Was für ein Unterschied macht ein Brief (Teil 1)

Finanzbuchhaltung aka Fibu - Kontenarten und Erfolgskonten der Buchführung einfach erklärt! (Dezember 2018).

Anonim

Erkundung der grundlegenden Änderungen von 802.11ac zu 802.11ax

VON ALEJANDRO BURITICA
Senior Produktmarketing Manager - RF
Nationale Instrumente
www.ni.com

(Anmerkung des Herausgebers: Die grundlegenden Unterschiede zwischen dem etablierten 802.11ac-Funkkommunikationsstandard und dem neuen 802.11ax zu verstehen, ist der Schlüssel für tragbare Testgeräte, nicht nur in Bezug auf das Testen von Verbindungen, sondern auch beim Herstellen von Verbindungen zwischen Testausrüstung und steuernder Hardware, wie z als Smart Devices. Hier beginnen wir eine zweiteilige Serie über den neuen Link, Teil 2 folgt nächsten Monat.)

Stellen Sie sich vor, Sie seien an einem belebten Flughafen-Terminal und warten auf Ihren Flug zum Einsteigen. Plötzlich kündigt die Fluggesellschaft an, dass der Flug abgesagt wurde. Sie verwenden sofort Ihr Mobilgerät, um nach alternativen Optionen zu suchen, und versuchen Sie, die Zeit neu zu berechnen. Allerdings werden so ziemlich alle anderen das gleiche tun, und die Webseite der Fluggesellschaft wird wahrscheinlich sehr lange brauchen, um geladen zu werden.

Warum? Immerhin ist dies ein 802.11ac-Netzwerk. Theoretisch bietet es Single-Stream-Geschwindigkeiten von mehr als 400 Mbps für einen 80-MHz-Kanal.

Obwohl 802.11ac sicherlich sehr schnelle Verbindungen bietet, tritt diese Leistung normalerweise in Umgebungen mit geringer Benutzerdichte auf, in der Regel in den Zehnerschritten oder darunter pro Access Point. Der tatsächliche Datendurchsatz, den 802.11ac bieten kann, verschlechtert sich in sehr dichten Benutzerumgebungen erheblich. Aus diesem Grund werden neue Änderungen am 802.11ax-Standard vorgenommen, um den Datendurchsatz in überfüllten Räumen zu verbessern.

Herausforderungen für den Durchsatz in dichten Umgebungen

Das 802.11-Protokoll verwendet ein Carrier-Sense-Multiple-Access- (CSMA-) Verfahren, bei dem die drahtlosen Stationen (STA) zuerst den Kanal abtasten und versuchen, Kollisionen durch Senden nur dann zu vermeiden, wenn sie den Kanal als untätig empfinden - das heißt, wenn sie sich nicht verhalten Detektiere keine 802.11-Signale. Wenn eine STA eine andere erkennt, wartet sie auf eine zufällige Zeitspanne, bis diese STA die Übertragung beendet hat, bevor sie wieder auf den Kanal wartet, um frei zu sein. Wenn STAs in der Lage sind zu übertragen, senden sie ihre gesamten Paketdaten ( Fig. 1 ).

Abb. 1: Clear Channel Assessment Protocol.

WLAN-STAs können die Anforderung zum Senden / Löschen zum Senden (RTS / CTS) verwenden, um den Zugriff auf das gemeinsam genutzte Medium zu vermitteln. Der Zugangspunkt (AP) gibt nur ein CTS-Paket zu einer Zeit an jeweils eine STA aus, die wiederum ihren gesamten Rahmen an den AP sendet. Die STA wartet dann auf ein Bestätigungspaket (ACK) von dem AP, das anzeigt, dass es das Paket korrekt empfangen hat. Wenn die STA die ACK nicht rechtzeitig erhält, nimmt sie an, dass das Paket mit einer anderen Übertragung kollidiert ist, wodurch die STA in eine Periode eines binären exponentiellen Backoffs versetzt wird. Es wird versuchen, auf das Medium zuzugreifen und sein Paket nach Ablauf des Backoff-Zählers erneut zu übertragen.

Obwohl dieses Clear-Channel-Assessment- und Collision-Avoidance-Protokoll gut funktioniert, um den Kanal fair unter allen Teilnehmern innerhalb der Kollisionsdomäne zu teilen, nimmt seine Effizienz ab, wenn die Anzahl der Teilnehmer sehr groß wird. STAs müssen längere Zeiträume warten, bis sie ihrerseits dedizierten Zugriff auf den Kanal erhalten, um Daten zu senden oder zu empfangen.

Ein weiterer Faktor, der zur Netzwerkineffizienz beiträgt, ist die Tatsache, dass viele APs überlappende Servicebereiche haben. Fig. 2 stellt einen Benutzer (Benutzer 1) dar, der zu dem Basisdienstsatz (BSS, eine Gruppe von drahtlosen Clients, die zu einem AP gehören) auf der linken Seite gehört. Benutzer 1 würde um den Zugriff auf das Medium mit anderen Benutzern in seinem eigenen BSS konkurrieren und dann Daten mit seinem AP austauschen. Dieser Benutzer könnte jedoch immer noch Verkehr von dem überlappenden BSS rechts hören.

Abb. 2: Mittlere Ineffizienz durch überlappende BSS.

In diesem Fall würde der Verkehr von dem überlappenden BSS (OBSS) die Backoff-Prozedur von Benutzer 1 auslösen. Diese Art von Situation führt dazu, dass Benutzer länger auf ihre Übertragung warten müssen, wodurch ihr durchschnittlicher Datendurchsatz effektiv verringert wird.

Ein dritter zu berücksichtigender Faktor ist die gemeinsame Nutzung breiterer Kanäle ( Abb. 3 ). Zum Beispiel ist für den 802.11ac-Betrieb in Nordamerika nur ein 160-MHz-Kanal verfügbar, und in Europa gibt es nur zwei.

Abb. 3: Beispiel 802.11ax Kanalzuordnung im 5-GHz-Band.

Aus diesem Grund wird die Planung einer dichten Abdeckung mit einer reduzierten Anzahl von Kanälen sehr schwierig. Ohne sorgfältiges und bewusstes Power-Management werden Benutzer Co-Kanal-Interferenz erfahren, die die Leistung beeinträchtigt und einen Großteil der erwarteten Verstärkung von den breiteren Kanälen negiert.

Dies gilt insbesondere für die oberen Datenraten von MCS 8, 9, 10 und 11, die für ein niedriges Signal-zu-Rausch-Verhältnis viel anfälliger sind. Ein Benutzer, der auf einem 20-MHz-Kanal sendet, der einen 80-MHz-Kanal überlappt, wird den 80-MHz-Kanal im Grunde nutzlos machen. Die Implementierung von 802.11acs Channel-Sharing in einem Netzwerk mit hoher Dichte beeinträchtigt die Verstärkung des 80-MHz-Kanals für Übertragungen auf einem 20-MHz-Kanal.

PHY-Mechanismen für hohe Effizienz

Die 802.11ax-Spezifikation führt wesentliche Änderungen an der physikalischen Ebene des Standards ein. Es ist jedoch abwärtskompatibel zu 802.11a / b / g / n- und / ac-Geräten, sodass eine 802.11ax-STA Daten an Legacy-STAs senden und empfangen kann. Diese Legacy-Clients können auch 802.11ax-Paketheader - jedoch nicht ganze 802.11ax-Pakete - demodulieren und decodieren sowie Backoff, wenn eine 802.11ax-STA sendet. In Tabelle 1 sind die wichtigsten Änderungen an dieser Überarbeitung des Standards im Gegensatz zur aktuellen 802.11ac-Implementierung aufgeführt.

Tabelle 1: Wichtige PHY-Unterschiede zwischen 802.11ac und 802.11ax.

Beachten Sie, dass der 802.11ax-Standard sowohl im 2, 4-GHz- als auch im 5-GHz-Band funktioniert. Die Spezifikation definiert eine viermal größere FFT, multipliziert die Anzahl der Unterträger. Eine entscheidende Änderung bei 802.11ax besteht jedoch darin, dass der Unterträgerabstand auf ein Viertel der früheren 802.11-Revision reduziert wurde, während die vorhandenen Kanalbandbreiten beibehalten wurden ( Abb. 4 ).

Abb. 4: Kleiner Unterträgerabstand.

Die OFDM-Symboldauer und das zyklische Präfix wurden ebenfalls um das Vierfache erhöht, wobei die Raw-Link-Datenrate der von 802.11ac entspricht, jedoch die Effizienz und Robustheit in Innen- / Außen- und gemischten Umgebungen verbessert wurde. Nichtsdestotrotz gibt der Standard 1024-QAM und kleinere zyklische Präfix-Verhältnisse für Innenräume vor, was die maximale Datenrate erhöht. ☐

Von ALEJANDRO BURITICA, leitender Produktmarketingmanager - RF, National Instruments, www.ni.com