NetCHEIF Articles

  דף הבית | פורום | בלוג | צור קשר | חיפוש | אודות

 

תקן 802.11ac:
מאפיינים, יתרונות וחסרונות

מבוא

ערב פתיחת תערוכת CES 2012, הכריזה חברת Broadcom על זמינותם המיידית של ארבעה שבבים המיישמים את תקן האלחוט 802.11ac – הדור החמישי של טכנולוגית WiFi. 

תקן זה עתיד לספק רוחב פס הגבוה פי 3 עד פי 6 מתקן N ומיועד לתמוך בשירותים עתירי רוחב פס כמו הזרמת סרטי HD והעברת מידע בנפחים גדולים.

ההכרזה של חברת Broadcom הפכה לשיחת היום בין החברות המפתחות ומשווקות נתבים אלחוטיים ורובן ככולן הזדרזו להבטיח מוצרים המבוססים על התקן החדש. 

שתיים מבין החברות – TRENDnet ו-Buffalo – אף הציגו מוצרים המבוססים על תקן זה והאחרונה אף הדגימה אותם בביתן שלה - ראו תמונה משמאל.

הצרכנים, הצמאים לרוחבי פס ומהירויות גבוהות יותר, מגלים התלהבות גדולה מהתקן החדש ומהבשורה שהוא מביא, אך חשוב להדגיש שהתקן עדיין רחוק מאישור סופי.  על פי התקדמות העבודה של וועדת התקינה מסתמן שתקן 802.11ac יאושר רק ב-2013 ומוצרים ראשונים המבוססים על טיוטה שלו יהיו זמינים, לכל המוקדם, בסוף 2012.

בניגוד למקווה, התקן החדש אינו מטפל בטווח השידור, שימשיך להיות דומה לזה המוצע על ידי תקן N.  התקן החדש מבטיח, בתנאים מסוימים, מהירויות גבוהות מתקן N ותו לא. 

תקן 802.11ac אמנם יהיה תואם לאחור לתקן N ותקן G ויאפשר שימוש במקביל בהתקנים התומכים בתקנים אלה, אבל הוא מבוסס על תדר 5Ghz שהשימוש בו בישראל מוגבל מאוד.

 

כמה מילים על תקן N

האישור הסופי של תקן N בספטמבר 2009 והזמינות של מוצרים בתקן זה, הביאו לזניחה מוחלטת של ציוד המבוסס על תקן G.  היתרונות של תקן N - מהירות הגבוהה פי 6 עד פי 8 מתקן G ושיפור הכיסוי האלחוטי באזורים מרובי מכשולים, הביאו לאימוץ מהיר של נתבים המבוססים על תקן זה.

במהלך תקופה זו ובמיוחד בשנה האחרונה, נתבים המבוססים על תקן N אשר תומכים ב-300Mbps, הפכו להיות הסטנדרט הבלתי מעורער בתחום ה-WiFi.  אך במקביל, קפא שוק ה-WiFi על שמריו ובשנתיים וחצי שחלפו מאז אושר תקן N, לא חלו בו תמורות גדולות.  גם הופעתם של נתבים התומכים במהירות של 450Mbps, בתדר 5Ghz וב-Dual Band, לא טלטלה אותו.

הבטחות הגדולות שתקן N נשא עימו, הביאו לציפיות מוגזמות ולא מעט לקוחות נחלו אכזבות.  למרות המהירות הגבוהה יותר ושיפור הכיסוי, הטווח שמוצע על ידי תקן N אינו שונה מזה של תקן G ובנוסף, הוא מושפע משיטת הבניה הייחודית בישראל, המתבססת על בטון וברזל.

 

ועדת התקינה של תקן 802.11ac

במקביל לאישור הסופי של תקן N, הואץ קצב העבודה על הדור הבא תקשורת ה-WiFi.  כל ועדות התקינה העוסקות בתקשורת מחשבים אלחוטית, עושות זאת במסגרת פרויקט ה-802.11 של ארגון מהנדסי החשמל הבין-לאומי - ה-IEEE.  כל ועדת תקינה הפועלת במסגרת פרויקט זה, מסומנת באות אנגלית - כך תקן G נולד בוועדת התקינה 802.11g ותקן N בוועדת התקינה 802.11n.

בוועדות התקינה יושבים מהנדסים ונציגים של חברות מסחריות ועל פני מספר רב של ישיבות, תוך שימוש בניירות עמדה וניירות טכניים מפורטים, הם מגבשים את התקנים.  הסיבה שבעטיה ניתן לוועדת התקינה של הדור החדש סימול של שתי אותיות הוא פשוט מאוד – לא נותרו יותר אותיות בודדות פנויות ונוצר הכרח להשתמש בשתיים.

בהקשר זה כדאי לציין שב-IEEE פועלת וועדת תקינה נוספת – 802.11ad, המכונה גם WiGig – שמטרתה לקבוע תקן לשידור אלחוטי לטווח קצר בתדר 60Ghz.

 

דגשים על תקן 802.11ac

חברת Broadcom מכנה את התקן החדש כ-5G.  זהו שם קליט וסקסי, אבל הוא מטעה מאוד וכדאי להיזהר מאוד בשימוש בו.  ראשית, יש לשים לב שבאות G מכוונת Broadcom למילה Generation ולא למילה Giga.  כלומר מדובר בדור החמישי של תקשורת מחשבים אלחוטית (WiFi) ולא במהירות של 5G.

שנית, בתחום הטלפוניה הסלולארית אנו נוטים להשתמש בכינויים "דור 3" (כלומר HSDPA) ו-"דור 4" (כלומר LTE), אבל לא כך נהגנו עד היום בתחום ה-WiFi.  בתחום זה נהגנו לציין את התקן הרלוונטי (B, G או N) אבל מעולם לא התייחסנו לדורות.  חברת Broadcom מנסה לשנות נוהג זה, ככל הנראה, בגלל הקושי להגות את הכינוי תקן AC.

שלישית, יש להיזהר בייחוס של תקן AC לחברת Broadcom באופן בלעדי.  החברה היא אמנם הראשונה להציע רכיבים (סיליקון) התומכים בטיוטה של תקן זה, אבל היא לא תישאר היחידה.  חברות נוספות כמו Ralink, Realtech ואחרות יפתחו וייצרו רכיבים התומכים בתקן זה.

על מנת להבין את המשמעות והנתונים הטכניים של תקן 802.11ac, ריכזתי אותם בטבלה המשווה אותם לתקנים הקיימים היום.  באופן זה ניתן לעמוד על הדומה והשונה בין התקנים.

כפי שניתן לראות בטבלה, הביצועים של תקן 802.11ac מושגים על ידי סידרה של שיפורים ותוספות לתקן N הקיים.  לעומת הקפיצה הטכנולוגית בין תקן G לתקן N, שהתבססה על ישום מגוון רחב של טכנולוגיות חדשות כמו MIMO ו-Spatial Streams, הקפיצה מ-N ל-AC היא בבחינת אבולוציה ולא רבולוציה.

מספר האנטנות המקסימאלי בהן ניתן להשתמש בתקן 802.11ac הוא 8 לעומת 4 בלבד בתקן N.  הכפלת מספר האנטנות, מגדילה את מספר הזרמים הפועלים במקביל (Spatial Streams) ומאפשרת העברת יותר מידע בו זמנית.  נוסף על כך, רוחב הפס הבסיסי של כל ערוץ בתקן 802.11ac הוא 80Mhz לעומת 20Mhz בתקן N.  כמו בתקן N, גם ב-ac ניתן לשלב שני ערוצים (channel bonding) ל-160Mhz ובכך להכפיל את כמות המידע המועברת בכל רגע נתון.

המהירויות הצפויות בתקן 802.11ac עולות על 1Gbps והן ישפיעו על אופן החיבור של המתאמים אל המחשבים.  בדורות העתידיים של מחשבים ניידים, טאבלטים וטלפונים חכמים ייושמו רכיבי AC כחלק אינטגראלי, אבל על מנת לתמוך בציוד קיים יהיה צורך במתאמי USB 3.0 או PCIe.  הצורך במתאמי USB 3.0 נובע מכך שרוחב הפס של USB 2.0 הוא כ-480Mbps והוא אינו מספיק מהיר על מנת לתמוך במהירויות שתקן AC מבטיח.

דור

Gen. 1

Gen. 2

Gen. 3

Gen. 4

Gen. 5

וועדת תקינה

802.11

802.11b

802.11a/g

802.11n

802.11ac

תדר

2.4Ghz

2.4Ghz

a:  5Ghz
g:  2.4Ghz

2.4Ghz and 5Ghz

5Ghz

מהירות תיאורטית

2Mbps

11Mbps

54Mbps

300Mbps 450Mbps
600Mbps

1300Mbps
1800Mbps
3600Mbps

טווח מקסימאלי (בפועל רק כ-20% מכך)

Inside: 20m
Outside: 100m

Inside: 38m
Outside: 125m

Inside: 38m
Outside: 125m

Inside: 70m
Outside: 250m

Similar to 802.11N

מספר אנטנות
(spatial streams)

1

1

1

2, 3 or 4

1 up to 8

מספר הערוצים (כולל חופפים, נתוני ארה"ב)

11

11

g - 2.4Ghz: 11
a - 5Ghz: 48

2.4Ghz: 11
5Ghz:
21

 12

מספר הערוצים הבלתי חופפים (נתוני ארה"ב)*

3

3

3

2.4G/20Mhz: 3 2.4G/40Mhz: 1 5G/20Mhz: 21
5G/40Mhz
: 8

80Mhz: 4
160Mhz: 2

רוחב פס של הערוץ

20Mhz

20Mhz

20Mhz

20Mhz

80Mhz

Bonding של ערוצים

--

--

--

40Mhz

160Mhz

נקודות איפנון (QAM)

 --

--

1

16

256

* בישראל, מספר הערוצים הבלתי חופפים בתדר 5Ghz ברוחב פס של 20Mhz הוא 6 ו-3 ברוחב פס של 40Mhz.

 

ישימות בישראל של תקן 802.11ac

העתיד של תקן 802.11ac בישראל לוטה כרגע בערפל.  בניגוד למרבית מדינות העולם, בישראל מספר הערוצים החופשיים לשימוש בתדר 5Ghz הוא 12 בלבד (ערוץ 34 עד ערוץ 64).  הטווח הכולל של 12 הערוצים הללו הוא 150Mhz בסה"כ.  ניתן להיעזר בטבלה המצ"ב המתארת את פריסת ערוצי תדר 5Ghz ברחבי הגלובוס.

המשמעות היא שלא ניתן יהיה להשתמש ב-Channel Bonding של 160Mhz וגם לא ברור כמה ערוצי 80Mhz, שאינם חופפים, יהיו חופשיים.  מעבר לכך, הפריסה הייחודית של ערוצי תדר 5Ghz בישראל מצד אחד והדרישות הקשיחות של משרד התקשורת מצד שני, יאלצו את היצרנים שירצו לשווק כאן מוצרי 802.11ac לפתח קושחות ייעודיות.

על פי הניסיון הנצבר עם נתבי תקן N העושים שימוש בתדר 5Ghz, הרי שמספר היצרנים שירצו להיכנס להרפתקה ישראלית זו יהיה קטן מאוד, אם בכלל.  בשורה התחתונה, אם לא תשתנה המדיניות לגבי הערוצים המותרים לשימוש בתדר 5Ghz, הרי שהסיכוי שישווקו כאן בצורה מסודרת נתבי 802.11ac הוא אפסי.

 

סיכום

על הנייר, הנתונים היבשים של תקן 802.11ac נראים מבטיחים מאוד.  השימוש ברוחב פס גבוה יותר והגדלת מספר האנטנות (כלומר מספר הזרמים - spatial streams - הפועלים במקביל), משפרים מאוד את המהירות האפקטיבית.  ביצועים אלחוטיים בסדרי גודל של מספר ג'יגה (Gbps) מאפילים על חיבורים קווים של 1G ולטווחים קצרים יכולים אף להחליף אותם.

הבחירה של מפתחי התקן בתדר 5Ghz ברורה לחלוטין - זהו תדר שהצפיפות בו קטנה יותר ומספר הערוצים הבלתי חופפים הקיימים בו, גדול יותר.  יחד עם זאת, וכפי שעמדתי בפרוטרוט במדריך זה, הטווח האפקטיבי של תדר זה קטן בהרבה מזה של תדר 2.,4Ghz במיוחד בסוג הבניה הנפוץ בישראל - ברזל ובטון.

יתר על כן, במידה ותקן AC יהפוך להיות נפוץ, הצפיפות בתדר 5Ghz ומספר הערוצים הפנויים בו ילך ויקטן, מה שיביא לירידת האפקטיביות של הטכנולוגיות המיושמות בו.  בישראל המצב אף גרוע יותר, בגלל המספר הנמוך של ערוצים המותרים לשימוש בתדר זה כיום.

תקן N אמנם אושר סופית לפני שנתיים וחצי אבל השוק עדיין לא הספיק לעכל וליישם את מלוא היתרונות שלו.  כך לדוגמא תקן N מאפשר, על ידי שימוש במבנה אנטנות של 4X4, מהירות של 600Mbps אבל מספר הנתבים התומכים בכך אפסי.  פרט לכך, ובמיוחד בישראל, נתבים התומכים ב-450Mbps וב-Dual Band (שימוש במקביל בתדרים 2.4Ghz ו-5Ghz) הם נדירים ובגלל מחירם הגבוה, כמעט ולא נעשה בהם שימוש.

ניתן להבין את הלהיטות של חברת Broadcom לקדם את תקן 802.11ac על ידי מתן שם ייחודי (5G - "דור 5") והקמת אתר אינטרנט יעודי לקידום הטכנולוגיה.  Broadcom היא הראשונה להציע לשוק רכיבים המבוססים על תקן זה והיא מעוניינת להיתפס כמובילת השוק בתחום זה.  יחד עם זאת העלות של רכיבים אלה עדיין יקרה ומחירי המוצרים המבוססים על תקן זה עומדים להיות, לפחות בשלבים הראשונים, גבוהים מאוד.

בסופו של דבר ניתן לצפות שתקן AC יעבור את אותו תהליך אימוץ ארוך שעבר תקן N.  המוצרים המסחריים הראשונים יהיו מבוססים על טיוטה של התקן והם לא יישמו את מלוא התכונות המוצעות על ידו.  גם לאחר שהתקן יאושר סופית, אי שם בשנת 2013, ייקח זמן עד שלשוק יגיעו מוצרים בשלים בעלויות סבירות.

מרכיב קריטי באימוץ של התקן הוא היישום של כרטיסי רשת אלחוטיים המבוססים עליו במחשבים ניידים, טאבלטים וטלפונים חכמים.  אין זה מספיק שבשוק יהיו נתבים ומתאמים המבוססים על USB 3.0 - יש צורך בפיתוח מתאמים הבנויים build-in בתוך המכשירים הניידים החדשים שיצאו לשוק בתקופה הקרובה.

על בסיס זה, לוח הזמנים הריאלי לאימוץ רחב של תקן AC הוא שנת 2014 ואולי אפילו רק שנת 2015.  ולגבי הנקודה הישראלית - כפי שכבר הזכרתי, כאן המצב מסובך הרבה יותר.  לדעתי כבר עכשיו צריך להתחיל ללחוץ על צ.ה.ל ומשרד התקשורת לפנות ערוצים נוספים בתדר 5Ghz, אחרת בעוד שנתיים-שלוש נעמוד בפני שוקת שבורה בתחום זה.

 

הרכיבים המוצעים כרגע על ידי חברת Broadcom

בשלב זה מוצעים על ידי חברת Broadcom ארבעה רכיבי 802.11ac:

  • BCM4360 - רכיב בממשק PCIe התומך בשלושה ערוצי מידע של 433Mbps כל אחד.  מבנה האנטנות של 3X3 יכול לספק מהירות תיאורטית של עד 1300Mbps.  רכיב זה מיועד לנתבים ונקודות גישה.

  • BCM4352 - רכיב בממשק PCIe התומך בשני ערוצי מידע של 433Mbps כל אחד.  מבנה האנטנות של 2X2 יכול לספק מהירות תיאורטית של עד 866Mbps.  רכיב זה מיועד לכרטיסי PCI למחשבים נייחים, למחשבים ניידים ולטאבלטים.

  • BCM43256 - רכיב בממשק USB התומך בשני ערוצי מידע של 433Mbps כל אחד.  מבנה האנטנות של 2X2 יכול לספק מהירות תיאורטית של עד 866Mbps.  רכיב זה מיועד להוספת יכולת 802.11ac למחשבים קיימים - נייחים וניידים.

  • BCM43516 - רכיב בממשק USB התומך בערוץ מידע אחד של 433Mbps.  רכיב זה מיועד לטלפונים חכמים.

 

קישורים לקריאה נוספת

  • אתר האינטרנט בנושא 802.11ac - כאן

  • בלוג בנושא תקן 802.11ac - כאן

  • דף מידע של חברת Broadcom על היתרונות של תקן 802.11ac - כאן