Door Jelle Stuip

Redacteur

Hoe werkt wifi?

Van modulatie tot mu-mimo

Wi-Fi 6: ofdma en mu-mimo

Wi-Fi 6 wordt ook wel Wi-Fi HE genoemd, waarbij de letters HE voor high efficiency staan. Wifi is een half duplex medium, wat wil zeggen dat er informatie verzonden en ontvangen kan worden, maar niet tegelijk. Daar is met de komst van Wi-Fi 6 niets aan veranderd, maar wel aan de manier waarop verzonden en ontvangen wordt. Twee technieken die daarbij van belang zijn, zijn mu-mimo en voornamelijk ofdma.

Ofdma

Ofdma is een techniek die bij LTE al toegepast wordt en die ervoor zorgt dat een kanaal opgedeeld wordt in subkanalen. Deze techniek moet de efficiëntie van wifi vooral verbeteren als er heel veel clients zijn verbonden, denk bijvoorbeeld aan een stadion vol mensen. Bij ofdm, de techniek die al sinds WiFi 4 gebruikt wordt, krijgt een client de breedte van het hele kanaal, bijvoorbeeld 20MHz, tot zijn beschikking om data te zenden of te ontvangen. Als er verschillende draadloos verbonden clients zijn, zullen ze afwisselend van het medium gebruik mogen maken. Dat gaat zo snel dat het lijkt alsof het simultaan gaat. Je kunt bijvoorbeeld prima via wifi een video streamen terwijl je op een ander apparaat een website bezoekt, maar in feite bedient je accesspoint de apparaten na elkaar.

Met Wi-Fi 6 kunnen accesspoints en clients gebruikmaken van ofdma, waarbij een kanaal opgedeeld kan worden in subkanalen, ook wel resource-units genoemd. Die resource-units bestaan uit subcarriers van 78,125kHz breed. Die subcarriers worden ook wel tones genoemd en een resource-unit bestaat uit minstens 26 tones. De grootte van resource-units is variabel. Op een 20MHz-kanaal kan een enkele client de beschikking krijgen over maximaal 242 tones, maar de bandbreedte kan ook verdeeld worden in tweemaal 106 tones als er twee clients tegelijk gebruik van maken, of zelfs negenmaal 26 tones als er data naar negen clients tegelijk gestuurd wordt.

20MHz 40MHz 80MHz 160MHz
26 tones 9 18 37 74
52 tones 4 8 16 32
106 tones 2 4 8 16
242 tones 1 2 4 8
484 tones - 1 2 4
996 tones - - 1 2
1992 tones - - - 1

Maak je gebruik van een breder kanaal, dan kun je ook meer clients tegelijk van data voorzien. In theorie kan ofdma een 160MHz breed kanaal in 74 stukjes van 26 tones breed hakken en op die manier dus met 74 clients tegelijk praten.

Met verschillende clients tegelijk praten scheelt enorm in de overhead die ontstaat door medium contention. Omdat een accesspoint in principe maar met één client tegelijk kan praten, moeten het accesspoint en de clients het er tijdens dat proces over eens worden met welke client gecommuniceerd mag worden, terwijl de andere clients niets zenden of ontvangen. Er wordt dus bepaald wie gebruik mag maken van het medium, oftewel de lucht. Het gaat voor dit artikel te ver om dat proces in detail te beschrijven. Waar het om gaat, is dat het efficiënter is om met verschillende clients tegelijk af te spreken dat er data verstuurd wordt, dan dat er na iedere overdracht opnieuw een periode is waarin bepaald moet worden wie van alle clients het medium mag gebruiken. Daarnaast is ofdma efficiënter als er kleinere frames verstuurd worden.

Ofdm vs. ofdma. Afbeelding: Cisco

In het bovenstaande schema wordt het verschil tussen ofdm en ofdma schematisch weergegeven. De verticale as geeft de volledige bandbreedte van het kanaal weer, bijvoorbeeld 20MHz. Bij ofdm wordt de hele breedte aan een client toegewezen. In dit voorbeeld is dat bij iedere overdracht een andere client. Bij ofdma hoeft dat niet het geval te zijn, zoals in de rechterafbeelding te zien is. Bij de eerste overdracht wordt de helft van de resource-units toegewezen aan user 1, terwijl user 2 de andere helft krijgt. Daarna krijgt user 3 de beschikking over alle resource-units, terwijl er bij de daaropvolgende overdracht met vier clients tegelijk gecommuniceerd wordt.

De toewijzing van de resource-units is dus flexibel. Als er vier clients met een accesspoint verbonden zijn, hoeft dat niet te betekenen dat iedere client een kwart van de resource-units toebedeeld krijgt. Het accesspoint wijst resource-units toe op basis van de hoeveelheid en het type data dat de clients willen zenden of dat het accesspoint zelf wil zenden.

Een voorbeeld daarvan is voip-verkeer. Daarbij is het van groot belang dat alle data snel verstuurd wordt en dat de pakketjes in de juiste volgorde aankomen, zodat je gesprek verstaanbaar is en er zo weinig mogelijk vertraging in zit. Voip-verkeer heeft daarom altijd een hoge prioriteit en een accesspoint kan er dan bijvoorbeeld voor kiezen om de voip-client steeds een resource-unit toe te wijzen en de rest van de resource-units te gebruiken voor ander verkeer. Webbrowsen heeft bijvoorbeeld een lagere prioriteit dan voip; het is minder erg als de pakketjes in de verkeerde volgorde aankomen, want het TCP-protocol zet ze netjes op een rijtje en kan bij het ontbreken van een pakketje een nieuwe aanvragen. Zijn alle resource-units in een overdracht vergeven aan verkeer met een hogere prioriteit, dan heeft dat op webbrowseverkeer niet zo'n grote invloed als op voip-verkeer. Wanneer ofdma ingeschakeld is, kan het accesspoint dus de bandbreedte verdelen, zoals hierboven beschreven, maar dat hoeft niet. Als het sneller is om ofdma niet te gebruiken, bijvoorbeeld als er weinig clients zijn, kan het accesspoint ervoor kiezen om de data gewoon via ofdm te versturen.

Bij ofdma hoort een andere mcs-tabel dan wanneer gebruik wordt gemaakt van ofdm, zoals op de vorige pagina. De maximale overdrachtssnelheid is dezelfde als die van ofdm, maar doordat er bij ofdma gebruikgemaakt kan worden van stukjes van het kanaal van slechts 26 tones breed, is het minimum een stuk lager. Bovendien kunnen, zoals gezegd, meer clients tegelijk gebruikmaken van een kanaal.

Mu-mimo

Mu-mimo staat voor multi user mimo en werd geïntroduceerd bij de 802.11ac-standaard. Toen werkte het alleen downstream, dus vanaf het accesspoint naar de clients. Bij Wi-Fi 6 is mu-mimo beide kanten op te gebruiken. In tegenstelling tot ofdma is mu-mimo juist van nut als er weinig clients verbonden zijn. Mu-mimo zorgt ervoor dat een router of accesspoint met verschillende clients tegelijk kan communiceren. Het is niet zo dat vóór mu-mimo routers niet met verschillende clients konden communiceren, maar het kon niet tegelijk, dus werd er om beurten met een client gecommuniceerd. Mu-mimo-routers en -accesspoints heb je ook in soorten en maten, met een nog wat uitgebreidere aanduiding dan bij su-mimo-routers. Een aanduiding als 4X4:4:3:2 slaat bijvoorbeeld op een mu-mimo-router met vier zenders, vier ontvangers, vier spatial streams, maximaal drie spatial streams voor het gebruik van mu-mimo en maximaal twee mu-mimo-clients.

Hoe ziet het bovenstaande voorbeeld er in de praktijk dan uit? Twee mu-mimo-clients kunnen verbinding maken met het accesspoint en ze kunnen gebruikmaken van drie spatial streams. Dat betekent dat het accesspoint een laptop met een 2x2-netwerkkaart en een tablet met een 1x1-netwerkkaart in een mu-mimo-groep kan zetten. Zowel het accesspoint als de clients moeten ondersteuning hebben voor mu-mimo. Zijn er meer clients die ondersteuning voor mu-mimo hebben? Dat is dan jammer, want in dit voorbeeld ondersteunt het accesspoint maar twee clients tegelijk. Ook als de twee clients beide twee spatial streams ondersteunen, dus vier in totaal, gaat het mu-mimo-feest niet door. Stel echter dat de eerdergenoemde tablet en laptop aan de eisen voldoen, dan kan het accesspoint naar beide clients tegelijk sturen. Bij de 802.11ac-standaard was mu-mimo alleen nog mogelijk op de downlinkverbindingen vanaf het accesspoint, maar bij Wi-Fi 6 kan ook de uplinkverbinding naar het accesspoint via mu-mimo verlopen.

In het bovenstaande worden twee clients tegelijk geholpen, maar stel dat je met vier clients verbonden bent, dan wil dat niet zeggen dat alleen een bepaald groepje van twee clients mu-mimo kan gebruiken. In principe kan eerst een groep van twee afgewisseld worden door een volgende groep van twee.

Tweakers maakt gebruik van cookies

Tweakers plaatst functionele en analytische cookies voor het functioneren van de website en het verbeteren van de website-ervaring. Deze cookies zijn noodzakelijk. Om op Tweakers relevantere advertenties te tonen en om ingesloten content van derden te tonen (bijvoorbeeld video's), vragen we je toestemming. Via ingesloten content kunnen derde partijen diensten leveren en verbeteren, bezoekersstatistieken bijhouden, gepersonaliseerde content tonen, gerichte advertenties tonen en gebruikersprofielen opbouwen. Hiervoor worden apparaatgegevens, IP-adres, geolocatie en surfgedrag vastgelegd.

Meer informatie vind je in ons cookiebeleid.

Sluiten

Toestemming beheren

Hieronder kun je per doeleinde of partij toestemming geven of intrekken. Meer informatie vind je in ons cookiebeleid.

Functioneel en analytisch

Deze cookies zijn noodzakelijk voor het functioneren van de website en het verbeteren van de website-ervaring. Klik op het informatie-icoon voor meer informatie. Meer details

janee

    Relevantere advertenties

    Dit beperkt het aantal keer dat dezelfde advertentie getoond wordt (frequency capping) en maakt het mogelijk om binnen Tweakers contextuele advertenties te tonen op basis van pagina's die je hebt bezocht. Meer details

    Tweakers genereert een willekeurige unieke code als identifier. Deze data wordt niet gedeeld met adverteerders of andere derde partijen en je kunt niet buiten Tweakers gevolgd worden. Indien je bent ingelogd, wordt deze identifier gekoppeld aan je account. Indien je niet bent ingelogd, wordt deze identifier gekoppeld aan je sessie die maximaal 4 maanden actief blijft. Je kunt deze toestemming te allen tijde intrekken.

    Ingesloten content van derden

    Deze cookies kunnen door derde partijen geplaatst worden via ingesloten content. Klik op het informatie-icoon voor meer informatie over de verwerkingsdoeleinden. Meer details

    janee