OFDMA, „ingredientul“ care stă la baza succesului Wi-Fi 6
OFDMA este una dintre cele mai importante noutăți tehnologice aduse de standardul Wi-Fi 6 (802.11 ax) și care contribuie substanțial la performanțele acestuia. Am spus adesea că Wi-Fi 6 este, în primul rând, o tehnologie care permite folosirea mai eficientă a spectrului, astfel încât să reducem cât mai mult utilizarea canalelor în medii cu densitate mare de utilizatori.
OFDMA sau Orthogonal Frequency Division Multiple Access asigură o alocare mai eficientă a lățimii de bandă și scade latența transmisiilor de date, asigurând o predictibilitate mult mai bună a transmiterii datelor în mediul wireless.
Pentru aceasta, OFDMA împarte canalul disponibil – respectiv benzile de frecvență de 20, 40, 80 și 160 (80+80) Mhz – în sute de sub-canale, cunoscute și sub denumirea de Resource Units (RU). Astfel, Access Point-urile pot să transmită simultan date către mai multe echipamente, alocând „unitățile“ disponibile în funcție de diverși factori: capacitatea dispozitivului, cerințele privind calitatea serviciului (QoS), întârzierile pachetelor (Packet Delay) și dimensiunea lor.
Posibilitatea realizării de transmisii simultane reprezintă un câștig major față de versiunea anterioară a standardului 802.11 (ac), care permite Access Point-urilor să transmită pachete doar către un singur echipament o dată. Prin faptul că oferă posibilitatea programării transmisiilor către mai multe dispozitive simultan, Wi-Fi 6 asigură reducerea latenței și o utilizare mai eficientă a resurselor disponibile în mediile cu o densitate mare de echipamente.
O analogie ușor de înțeles este cea din poza de mai jos, cu camioanele. Spuneam că OFDMA permite o eficiență mai bună a alocării spectrului precum și a utilizării canalelor. Astfel, putem „grupa” pachete de la mai mulți utilizatori într-un singur „frame”, care are un singur preambul, header, tail etc., iar utilizatorii nu mai așteaptă X (X = nr. de clienți conectați la AP) timeslot-uri pentru a transmite un nou pachet.
Practic, în OFDM, fiecare utilizator ocupă un timeslot, indiferent de cât de mare era pachetul din payload (e.g. voce, video, ftp, telemetrie), iar în OFDMA, grupând aceste pachete, utilizatorii așteaptă mult mai puțin timp până la următoarea transmisie.
Pentru a înțelege mai bine cum este posibil acest lucru, haideți să aruncăm o privire asupra modului cum funcționează RU.
„Unitățile“ sunt împărțite și ele, la rândul lor, în subdiviziuni mai mici, numite Tones. Astfel, fiecare RU poate fi definit ca fiind un grup de „Tonuri“.
În standardul 802.11 ax, distanța dintre RU este de 78,125 Khz (de patru ori mai mică decât în 802.11 ac, unde este de 312,5 Khz). Pornind de aici, putem calcula numărul de Tones pe care le are la dispoziție fiecare bandă de frecvență, folosind următoarea formulă:
Lățimea de bandă (în Mhz) ÷ 0.078125 Mhz = Numărul de „Tonuri“
Rezultă că pentru banda de 20 Mhz avem 256 de Tones, pentru 40 Mhz – 512, iar pentru 80 Mhz – 1.024.
Nu toate „Tonurile“ sunt, însă, disponibile pentru realizarea transmisiilor de date, ci doar următoarele „cantități“: 26, 52, 106, 242 și 996. (26 de Tones corespund benzii de ~2Mhz, 52 pentru ~4MHz, 106 pentru ~8MHz ș.a.m.d.)
După ce am calculat câte „tonuri“ sunt disponibile pentru fiecare bandă, trebuie să stabilim corelația dintre lățime și „Unități“. Respectiv, câți utilizatori OFDMA pot fi suportați de un RU într-o bandă de frecvențe.
De data aceasta, lucrurile sunt mai simple, pentru că nu mai folosim formule de calcul, ci următorul tabel:
Astfel, cu un RU de 26 Tones pot fi suportați maximum:
- 37 de utilizatori în banda de 80 Mhz
- 18 utilizatori în banda de 40 Mhz
- 9 utilizatori în banda de 20 Mhz.
Alocările de „Unități“ pot fi realizate prin combinații de Tones, iar deciziile de distribuire sunt luate dinamic de AP pe baza tipului de trafic al clientului și al capacității sale de transmisie. Astfel, dacă, de exemplu, sunt trei device-uri conectate la un AP, acesta poate atribui 106 tonuri la primii doi utilizatori și 52 celui de al treilea.
Pentru a partaja accesul la banda de frecvență cu stațiile non-Wi-Fi 6, AP-urile compatibile 802.11 ax utilizează mecanismul de control Enhanced Distributed Channel Access (EDCA). EDCA asigură acces liber la bandă pentru o perioadă numită Transmit Opportunity (TXOP), care reprezintă fereastra de timp în care stația poate transmite maximum de frame-uri. Alocarea de RU pentru transmisiuni – downlink și uplink – se face de către AP-uri pe baza TXOP.
Prin urmare, dacă aveți implementări wireless în medii cu densități mari de utilizatori și vreți să scăpați de problemele cu aplicații sensibile la latență și lățimile de bandă insuficiente, migrați la Wi-Fi 6. Aplicațiile audio/video sensibile la variațiile de latență în timp real sunt printre principalii beneficiari ai tehnologiei OFDMA, mai ales dacă le folosiți în medii office aglomerate, școli, aeroporturi, spitale, mall-uri etc. (Alte aplicații care utilizează pachete mari de date pot utiliza modul de transmisie MU-MIMO sau SU-MIMO.)
De asemenea, dacă aveți proiecte IoT care funcționează în benzile de 2,4 GHz sau 5 GHz, Wi-Fi 6 vă va ajuta să obțineți un plus de eficiență și performanță, noul standard beneficiind și de aportul tehnologiei Target Wake Time (TWT). TWT este o metodă prin care dispozitivele IoT nu mai trebuie să comunice permanent cu Access Point-ul și pot negocia cu AP-ul cât timp pot sta inactive, asigurându-se astfel creșterea duratei de viață a bateriilor.
Cisco este printre primele companii care a lansat pe piață Access Point-uri compatibile cu standardul Wi-Fi 6. Seria de AP-uri Catalyst 9100 (9130, 9120 și 9115) sunt certificate 802.11 ax, oferă capacități Download și Upload OFDMA și sunt compatibile cu tehnologiile Intel, Samsung, Huawei și Apple.
Pentru mai multe informații despre beneficiile pe care vi le poate asigura Wi-Fi 6, vă invităm să citiți și acest articol.
Iar dacă doriți să aflați cum puteți exploata optim tehnologiile integrate în noul standard Wi-Fi, contactați-ne la solutiicisco@cisco.com
Tags:
