Varje gång det kommer en ny standard för trådlöst ethernet, det vi till vardags kallar för wi-fi, utlovas förbättringar på snart sagt alla punkter, och det är sällan slutanvändarna blir besvikna. Denna gång lär knappast bli annorlunda: tvärtom innebär den nya tekniken ett ganska stort steg framåt jämfört med tidigare generationsväxlingar.

Wi-Fi 6, eller IEEE 802.11ax som standarden heter, kommer förstås att glädja många hemanvändare med mer bandbredd och lägre fördröjningar, men företag och organisationer bör ta en extra titt på tekniken eftersom mycket fokus lagts på täta miljöer med många användare och på högre säkerhet.

Apropå namn har Wi-Fi Alliance tagit ett helhetsgrepp om just vad tekniken ska heta. Den nya standarden från Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE, heter IEEE 802.11ax men marknadsförs av Wi-Fi Alliance som Wi-Fi 6, men Wi-Fi Alliance har även bestämt att namnkonventionen ska vara bakåtkompatibel och från och med nu ska till exempel 802.11ac heta Wi-Fi 5, 802.11n ska heta Wi-Fi 4, och så vidare. Med tanke på den tidigare förvirringen är det förstås ett bra initiativ.

Tar in 2,4 gigahertz i värmen igen

Wi-Fi 6 kan nyttja alla frekvensband mellan 1 och 7 gigahertz om de kommer bli tillgängliga för allmänt bruk, men i dagsläget är det 2,4 och 5,0 GHz-banden som finns allokerade. Wi-Fi 6 tar alltså in 2,4 gigahertz i värmen igen, till skillnad från Wi-Fi 5 som bara använde 5,0 gigahertz-bandet. Bandbredden kan teoretiskt skrämmas upp i 11 gigabit per sekund, men i täta miljöer kan vi räkna med att den nominella datahastigheten blir cirka 37 procent snabbare än Wi-Fi 5, men framför allt sjunker fördröjningen med 75 procent jämfört med den tidigare standarden.

Det är just täta miljöer, med många olika nätverk och många klienter, som varit i fokus. Det är i kontorsmiljöer i städerna som Wi-Fi 6 kommer till sin rätt. De har en myriad av olika accesspunkter, nätverk och klienter, allt huller om buller, och detta är minst sagt en utmanande miljö för att bygga stabila och snabba trådlösa nätverk.

Wi-Fi 6 introducerar ett antal tekniker som ska göra nätverken bättre på flera sätt. De viktigaste innovationerna är:

  • Medieaccess-protokollet OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) delar in spektrat i tidsfrekventa resursenheter (resource units, RU). Accesspunkten tilldelar resursenheter för mottagande eller transmission till associerade enheter. Genom den centrala schemaläggningen av resursenheter kan konflikter om resurserna undvikas. Detta ökar effektiviteten i täta miljöer.
  • Multi-User MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) för både upplänk och nedlänk. Den tidigare standarden hade stöd för MU MIMO för nedlänken, men Wi-Fi 6 stödjer MU MIMO i bägge riktningar. En Wi-Fi 6-enhet kan alltså dels skicka data till flera enheter samtidigt, men också ta emot data från flera enheter samtidigt. Där det ovan nämnda OFDMA-protokollet separerar mottagare i olika resursenheter, delar MU MIMO in enheter i separata spatiala strömmar. MU MIMO och OFDMA kan användas parallellt.
  • Trigger-baserad medieaccess. En Wi-Fi 6-accesspunkt kan allokera vissa resursenheter, RU, till enheter som inte tilldelats resursenheter tidigare så att dessa kan skicka data med dessa resursenheter. Detta används typiskt för att skicka statusrapporter mellan enheter inom nätverket.
  • Spatial frekvensåtervinning. Med så kallad färgning (coloring) markeras en transmission så att omgivande enheter kan avgöra om simultan användning av det mediet är tillåtet eller inte. Utan spatial frekvensåtervinning vägrar enheter att sända till samtidigt pågående transmissioner i andra närliggande nätverk.
  • NAV (Network Allocation Vector). Wi-Fi 6 använder två NAV:er med var sitt värde. Ett NAV-värde på en ram från ett nätverk kan enkelt nollställas av en ram från ett annat nätverk, vilket leder till instabilt beteende och kollisioner. En Wi-Fi 6-enhet håller två NAV-värden där det ena modifieras av ramar från det nätverk till vilket enheten är associerad, och det andra modifieras av ramar som kommer från överlappande nätverk.
  • Target Wake Time (TWT). TWT minskar energiförbrukningen och trängseln i etern. Det låter enheter i strömsparläge att vakna vid tidpunkter mellan de vanliga intervallerna. En accesspunkt kan också gruppera enheter i olika TWT-perioder för att minska antalet enheter som samtidigt tävlar om mediet.
  • Dynamisk fragmentering. Med statisk fragmentering har alla fragment av dataramarna samma storlek (utom den sista ramen), men med dynamisk fragmentering kan enheter fylla tillgängliga resursenheter som tillhör andra enheter för att skicka data så länge tillgängligheten varar.
  • WPA3. Det tidigare WPA2 har sett sina bästa dagar; Wi-Fi 6 har fullt stöd för den nya säkerhetsstandarden WPA3 vilket höjer säkerheten avsevärt. Detta gäller särskilt WPA3 Enterprise Mode som använder en 192-bitars kryptering, ersätter Pre-Shared Key (PSK) med Simultaneous Authentication of Equals (IEEE 802.11-2016), motverkar svaga lösenord, gör det enklare att konfigurera enheter utan skärm, och skyddar administrations-ramar enligt specifikationerna i IEEE 802.11w.

Dessa tekniska innovationer tillsammans gör att fler enheter kommer kunna ansluta till ett wi-fi än med tidigare standarder, och dessutom med högre bandbredd, kvalitet och stabilitet.

Med den nya standarden blir dessutom ett gott komplement till 5g. Så kallad hand-over mellan äldre wi-fi-standarder och 4g har hittills varit svårt. Med Wi-Fi 6 och 5g ska det bli annorlunda.

Att kunna avlasta mobilnätet med wi-fi är önskvärt. Moderna byggnader, särskilt med energiglas i fönstren, är effektiva faraday-burar som stänger ute signalerna från mobilnäten, till och med från närliggande basstationer. Köplador är ofta byggda i metall och är knappast bättre dem. Med 5g över frekvensbandet 3,5 gigahertz kommer det bli etter värre. De flesta har nog upplevt hur ett samtal bryts när man går in i en modern byggnad.

Begränsat till en specifik operatör

Hittills har detta lösts genom att mobiloperatörer ”förlänger” mobilnäten inomhus med mikro- eller nanoceller, vilket förvisso fungerar rent tekniskt, men är begränsat till en specifik operatör. Har till exempel en gäst en annan operatör kommer det inte alltid att fungera.

Både 5g och Wi-Fi 6 har förberetts för hand-over mellan teknikerna, och det är inte längre en fråga om att lappa ihop sinsemellan icke-kompatibla tekniker. Ett så kallat proof-of-concept genomfördes av Cisco under Mobile World Congress i Barcelona i år, vilket föll väl ut. Bägge teknikerna har öppna api:er för att underlätta hand-over och bägge sidor tillämpar tekniker som Vantage Plus, SDA (Software Defined Access) och QoS på Wi-Fi 6-sidan, och 3GPP QoS (PCF slice) på mobilsidan för att segmentera nätverken och säkra anslutningarna.

Ytterligare en intressant utveckling är standarden för Open Roaming som nyligen antagits. Det innebär att mobiloperatörerna ges möjlighet att signalera sina nätverk i privata wi-fi-nätverk. Genom signaleringen känner operatören av om en abonnent med ett av deras sim-kort går in i en byggnad och mobilsignalen dör, men kan göra hand-over till ett wi-fi-nätverk. Detta kan vara speciellt attraktivt för butiker, men är förstås även positivt för företag som vill att de anställda och besökare ska kunna fortsätta vara uppkopplade vare sig de är inomhus eller utomhus, och det är öppet för alla mobiloperatörer inom EU.

Wi-Fi 6 är ett större steg i utvecklingen än vi normalt brukar se när nya wi-fi-standarder utvecklas. Speciellt för företag och organisationer med äldre nätverkstekniker är sannolikheten stor att Wi-Fi 6 blir ett rejält lyft.

Läs också:
Wi-fi 6 – tio frågor och svar om den nya tekniken
Här är de smarta saker Ericsson ska fylla 5g-näten med