 802.11n
V červenci 2004 byl zahájen výběr vhodných kandidátů na konečné řešení 802.11n. Na loňském zářijovém zasedání se už původní přehršel návrhů poněkud smrskla na čtyři kompletní a 28 neúplných. Všechna řešení, která se dostala do nejužšího výběru nejvhodnějších kandidátů, používají technologii MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), tedy více cest signálu (a antén na straně vysílače a/nebo na straně přijímače). Po lednovém výběru zůstaly na stole jen návrhy dva.
Horkým kandidátem bylo řešení skupiny TGn Synch pod vedením Atheros, kde jsou dále zastoupeny společnosti jako Agere, Cisco, Intel, Matsushita, Mitsubishi, Nortel, Panasonic, Philips, Qualcomm (společnost počátkem roku ustoupila ze svého vlastního návrhu a přidala se k této silné skupině), Samsung, Sony a Toshiba. Tento návrh dokonce počítá s propustností až 500 Mbit/s, založenou na technologii MIMO s OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing).
Původní návrh trval na kanále o šířce 40 MHz, pro zpětnou slučitelnost se stávajícími WLAN se ale přešlo na 20 MHz. Anténa 2×2 MIMO by díky dvěma vysílačům a dvěma přijímačům mohla podporovat rychlost 250 Mbit/s a volitelné řešení 4×4 MIMO pak dokonce 500–600 Mbit/s (pro srovnání: více než USB nebo IEEE 1384/FireWire a téměř jako UWB, čímž ale nechci naznačit, že by se jednalo o přímé konkurenty).
Zbývajícím kandidátem na technické řešení byl návrh konsorcia WWiSE (World Wide Spectrum Eficiency), které vede Airgo Networks, jako propagátor MIMO, a kde jsou dále zastoupeni Broadcom, Conexant, France Telecom, Hughes Network Systems, Mitsubishi, Motorola (společnost ustoupila ze svého vlastního návrhu, který jí ještě v lednu získal deset procent hlasů), Nokia, NTT, STMicroelectronics a Texas Instruments. Řešení WWiSE [DOC, 5 MB] používá 2×2 MIMO s prostorovým multiplexem 20 MHz kanálů pro slibných 130 Mbit/s. Prostorový multiplex (spatial multiplex) umožňuje v rámci jednoho kanálu vysílat více rádiových signálů, čímž se znásobuje propustnost. Od prvního návrhu se do tohoto řešení přidala podpora tzv. beam forming pro lepší zaměření signálu.
V obou návrzích se využívají chytré (smart) antény. Boj se původně odehrával spíše mezi moderními technikami kódování s použitím kanálů o běžné šíři 20 MHz a kanálech o dvojnásobné šíři pro zvýšení výkonnosti. 40MHz kanál by sice zvýšil propustnost, ale na úkor celkové kapacity systému a rušení.
Březnové zasedání IEEE 802.11n, které skončilo minulý pátek, mělo mezi oběma horkými kandidáty vybrat ten lepší, ale hlasováním se k jednoznačnému výsledku nedospělo. První hlasování sice většinově podpořilo TGn Sync (53 procent), ale potřebného potvrzení 75 procenty v dalším hlasování se tento návrh nakonec nedočkal (pouze 56 procent ze 180 oprávněných hlasujících). Verdikt ohledně první verze technického řešení tedy nepadl, ale ohledně dalšího postupu ano: buď oba tábory najdou kompromis přijatelný většinou všech členů výboru, nebo se bude muset udělat krok zpět a znovu zvážit již zamítnuté ostatní technické návrhy. Obě skupiny jsou však připraveny dále jednat, takže harmonizovaný návrh by mohl být k dispozici již pro květnové, případně pro červencové zasedání 802.11n. Schválení normy se tedy odkládá, snad 2006/2007.
Multiple In, Multiple Out: MIMO
Techniku vysílání MIMO jsme si představili ve zmíněném loňském článku, takže jen stručná rekapitulace. MIMO pracuje na bázi vysílání několika signálů, přenášejících odlišná data, různými cestami v rámci jednoho rádiového kanálu. Vysílání a příjem se odehrává prostřednictvím více chytrých antén u vysílače a přijímače (i asymetricky: u vysílače nebo přijímače mohou být antény v různém počtu). Propustnost se pak úměrně zvyšuje s počtem antén a pro praxi se kvůli složitosti zatím uvažuje o maximálně čtyřech anténách pro vnitřní použití.
Algoritmy uplatněné v čipové sadě vysílače vysílají informace jednotlivými anténami. Signály se odrážejí od překážek a šíří se různými cestami, což v konvenčních systémech může vést k rušení a útlumu signálu (multipath distortion). Na straně přijímače jsou vyslané signály přijaty více anténami a zkombinovány prostřednictvím chytrých algoritmů: na základě matice manipulace specifikující zpracování signálu (podle cesty a příslušného útlumu) a detekce cesty, kterou signál přišel, se signály korelují (a současně se „vyruší“ rušení). MIMO systémy si také mohou pro větší spolehlivost vybrat ty antény, které zajistí nejčistší signál.
MIMO není omezeno zdaleka na použití ve vnitřních prostorách, ale zkouší se třeba pro mobilní sítě. Více informací o využití MIMO mimo WLAN lze nalézt v článku MIMO Holds Key to High Bandwidth Wireless Systems.
Situace na trhu
MIMO čipy dnes dodává na trh především Airgo (True MIMO ™) a využívají je produkty od Belkin (první na trhu loni na podzim) nebo Cisco (Linksys), ale např. NetGear se pro čipy obrátil k jinému výrobci, Video54 (používá je spolu s čipy od Atheros). BeamFlex od Video54 jsou totiž použitelné jako doplněk k čipům ostatních výrobců a nabízejí sedm nezávislých interních antén (podle Airgo nejde o pravé MIMO). První MIMO produkty od Belkin a Cisco mají být zpětně slučitelné s WiFi, ale nebudou ladit s 802.11n. [Výsledky testování prvních MIMO produktů na trhu lze nalézt zde nebo zde či zde].
Na závěr sluší podotknout, že ani výrobci nejsou schopni dohodnout se na tom, co je a co není MIMO, raději napadají svoji konkurenci, že ať ten jejich produkt umí cokoli, nepoužívá to správné MIMO. Ale to nemusí tak docela zajímat uživatele, hlavně když komunikace „šlape“ slibovanou rychlostí a lze účelně kombinovat zařízení od různých výrobců.
ČLÁNKY DO MAILU