Co to jest kształtowanie wiązki? Jak poprawia prędkość Wi-Fi?

Warto dowiedzieć się wszystkiego, co przyspieszy Twoje Wi-Fi, prawda?

Wszyscy szukamy idealnego Wi-Fi, które obejmuje cały dom i zapewnia prędkość Internetu gwarantowaną przez naszego dostawcę usług internetowych. Jednak technologia Wi-Fi jest niezbędna, aby przesyłać sygnały bezpośrednio do naszych gadżetów bez jakiejkolwiek degradacji, aby to marzenie się spełniło.

W tym miejscu pojawia się formowanie wiązki — ale co to dokładnie jest i czy może przyspieszyć Wi-Fi? Dowiedzmy się zatem.

Dlaczego potrzebujesz kształtowania wiązki i co to jest?

Zrozumienie, w jaki sposób konwencjonalne routery Wi-Fi przenoszą dane, jest niezbędne przed omówieniem formowania wiązki i jego zalet.

Widzisz, konwencjonalny router wysyła dane za pomocą fal radiowych. Fale te są generowane i wysyłane do urządzenia przez router za pomocą wielu anten. Anteny te mogą być ukryte wewnątrz routera lub wysuwać się z niego w różnych kierunkach, nadając routerowi wygląd transformatora.

Przez większość czasu anteny te równomiernie emitują fale we wszystkich kierunkach, wytwarzając fale przypominające wzór uderzenia kamienia o powierzchnię wody. Twój gadżet może łączyć się z Internetem dzięki falom routera. Niemniej jednak siła tych fal maleje wraz ze wzrostem odległości. Szybkość internetu Twojego urządzenia spada z powodu tego spadku siły fal, a formowanie wiązki może pomóc rozwiązać ten problem.

Widzisz, fale dookólne są wysyłane przez routery Wi-Fi, które nie oferują kształtowania wiązki. Natomiast kształtowanie wiązki kieruje fale radiowe w stronę urządzenia, zamiast je rozpraszać. Ta skoncentrowana strategia pozwala falom dotrzeć dalej, ponieważ energia nie jest rozpraszana w powietrzu, co skutkuje lepszą siłą sygnału i większą szybkością transmisji danych.

Ale w jaki sposób te wiązki energii są skupiane przez router? Skąd wie, gdzie znajdują się twoje gadżety?

Funkcja kształtowania wiązki

Twój router wytwarza fale radiowe za pomocą anten, jak wspomniano wcześniej. Anteny te mogą często emitować energię w spójny sposób. W rezultacie routery wykorzystują ideę interferencji do wytwarzania wiązek kierowanych.

Kiedy zderzają się dwie lub więcej fal, interferencja to po prostu wynikająca z tego zmiana amplitudy fali. W zależności od fazy fal, te fluktuacje amplitud fal mogą być dodatnie lub ujemne. W związku z tym, gdy zderzają się dwie fale, tworzą one dwa obszary: jeden o silnym sygnale, a drugi o słabym sygnale.

Ta zmiana intensywności fal umożliwia formowanie wiązki.

Dlatego router wysyła fale radiowe przez każdą antenę w różnych momentach lub fazach, kiedy chce wysłać wiązkę energii radiowej do urządzenia. Fale są kierowane w stronę Twojego urządzenia dzięki różnicy czasu i fazy, co wzmacnia Wi-Fi.

Prowadzi to do drugiego zapytania: skąd router zna położenie urządzenia? Aby je zrozumieć, musimy zbadać różne rodzaje kształtowania wiązki.

Metody kształtowania wiązki

Możemy teraz zbadać, w jaki sposób router Wi-Fi określa swoją pozycję po nauczeniu się, w jaki sposób wysyła fale radiowe. Twoje Wi-Fi ma dwie opcje obsługi bieżącego zadania.

1. Wyraźne kształtowanie wiązki

Router łączy się z urządzeniem, aby określić jego położenie w przestrzeni w ramach tego rodzaju kształtowania wiązki. Dlatego zarówno router, jak i urządzenie muszą obsługiwać jawne formowanie wiązki, aby mogło działać. Bez tego urządzenie i router nie będą mogły wymieniać danych kształtowania wiązki, co spowoduje jego wyłączenie.

Jawne formowanie wiązki polega na wysyłaniu do urządzenia unikalnych pakietów danych formowania wiązki. Te informacje są używane przez gadżet do obliczania macierzy sterowania. Router wykorzystuje te dane do generowania rozchodzących się fal, wykorzystując omówione powyżej koncepcje interferencji.

2. Niejawne kształtowanie wiązki

Niejawne kształtowanie wiązki, w przeciwieństwie do jawnego kształtowania wiązki, działa jednak nawet wtedy, gdy urządzenie go nie obsługuje. Router wysyła pakiety formowania wiązki do urządzenia, aby umożliwić tego rodzaju formowanie wiązki, ale urządzenie nie wysyła do routera macierzy sterującej. Zamiast tego router używa pakietów potwierdzających do analizy wzorców sygnałów odbieranych przez urządzenie.

Widzisz, ilekroć urządzenie podłączone do sieci Wi-Fi odbiera pakiet danych, przesyła pakiet potwierdzenia, aby wskazać, że to zrobił. Jeśli dane nie zostaną odebrane, ramka potwierdzenia żąda ponownego dostarczenia ich przez router. Na podstawie tych żądań router może określić pozycję urządzenia i wykorzystać kształtowanie wiązki do modyfikacji fal radiowych i zwiększenia wydajności transmisji.

Ponieważ precyzyjne pozycje urządzeń są przekazywane routerowi przez urządzenie, jawne kształtowanie wiązki jest bardziej wydajne niż niejawne kształtowanie wiązki.

Kształtowanie wiązki MIMO i MU-MIMO

Kształtowanie wiązki poprawia łączność bezprzewodową, wzmacniając sygnał radiowy docierający do urządzenia, jak omówiono wcześniej. Niemniej jednak umożliwia również technologię MIMO. MIMO, co oznacza wiele wejść i wiele wyjść, umożliwia routerowi jednoczesne dostarczanie kilku strumieni danych do urządzenia.

Pakiety danych są przesyłane na falach dookólnych przez konwencjonalne routery, co uniemożliwia wysłanie kilku fal do urządzenia w tym samym czasie. W przypadku formowania wiązki sytuacja jest odwrotna, ponieważ router może nadawać kilka strumieni danych, wykorzystując pewną liczbę fal kształtowanych wiązką.

Jakich technologii możesz używać z Wi-Fi?

Jeśli chodzi o kwestie techniczne, Wi-Fi nie ma sobie równych. Zrozumienie możliwości Wi-Fi, które otrzymujesz, może być trudne, ponieważ każdego roku pojawia się tak wiele protokołów i ulepszeń technicznych.

Poniżej wymieniono technologie Wi-Fi obsługiwane przez różne protokoły Wi-Fi wraz z krótkim opisem:

• 802.11a/b/g : Te protokoły Wi-Fi, 802.11a/b/g, nie zapewniają formowania wiązki. Musisz więc uzyskać router obsługujący nowsze protokoły, jeśli obecny router niszczy te protokoły.
• 802.21n: MIMO i formowanie wiązki zostały po raz pierwszy wprowadzone w standardzie 802.11n. Ponieważ jednak protokół ten oferował dwie metody uzyskiwania jawnego formowania wiązki, większość producentów routerów Wi-Fi zdecydowała się zamiast tego na niejawne formowanie wiązki. Dlatego niejawne kształtowanie wiązki jest obsługiwane przez większość routerów 802.11n. Kształtowanie wiązki i MIMO były opcjonalnymi funkcjami protokołu 802.11n, a ze względu na trudność ich obliczeniowej implementacji większość producentów nie uwzględniała ich w swoich routerach.
• 802.11ac fala 1 : Ten protokół określa tylko jedną metodę przeprowadzania jawnego kształtowania wiązki i jeszcze bardziej poprawia kształtowanie wiązki. Oszczędza to producentom konieczności stosowania oddzielnych technik implementacji, co sprawia, że ​​kształtowanie wiązki i MIMO są powszechne.
• 802.11ac fala 2: MU-MIMO zostało pierwotnie wprowadzone w specyfikacjach 802.11ac fala 2.
• 802.11ax: MU-MIMO jest jeszcze lepszy dzięki protokołowi 802.11ax, czasami określanemu jako Wi-Fi 6, który obsługuje go zarówno dla łącza w górę, jak i łącza w dół.

Czy Beamforming przyspiesza Twoje Wi-Fi?

Siła sygnału jest wzmacniana przez kształtowanie wiązki, co umożliwia również MIMO i MU-MIMO. Te opcje sprawiają, że router jest szybszy, zwiększając szybkość transmisji danych. Wpływ tej technologii jest najbardziej widoczny w środku widma odległości, dlatego formowanie wiązki nie jest magiczną różdżką, która może sprawić, że Wi-Fi pokryje bardzo duże odległości.