Hoe werkt wifi?

Van modulatie tot mu-mimo

Coderate en guard-interval

De snelheid van een wifiverbinding wordt, zoals we eerder in dit artikel zagen, onder andere bepaald door de kanaalbreedte, het type modulatie en het aantal gebruikte radiochains. Dat is echter nog niet alles; de coderate en guard-interval hebben ook invloed.

Laten we beginnen met de coderate, ook wel genoteerd als R. Omdat wifisignalen door de lucht gestuurd worden, is er een groot risico dat het signaal niet helemaal intact bij de ontvanger aankomt. De golf dooft namelijk uit naarmate je verder van de zender vandaan staat. Daarnaast kunnen andere elektromagnetische golven storing veroorzaken. Een bit kan daardoor geflipt (omgedraaid) worden, waardoor de 0 die je probeert te versturen, verandert in een 1 of andersom.

Als de boodschap onleesbaar is, kan er een retransmission plaatsvinden, waarbij een frame opnieuw wordt gestuurd. Retransmissions wil je eigenlijk voorkomen, want ze kosten tijd en bandbreedte. Bovendien is het heel vervelend als je aan het voip-bellen bent en de verbinding hapert doordat er retransmissions plaatsvinden.

Om dat probleem te ondervangen, wordt extra informatie aan de frames toegevoegd. Daarmee kan de ontvanger checken of de originele boodschap intact is en als de data corrupt is, kan die met behulp van de extra informatie worden hersteld. Het meesturen van genoeg informatie om meteen een reparatie uit te voeren, wordt ook wel forward error correction genoemd. Dat gaat uiteraard niet altijd op. Als er te veel bits geflipt zijn, is herstel van de data niet mogelijk en moet er alsnog een retransmission plaatsvinden.

Er hoeft niet altijd evenveel extra informatie aan de frames toegevoegd te worden. Als de signaalkwaliteit erg goed is, zal het accesspoint kiezen voor een coderate van 5/6. Dat betekent dat vijf zesde van de verstuurde data daadwerkelijk bruikbaar is en een zesde uit de extra informatie bestaat. Wordt de kwaliteit van het signaal minder, dan kan het accesspoint kiezen voor een coderate van 3/4, 2/3 of zelfs 1/2. Hoe meer controledata wordt meegestuurd, des te kleiner de hoeveelheid bruikbare data en dus hoe lager de overdrachtssnelheid voor de eindgebruiker.

Guard-interval

Als je via wifi een signaal van een accesspoint naar een router stuurt, wordt dat signaal de ruimte ingestuurd via de antenne. De meeste routers zijn voorzien van omnidirectionele antennes, die het signaal dus alle kanten op sturen. De boodschap die het accesspoint naar de client stuurt, kan daardoor meer dan eens ontvangen worden. Stel je voor dat het accesspoint en de client in een ruimte staan waarbij ze elkaar kunnen zien. Het accesspoint stuurt vervolgens een signaal de ruimte in. Als je dat wilt visualiseren, kun je het vergelijken met een steentje dat je in een vijver gooit. Rondom het steentje ontstaat een golfbeweging die steeds groter wordt totdat ze uitdooft. Zo kun je ook de werking van een omnidirectionele antenne zien. Er ontstaat dus een golfbeweging rondom de antenne van het accesspoint, waarbij de snelste route een rechte lijn is. De golf blijft zich echter door de ruimte verspreiden, weerkaatst tegen de muren en op die manier ontvangt de client hetzelfde signaal iets later nog eens en daarna nog eens en nog eens.

Wat er gebeurt, kun je goed vergelijken met een echo. Een ruimte 'echoot' doordat je stemgeluid via verschillende routes het oor van de luisteraar bereikt. Als je door een echoënde ruimte een boodschap wilt overbrengen, zul je na ieder woord een pauze moeten laten vallen, omdat je woorden anders voor de ontvanger door elkaar lopen en de boodschap onbegrijpelijk is. Hetzelfde gebeurt bij een wifitransmissie, waarbij na ieder symbol dat wordt verstuurd, een pauze wordt genomen. Die pauze heet de guard-interval en heeft invloed op de snelheid van de overdracht. Bij 802.11g was die guard-interval 0,8μs, maar bij 802.11n kwam er ook een optie voor een GI van 0,4μs. Het toepassen van een kortere guard-interval moet echter wel mogelijk zijn. Accesspoint en client spreken onderling die guard-interval af en als 0,4μs niet werkt, moet er teruggeschakeld worden naar 0,8μs. Over het algemeen valt er buitenshuis niet met een korte GI te werken, maar is dat binnenhuis wel mogelijk. Met de introductie van de 802.11ax-standaard is wifi met langere guard intervals van 0,8, 1,6 en 3,2μs gaan werken, waarover verderop in dit artikel meer te lezen valt.

• Volgende pagina 6. De mcs-tabel voor Wi-Fi 4 en 5