Wi-Fi bez tajemnic (odsłona 3)

Konfigurując router pod kątem udostępnienia sieci bezprzewodowej chcemy, aby nasza sieć Wi-Fi działała stabilnie i aby transfer danych w jej obrębie przebiegał szybko. Zastanówmy się zatem jakie parametry mają wpływ na prędkość połączenia.

Artykuły powiązane:

• Wi-Fi bez tajemnic (odsłona 1) – Podstawowe pojęcia związane z siecią bezprzewodową
• Wi-Fi bez tajemnic (odsłona 2) – Konfiguracja sieci Wi-Fi

Pierwszą nasuwającą się odpowiedzią jest użyty standard. Jest to oczywiście prawda – standard determinuje nam prędkość połączenia, bo szybkość zestawianych połączeń w standardzie Wi-Fi 6 będzie większa niż np. w Wi-Fi 4. Ale co tak naprawdę spowodowało wzrost prędkości połączenia?

Prędkość połączenia wzrosła, gdyż zmianie uległa modulacja – modulacja 64-QAM standardu Wi-Fi 4 zostaje podniesiona do 256-QAM w standardzie Wi-Fi 5 i kolejno wzrasta do 1024-QAM w Wi-Fi 6. W Wi-Fi 7 ma ona wynieść 4096-QAM. Zmiana modulacji pozwala na gęstsze upakowanie danych, dzięki czemu w danej jednostce można ich przesłać więcej. Na ten parametr nie do końca mamy wpływ, zostaje on nam narzucony nijako z góry wraz ze standardem. Stwierdzenie „nie do końca” nie pojawiło się przypadkowo, bo ze znanych mi routerów jedynie Asus pozwala na modyfikację modulacji (nie spotkałem się z możliwością zmiany ustawienia w urządzeniach pozostałych marek). Na prędkość połączenia wpływ ma również kodowanie. Ale tak jak w przypadku modulacji, kodowanie jest nam narzucone gdyż definiowane jest przez standard.

Kolejna składowa, która wpływa na prędkość połączenia to ilość użytych strumieni. Im ich jest więcej tym szybsze jest łącze. Ale tu również nie możemy swobodnie modyfikować tego parametru, gdyż ilość strumieni zależy, od podzespołów (a mówiąc dokładniej ich możliwości), które posłużyły do budowy urządzenia jak i układu antenowego. Należy również pamiętać, że router to jedna strona medalu, bo po drugiej znajduje się karta sieciowa, która z urządzeniem nawiązuje połączenie. Na nic wypasiony router, gdy do łączenia z nim wykorzystujemy wiekową kartę sieciową. Aby osiągnąć maksimum najlepiej, aby karta swoimi osiągami nie odstępowała od routera. W podstawowych modelach jest to to do zrobieni, ale gdy wykorzystamy zaawansowane routery osiągnięcie maksimum nie będzie możliwe. Powód jest jeden – na rynku brakuje wydajnych kart sieciowych. Te, które są, zostały zbudowane w układzie 2×2:2 (prostsze modele 1×1:1) co oznacza obsługę dwóch strumieni po stronie nadajnika i odbiornika. Tym czasem routery są wyposażane w systemy 3×3:3 czy 4×4:4 (kolejno trzy oraz cztery strumienie danych w obie strony). Oczywiście najlepsze wyniki osiągniemy, gdy router oraz karta sieciowa będą wykorzystywać ten sam standard Wi-Fi.

Zatem na jaki ustawienie mamy wpływ? – odpowiedź to – szerokość kanału. Domyślną wartość 20 MHz w paśmie 2,4 GHz możemy podwoić (40 MHz). Zaś w przypadku częstotliwości z zakresu 5 GHz dozwolone wartości to 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz oraz 160 MHz. Szerokość kanału 160 MHz dostępna jest w zaawansowanych routerach. W Wi-Fi 7 maksymalna szerokość kanału ma wynosić 320 MHz.

Sprawdźmy zatem jak modyfikacja szerokości kanału wpłynie na prędkość połączenia. We wszystkich zaprezentowanych przykładach użyto karty sieciowej 2×2:2

Zacznijmy od standardu Wi-Fi 4 i przesuwajmy się górę.

Wybierając standard Wi-Fi 4, pasmo 2,4 GHz, kanał 20 MHz możemy liczyć na połączenie z prędkością wynoszącą około 150 Mb/s

Podwajając kanał do 40 MHz, podwoimy prędkość wyniesie ona około 300 Mb/s.

Gdybyśmy użyli karty sieciowej w układzie 1×1:1 (np. w adapterach sieciowych typu nano – wyglądają jak transmiter dodawany do bezprzewodowej myszki bądź klawiatury) prędkości spadną o połowę do około 75 Mb/s (dla kanału 20 MHz) oraz 150 Mb/s (dla kanału 40 MHz).

Zmieniamy standard na Wi-Fi 5 i pasmo 5GHz. Użyte pasmo ma większą „pojemność” (rozpiętość częstotliwości jest większa) dlatego możliwe jest użycie kanału o szerokości 80 MHz oraz 160 MHz.

Wi-Fi 5, pasmo 5 GHz, kanał 20 MHz, prędkość 173,33 Mb/s

Wi-Fi 5, pasmo 5 GHz, kanał 40 MHz, prędkość 400 Mb/s

Wi-Fi 5, pasmo 5 GHz, kanał 80 MHz, prędkość 866,7 Mb/s

Wi-Fi 5, pasmo 5 GHz, kanał 160 MHz, prędkość 1,7 Gb/s

Jak można zauważyć prędkość połączenia dla kanału o szerokości: 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz oraz 160 MHz wyniosła kolejno:  173 Mb/s, 400 Mb/s, 867 Mb/s, 1,7Gb/s. Za każdym razem uległa ona podwojeniu.

Kolejnym standardem jest Wi-Fi 6. Prędkość połączeń w paśmie 2,4 GHz dla połączeń o szerokości kanału 20 MHz oraz 40 MHz wynosi 287 Mb/s oraz 575 Mb/s. Prędkości połączeń wzrosły, ponieważ wraz z użytym standardem zmieniła się modulacja np. z 64-QAM w Wi-Fi 4 na 1024-QAM w Wi-Fi 6.  

Prędkości połączeń Wi-Fi 6, pasmo 2,4 GHz w zależności od szerokości kanału pokazuje rysunek poniżej.

Nie inaczej jest w paśmie 5 GHz. Dla Wi-Fi 6 uzyskaną prędkość połączenia w zależności od szerokości kanału przedstawia rysunek.

Zestawiając uzyskane prędkości z Wi-Fi 5 również zaobserwujemy ich wzrost, na który wpływ miała zmiana modulacji – z 256-QAM w Wi-Fi 5 ponownie na 1024-QAM w Wi-Fi 6.

Podsumowując w tym momencie szerokość kanału jest jedynym parametrem, którego modyfikacja pozwala wpłynąć prędkość połączenia.

Poniżej tabela (skrócona wersja – gdy jest niewystarczająca użyj w wyszukiwarce frazy: MCS Table), w której zostały pokazane prędkości łącza w zależności od: modulacji, kodowania, ilości strumieni oraz szerokości kanału w standardzie Wi-Fi 6.

Ilość strumieni	Modulacja	Kodowanie	20MHz [Mb/s]	40MHz [Mb/s]	80MHz [Mb/s]	160MHz [Mb/s]
1	BPSK	1/2	8,6	17,2	36,0	72,1
1	QPSK	1/2	17,2	34,4	72,1	144,1
1	QPSK	3/4	25,8	51,6	108,1	216,2
1	16-QAM	1/2	34,4	68,8	144,1	288,2
1	16-QAM	3/4	51,6	103,2	216,2	432,4
1	64-QAM	2/3	68,8	137,6	288,2	576,5
1	64-QAM	3/4	77,4	154,9	324,3	648,5
1	64-QAM	5/6	86,0	172,1	360,3	720,6
1	256-QAM	3/4	103,2	206,5	432,4	864,7
1	256-QAM	5/6	114,7	229,4	480,4	960,8
1	1024-QAM	3/4	129,0	258,1	540,4	1080,9
1	1024-QAM	5/6	143,4	286,8	600,5	1201,0
2	BPSK	1/2	17,2	34,4	72,1	144,1
2	QPSK	1/2	34,4	68,8	144,1	288,2
2	QPSK	3/4	51,6	103,2	216,2	432,4
2	16-QAM	1/2	68,8	137,6	288,2	576,5
2	16-QAM	3/4	103,2	206,5	432,4	864,7
2	64-QAM	2/3	137,6	275,3	576,5	1152,9
2	64-QAM	3/4	154,9	309,7	648,5	1297,1
2	64-QAM	5/6	172,1	344,1	720,6	1441,2
2	256-QAM	3/4	206,5	412,9	864,7	1729,4
2	256-QAM	5/6	229,4	458,8	960,8	1921,6
2	1024-QAM	3/4	258,1	516,2	1080,9	2161,8
2	1024-QAM	5/6	286,8	573,5	1201,0	2402,0
3	BPSK	1/2	25,8	51,6	108,1	216,2
3	QPSK	1/2	51,6	103,2	216,2	432,4
3	QPSK	3/4	77,4	154,9	324,3	648,5
3	16-QAM	1/2	103,2	206,5	432,4	864,7
3	16-QAM	3/4	154,9	309,7	648,5	1297,1
3	64-QAM	2/3	206,5	412,9	864,7	1729,4
3	64-QAM	3/4	232,3	464,6	972,8	1945,6
3	64-QAM	5/6	258,1	516,2	1080,9	2161,8
3	256-QAM	3/4	309,7	619,4	1297,1	2594,1
3	256-QAM	5/6	344,1	688,2	1441,2	2882,4
3	1024-QAM	3/4	387,1	774,3	1621,3	3242,6
3	1024-QAM	5/6	430,1	860,3	1801,5	3602,9
4	BPSK	1/2	34,4	68,8	144,1	288,2
4	QPSK	1/2	68,8	137,6	288,2	576,5
4	QPSK	3/4	103,2	206,5	432,4	864,7
4	16-QAM	1/2	137,6	275,3	576,5	1152,9
4	16-QAM	3/4	206,5	412,9	864,7	1729,4
4	64-QAM	2/3	275,3	550,6	1152,9	2305,9
4	64-QAM	3/4	309,7	619,4	1297,1	2594,1
4	64-QAM	5/6	344,1	688,2	1441,2	2882,4
4	256-QAM	3/4	412,9	825,9	1729,4	3458,8
4	256-QAM	5/6	458,8	917,6	1921,6	3843,1
4	1024-QAM	3/4	516,2	1032,4	2161,8	4323,5
4	1024-QAM	5/6	573,5	1147,1	2402,0	4803,9
5	BPSK	1/2	43,0	86,0	180,1	360,3
5	QPSK	1/2	86,0	172,1	360,3	720,6
5	QPSK	3/4	129,0	258,1	540,4	1080,9
5	16-QAM	1/2	172,1	344,1	720,6	1441,2
5	16-QAM	3/4	258,1	516,2	1080,9	2161,8
5	64-QAM	2/3	344,1	688,2	1441,2	2882,4
5	64-QAM	3/4	387,1	774,3	1621,3	3242,6
5	64-QAM	5/6	430,1	860,3	1801,5	3602,9
5	256-QAM	3/4	516,2	1032,4	2161,8	4323,5
5	256-QAM	5/6	573,5	1147,1	2402,0	4803,9
5	1024-QAM	3/4	645,2	1290,4	2702,2	5404,4
5	1024-QAM	5/6	716,9	1433,8	3002,5	6004,9
6	BPSK	1/2	51,6	103,2	216,2	432,4
6	QPSK	1/2	103,2	206,5	432,4	864,7
6	QPSK	3/4	154,9	309,7	648,5	1297,1
6	16-QAM	1/2	206,5	412,9	864,7	1729,4
6	16-QAM	3/4	309,7	619,4	1297,1	2594,1
6	64-QAM	2/3	412,9	825,9	1729,4	3458,8
6	64-QAM	3/4	464,6	929,1	1945,6	3891,2
6	64-QAM	5/6	516,2	1032,4	2161,8	4323,5
6	256-QAM	3/4	619,4	1238,8	2594,1	5188,2
6	256-QAM	5/6	688,2	1376,5	2882,4	5764,7
6	1024-QAM	3/4	774,3	1548,5	3242,6	6485,3
6	1024-QAM	5/6	860,3	1720,6	3602,9	7205,9
7	BPSK	1/2	60,2	120,4	252,2	504,4
7	QPSK	1/2	120,4	240,9	504,4	1008,8
7	QPSK	3/4	180,7	361,3	756,6	1513,2
7	16-QAM	1/2	240,9	481,8	1008,8	2017,6
7	16-QAM	3/4	361,3	722,6	1513,2	3026,5
7	64-QAM	2/3	481,8	963,5	2017,6	4035,3
7	64-QAM	3/4	542,0	1084,0	2269,9	4539,7
7	64-QAM	5/6	602,2	1204,4	2522,1	5044,1
7	256-QAM	3/4	722,6	1445,3	3026,5	6052,9
7	256-QAM	5/6	802,9	1605,9	3362,7	6725,5
7	1024-QAM	3/4	903,3	1806,6	3783,1	7566,2
7	1024-QAM	5/6	1003,7	2007,4	4203,4	8406,9
8	BPSK	1/2	68,8	137,6	288,2	576,5
8	QPSK	1/2	137,6	275,3	576,5	1152,9
8	QPSK	3/4	206,5	412,9	864,7	1729,4
8	16-QAM	1/2	275,3	550,6	1152,9	2305,9
8	16-QAM	3/4	412,9	825,9	1729,4	3458,8
8	64-QAM	2/3	550,6	1101,2	2305,9	4611,8
8	64-QAM	3/4	619,4	1238,8	2594,1	5188,2
8	64-QAM	5/6	688,2	1376,5	2882,4	5764,7
8	256-QAM	3/4	825,9	1651,8	3458,8	6917,6
8	256-QAM	5/6	917,6	1835,3	3843,1	7686,3
8	1024-QAM	3/4	1032,4	2064,7	4323,5	8647,1
8	1024-QAM	5/6	1147,1	2294,1	4803,9	9607,8

Kilka słów wypadałoby by napisać o Wi-Fi 6E. Można powiedzieć, że Wi-Fi 6E to „nadbudówka” Wi-Fi 6. Nie należy jej traktować jako nowy standard a raczej jest rozszerzeniem już obecnego. Co ulega poszerzeniu? Do użytku zostało oddane nowe pasmo 6 GHz. Nowe pasmo to ukłon w kierunku osób, które zamieszkują obszary gęsto zaludnione np. duże osiedla mieszkaniowe, wieżowce itp. Na takich obszarach w eterze jest tłoczno, urządzenia pomiędzy sobą rywalizują o pasmo. Nowy zakres częstotliwości rozładowuje ruch. Wi-Fi 6E na razie jest mało popularne, dzięki temu wykorzystanie pasma jest mocno ograniczone, jeśli w lokalizacji, której mieszkasz występują problemy z działaniem sieci Wi-Fi może warto rozważyć zakup urządzeń, które pozwolą na użycie częstotliwości 6 GHz. Alternatywą (nie dla wielu oczywistą) może być użycie technologii PowerLine (tzw. internet z gniazdka), która pozwala wykorzystać przewody sieci elektrycznej do transmisji danych (opis i możliwości technologii w oddzielnym wpisie przedstawię niebawem :-)).  

Na rynku dostępne są routery takich marek jak: Asus, TP-Link czy MSI które potrafią rozgłosić sieć Wi-Fi w trzech pasmach: 2,4 GHz, 5 GHz oraz 6 GHz.

Aby móc zestawić połączenie z routerem oczywiście niezbędna jest karta sieciowa wspierająca Wi-Fi 6E. TP-Link, Asus, Gigabyte, Tenda i wielu mniej znanych producentów takich jak: Comfast, Edup, Fenvi w swojej ofercie ma stosowne urządzenie. Tak naprawdę bez znaczenia jest, które rozwiązanie wybierzemy, gdyż każdy z wymienionych producentów do budowy swego urządzenia wykorzystał układ marki Intel o oznaczeniu AX210. W gratisie otrzymujemy możliwości prowadzenia komunikacji przy użyciu Bluetooth (wersja 5.3). Karty posiadają dwie zewnętrzne anteny i działają w układzie (2×2), są montowane wewnątrz komputera (PCIe) a maksymalna prędkość połączenia wynosi 2,4 Gb/s.

Poniżej dwa modele – pierwszy to Gigabyte GC-WBAX210 (kata w postaci modułu M.2 2230)

oraz Fenvi FV-AXE3000 (M.2 1216)

Złącze w formacie M.2 2230 jest szeroko wykorzystywane, dlatego gdy nasza płyta główna dysponuje takim interfejsem w łatwy sposób wykonamy upgrade. Wystarczy kartę zamontować, aby móc z korzystać Wi-Fi 6E.  Alternatywą dla Intela jest układ Mediatek MT7922.

Oba modele zaprezentowanych kart należy połączyć z wyprowadzeniem USB znajdującym się na płycie głównej, dzięki czemu będziemy mogli skorzystać z łączności Bluetooth.

Karty sieciowe wykorzystujące złącze USB jest kupić trudniej, wpisując w Google frazę „wifi6 usb” odnajdziemy model marki Netgear – A8000 (szalenie drogi), Fenfi (dostępny m.in. poprzez AliExpress) czy Alfa AWUS036AXML.

Na koniec ważna uwaga – nie uda się nawiązać połączenia Wi-Fi 6E, gdy komputer pracuje pod kontrolą systemu Windows 10. Niezbędny jest Windows 11 (lub system Linux, na Ubuntu 22.04 komunikacja w oparciu o pasmo 6 GHz działa bez problemu).