Als je al langere tijd meegaat in Wi-Fi-land, dan zal het je niet ontgaan zijn: de aankondiging van elke nieuwe generatie gaat gepaard met de gebruikelijke hype met betrekking tot prestaties en mogelijkheden. 802.11ax is hierop geen uitzondering. Wel zijn er een aantal zaken fundamenteel anders dan in voorgaande generaties. De belangrijkste overeenkomsten en verschillen met de voorgaande standaarden komen onderstaand aan bod.
Wi-Fi 6
Voorgaande generaties standaarden voor draadloze netwerken werden over het algemeen aangeduid met de officiële naam van de standaard, zoals IEEE 802.11n en IEEE 802.11ac. De Wi-Fi Alliance is een instelling waarin veel fabrikanten van draadloze netwerkapparatuur zijn vertegenwoordigd. Deze houdt zich bezig met het testen en certificeren van producten tegen een door hen gekozen subset van een IEEE-standaard voor draadloze netwerken. Met een knipoog naar de 3G/4G/5G-benaming in de mobiele wereld, heeft de Wi-Fi Alliance IEEE 802.11ax nu Wi-Fi 6 genoemd. De voorgaande standaarden met terugwerkende kracht Wi-Fi 5 en Wi-Fi 4.
IEEE 802.11ax
Daar waar eerdere standaarden voornamelijk op zoek waren naar meer snelheid, draait het bij 802.11ax vooral om efficiëntie: High Efficiency Wireless.
De verbetering in snelheid in 802.11ax ten opzichte van de voorgaande standaarden, borduren dan ook voort op dezelfde technieken.
- Betere modulatie: van QAM-64 met 6 bits per symbol in 802.11n via QAM-256 in 802.11ac naar QAM-1024 met 10 bits per symbol in 802.11ax.
- Meer spatial streams: van maximaal 4 spatial streams in 802.11ac naar 8 spatial streams in 802.11ax.
- Channel bonding: dezelfde kanaal breedtes als in 802.11ac.
De grote verschillen tussen 802.11ax en eerdere standaarden zijn de verbeteringen in efficiëntie. Daar waar 802.11ac alleen gedefinieerd is voor de 5 GHz band, werkt 802.11ax zowel in de 5 GHz band als in de 2,4 GHz band.
OFDMA
Standaarden vanaf 802.11a maakten gebruik van Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), waar 802.11ax gebruik maakt van Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA). In zowel OFDM als OFDMA worden kanalen opgedeeld in sub-kanalen.
In OFDM worden al deze sub-kanalen slechts voor één client tegelijk gebruikt. Als een frame voor een bepaalde client heel klein is, is de rest van de sub-kanalen dus niet beschikbaar voor andere clients. Dat is natuurlijk heel inefficiënt. Vergelijk het met het gebruiken van één vrachtwagen per zending. In het plaatje vertegenwoordigd een kleur de data van één bepaalde client.
In OFDMA worden sub-kanalen samengevoegd tot zogenaamde Resource Units (RU’s). Deze zijn er in verschillende maten, zodat een RU past bij de hoeveelheid data die verstuurd moet worden naar een bepaalde client. Zijn er binnen het kanaal nog andere resource units beschikbaar, dan worden deze ingezet voor data voor andere clients.
Er wordt meer bandbreedte benut en clients wachten minder lang tot ze weer aan de beurt zijn. Latency neemt hierdoor af. Vooral bij kleine hoeveelheden data per client werkt dit mechanisme goed. En dat komt goed uit – meer dan 85% van alle Wi-Fi data frames bevat minder dan 320 bytes aan data.
Door RU’s toe te wijzen aan clients en een trigger frame te sturen, zorgt een access point ervoor dat OFDMA ook in de uplink richting werkt.
BSS Coloring & Spatial Reuse
Als het gaat om het gebruik van Wi-Fi zijn er maar een beperkt aantal kanalen beschikbaar. Er is altijd maar één zender per kanaal die mag zenden. Je kunt je voorstellen dat een methode om binnen een bepaalde ruimte de beschikbare kanalen vaker te gebruiken, erg gewenst is. Om te zorgen dat er altijd maar één zender tegelijk aan het zenden is, moet elk station, voor hij zendt, luisteren of het medium vrij is. Dit heet de Clear Channel Assessment (CCA).
De drempel die daarbij wordt gehanteerd is vast en erg laag. De afstand naar een volgend station dat tegelijkertijd mag zenden op hetzelfde kanaal is daardoor groot.
In 802.11ax wordt een ‘kleur’ toegevoegd aan een kanaal van een bepaalde zender en de daarvan gebruikmakende clients. Voor de CCA wordt het hierdoor mogelijk om verschillende drempelwaarden te gebruiken voor de eigen kleur of voor een andere kleur.
Voor de andere kleur kan een hogere drempel worden gebruikt omdat bekend is dat het access point en zijn clients voldoende op afstand zijn om geen last te hebben van de interferentie.
IoT-voordelen
IoTtoepassingen hebben over het algemeen andere eisen dan computers of smartphones. Ze versturen over het algemeen weinig data, werken vaak op batterijen, en zijn vaak verder van access points verwijderd.
802.11ax introduceert Target Wake Time, waarbij access point en client overeenkomen dat wanneer de client wakker wordt hij de voor hem bedoelde data zal ontvangen. Omdat de client zo meer en vaker kan slapen, zal de batterij langer meegaan.
De IoT client heeft voor zijn kleine hoeveelheid data potentieel voldoende aan een kleine RU. Hierdoor is het moduleren van een klein aantal sub-kanalen voldoende. Dit kost bij gelijk vermogen minder energie dan het hele kanaal moduleren, wat ook ten goede komt aan de levensduur van de batterij. Anderzijds is het bereik van een kleine set sub-kanalen potentieel ook groter, wat voor IoT clients ook gunstig is.
Zie voor meer informatie over 802.11ax: www.cisco.com/go/wifi6 en www.cisco.com/c/nl_nl/products/wireless.
Authors