Hoe werkt wifi?

Van modulatie tot mu-mimo

De mcs-tabel voor Wi-Fi 4 en 5

Als je een router koopt, dan staat de 'maximale' snelheid met koeienletters(cijfers) op de doos: 4200Mbit/s! Dat klinkt goed. Vervolgens verbind je je laptop met de router en van dat getal zie je maar 2400Mbit/s terug, hoe komt dat? De reden is een combinatie van een 'marketingtrucje' van de fabrikant en alle factoren waarover we het op de vorige paar pagina's gehad hebben.

Om met het marketingtrucje te beginnen: het getal op de doos is de maximale snelheid die je op de 2,4GHz- en 5GHz-band opgeteld haalt. Bij een router die het 802.11ax-protocol ondersteunt, kun je bij gebruik van twee spatial streams op 2,4GHz maximaal 574Mbit/s halen. Op de 5GHz-band kun je met drie spatial streams 3603Mbit/s halen. Opgeteld 4177Mbit/s en afgerond 4200. Op een client zul je in de praktijk die 4200 dus niet halen, want je maakt verbinding via de 2,4GHz- of de 5GHz-band. De 3603Mbit/s op de 5GHz-band zul je met je laptop evenmin halen, omdat er, in ieder geval nu we dit artikel publiceren, geen 802.11ax-netwerkkaarten zijn met meer dan twee antennes. Je kunt dus maximaal 2402Mbit/s halen. Mocht je de pech hebben dat er radarsignalen in de lucht zitten omdat je bijvoorbeeld dicht bij een vliegveld woont, dan zal je accesspoint terugschakelen naar 1201Mbit/s, want om 2402Mbit/s te halen, moet je gebruikmaken van dfs-kanalen, waarop je accesspoint niet mag storen.

Haal je die 2402Mbit/s vervolgens in de praktijk? Je voelt het al aankomen; dat hangt helemaal af van alle factoren die in de vorige pagina's aan bod zijn gekomen. Heb je een heel goede verbinding, zonder storing van andere apparaten of radar, dan is het mogelijk. Je maakt dan gebruik van een 160MHz-kanaal op de 5GHz-band, met 1024QAM-modulatie, twee spatial streams, een coderate van 5/6 en een guard-interval van 400ns. Perfecte omstandigheden kortom, die niet vaak zullen voorkomen. Is dat wel het geval, dan zit je in de onderstaande tabel op het hoogste mcs-niveau: 11. Dan nog zul je in de praktijk niet de snelheid halen die je draadlozenetwerkkaart aangeeft, want wifi heeft aardig wat overhead. Die bestaat grotendeels uit TCP/IP-overhead, zoals je die op bedrade netwerken ook hebt. Daarnaast stuurt een accesspoint managementframes uit op een lage snelheid. Alle clients moeten die kunnen ontvangen, dus worden die managementframes op het laagste ondersteunde protocol en de laagste ondersteunde modulatie uitgestuurd, wat behoorlijk wat airtime kost: daarover later meer. Verder moeten er pauzes tussen overdrachten vallen om andere clients ook de kans te geven om te zenden of te ontvangen. Alles bij elkaar zorgt dat ervoor dat je onder perfecte omstandigheden op een snelheid uitkomt die een procent of 70 van de linkspeed in de mcs-tabel zal bedragen.

Mcs staat voor media coding scheme en de tabel bevat alle mogelijke overdrachtssnelheden die accesspoint en client onderling kunnen afspreken. Hieronder staat de mcs-tabel voor Wi-Fi 4 (802.11n) en Wi-Fi 5 (802.11ac). Daar zullen wat datarates tussen staan die bekend voorkomen, omdat je ze ook in het marketingmateriaal van netwerkapparatuur tegenkwam. Neem bijvoorbeeld 150Mbit/s; dat is het maximale wat uit een 802.11n-router met één antenne te halen is. Indertijd waren dat de goedkoopste modellen en de 150Mbit/s is alleen haalbaar met een kanaalbreedte van 40MHz. Op de 2,4GHz-frequentie is zoveel kanaalbreedte vrijwel nooit beschikbaar, dus schakelt je router meestal terug naar 72Mbit/s, mits je client dicht genoeg bij de router staat. In de tijd van de Wi-Fi 4-routers werden er echter ook modellen met een maximale snelheid van 300 en soms zelfs 450Mbit/s verkocht. Dat werd gedaan door gebruik te maken van meer dan één spatial stream en die routers waren te herkennen aan de aanwezigheid van twee of drie antennes. Die snelheid haalde je alleen op voorwaarde dat de client ook voorzien was van twee of drie antennes. Om de tabel behapbaar te houden, hebben we hieronder alleen de datarates bij het gebruik van een en twee spatial streams genoteerd.

Bij de overstap van Wi-Fi 4 naar Wi-Fi 5 werd QAM256-modulatie toegevoegd en dus ook twee hogere mcs-niveaus: 8 en 9. Op de 5GHz-band kun je ook gebruikmaken van bredere kanalen van 80 en 160MHz, waardoor je met één antenne 867Mbit/s, weer zo'n bekend getal, kon halen. De meeste 802.11ac-netwerkkaarten in laptops ondersteunden overigens geen 160MHz brede kanalen en haalden de 867Mbit/s door gebruik te maken van twee spatial streams en een kanaalbreedte van 80MHz.

• Volgende pagina 7. Wi-Fi 6: veranderingen en mcs-tabel