Технология Wi-Fi получила повсеместное распространение. Можно сказать, благодаря ее гибкости и простоте использования при подключении к интернету и передаче данных, она де-факто стала технологией домашних сетей. С появлением нового IP-видеоконтента и распространением планшетных компьютеров потребовались домашние Wi-Fi-сети с большой пропускной способностью.
Если такие приложения как веб-обозреватели и почтовые программы могут эффективно функционировать с помощью традиционных Wi-Fi-решений, для реализации мультимедийного потокового видео необходимы уникальные параметры сетей.
До сих пор поставщики неохотно предоставляли услуги передачи видео высокой четкости пользователям домашних сетей из-за проблем с качеством и надежностью.
Проблемы передачи данных по стандартным Wi-Fi-сетям
Поскольку радиочастотный спектр Wi-Fi составляет всего лишь 2,4 ГГц и поддерживает очень малое количество каналов, в городских сетях возникают перегрузки, связанные с использованием соседних Wi-Fi-систем. Проблему усложняет и то, что Wi-Fi-сети работают на одинаковых частотах с СВЧ-печами, радиотелефонами и другими бытовыми приборами, что во многих случаях ограничивает пропускную способность сетей и приводит к нестабильному приему данных.
Несмотря на то, что Wi-Fi предусматривает коллективное использование многими устройствами одного радиоканала, метод CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance – множественный доступ с контролем несущей и избеганием столкновений) не работает в широкополосных системах передачи видеоданных.
Все эти факторы ухудшают характеристики систем, необходимые для распределения видеотрафика.
Wi-Fi класса потокового видео
Несмотря на известные проблемы Wi-Fi, преимущества сетей на базе этой технологии по-прежнему привлекательны, т.к. они обеспечивают простую, быструю и недорогостоящую установку оборудования, а также возможность подключения ТВ-приставок (set-top boxes, STB) и телеприемников к сети в любом месте дома без коаксиальных разъемов. Кроме того, все большую популярность приобретает домашний просмотр видеофильмов на планшетных ПК и лэптопах.
В этих условиях поставщикам услуг требуется надежная Wi-Fi-связь, которая поддерживала бы передачу видеотрафика в любом месте дома. Чтобы преодолеть трудности, связанные с передачей видео высокой четкости в традиционной полосе на 2,4 ГГц, поставщики услуг обеспечивают дополнительную поддержку в 5-ГГц спектре для реализации параллельной двухполосной точки доступа Wi-Fi. Однако только этих мер недостаточно – большинство стандартных реализаций Wi-Fi оптимизировано под потоковую передачу данных с негарантированным уровнем качества.
Однако следует учесть, что передача видеоданных чувствительна к потерям пакетов, задержке и джиттеру, которые приводят к искажениям изображения на экранах пользователей. Кроме того, домашние сети должны обеспечивать покрытие всей площади дома и непрерывный прием сигнала.
Точка доступа Wi-Fi для передачи потокового видео должна обеспечить надежное соединение домашних сетей и высокое качество обслуживания. Она должна хорошо работать с любым клиентским Wi-Fi-устройством независимых разработчиков, обеспечивая передачу качественного видеосигнала высокой четкости на несколько экранов, планшетов и ТВ-приставок.
Частотный диапазон и постоянный уровень пропускной способности – два наиболее важных параметра Wi-Fi-связи класса потокового видео. Путем цифрового формирования диаграммы направленности (digital beam forming, DBF) и разнесения антенн обеспечивается требуемое сочетание производительности и стоимости решения Wi-Fi класса потокового видео. Если в системах передачи данных стандарта 802.11n используется многоканальный вход/выход (MIMO) с помощью нескольких антенн, в Wi-Fi-системах на основе технологии DBF та же функция реализуется при управлении фазой передаваемых сигналов, чтобы клиент получал суммарный когерентный сигнал.
Реализация технологии DBF без участия интеллектуального Wi-Fi-клиента позволяет добиться высокого качества передачи HD-видео на мобильные устройства. Одновременная передача потокового видео на несколько клиентских устройств представляет собой более сложную задачу. Точка доступа класса потокового видео должна обеспечивать высокое качество обслуживания, чтобы защитить передаваемый трафик от других типов данных. Необходимо также, чтобы все видеопотоки обрабатывались в равной мере и не создавали взаимные помехи. Некоторые решения в этом случае могут предусматривать запланированный доступ, разделяя время передачи на расчетные временные отрезки таким образом, чтобы каждый поток видеоданных, поступающих на планшетные ПК или ТВ-приставки, получал требуемую ширину полосы.
Наконец, одной из главных проблем поставщиков услуг по передаче видеоданных являются помехи. Паразитные сигналы могут даже возникнуть в относительно чистом канале шириной 5 ГГц. Wi-Fi-система, как правило, непрерывно отслеживает появление таких помех от различных частотных каналов и меняет канал, если в нем обнаруживаются паразитные сигналы.
Выводы
Для реализации возможности просматривать видеоконтент высокой четкости на переносном устройстве или ТВ-приставке в любом месте дома требуется обеспечить высокое качество Wi-Fi-решения для домашних сетей. Эти требования обеспечивают домашние шлюзы, которые поддерживают двухполосные Wi-Fi-системы класса потокового видео и беспроводные ТВ-приставки, подключенные телевизоры и планшетные компьютеры.