802.11ax

Was ist 802.11ax-Wi-Fi?

Wi-Fi-Anwendungen unterlaufen etwa alle fünf Jahre einen seismischen Wandel – und bei 802.11ax handelt es sich um die neueste Wi-Fi-Generation, mit der die Leistungshürde in Richtung Geschwindigkeiten von zehn Gigabit genommen werden kann. Der neue Wi-Fi-Standard bietet schnellere Netzwerkleistung, simultane Verbindung zwischen mehr Geräten und steht für den Wandel des Wi-Fi von einem „nicht übel“-Ansatz zu einer deterministischen Wirelesstechnologie, die zum Standardmedium für die Internetverbindung wurde. Im Vergleich zum 802.11ac Wave 2-Vorgänger wird eine Kapazitätssteigerung um das Vierfache erwartet, und 802.11ax wird in Umgebungen mit hoher Gerätedichte bessere Service-Level Agreements (SLAs) für mehr gleichzeitig verbundene Benutzer sowie Geräte mit vielfältigeren Nutzungsprofilen unterstützen.

IDC Technology Spotlight White Paper

Evaluierung des neuen 802.11ax-Wi-Fi-Standards und seiner Bedeutung für Unternehmen. Weitere Informationen (auf Englisch).

802.11ax bietet eine Reihe technischer Verbesserungen zum Optimieren der spektralen Effizienz, Erhöhen des Durchsatzes und Reduzieren des Energieverbrauchs. Dazu gehören:

OFDMA und MU-MIMO

Bei Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (OFDMA) und Multi-User Multiple-In Multiple-Out (MU-MIMO) handelt es sich um Techniken zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Effizienz im Wi-Fi-Spektrum ohne Lizenzen. Im Gegensatz zu früheren Wi-Fi-Generationen macht OFDMA das Wi-Fi deterministisch, während Geräte immer mehr Aufmerksamkeit mit minimalen Konflikten erhalten. So wird die Wi-Fi-Leistung stabilisiert, besonders in Umgebungen mit hoher Dichte.

Jeder Wi-Fi-Kanal wird in kleinere Unterkanäle geteilt, die Ressourceneinheiten genannt werden. Der AP entscheidet über die Zuweisung der Unterkanäle, da jede einzelne RE (bzw. jeder einzelne Unterkanal) an verschiedene Clients adressiert sein kann, die simultan bedient werden. Durch diese Technik wird der durchschnittliche Durchsatz (pro Benutzer) verbessert, indem ein begrenzterer, aber dedizierter Unterkanal erstellt wird. Außerdem fördert OFDMA die spektrale Effizienz und reduziert die Latenz, während heterogene Benutzer unterstützt werden (also IM, E-Mail oder leichtes Webbrowsing versus große Downloads).

Wichtig ist dabei, dass OFDMA und MU-MIMO ergänzende Techniken zur gleichzeitigen Versorgung mehrerer Benutzer bieten. Genauer gesagt ist OFDMA am besten geeignet, wenn beschränkte Datenmengen über mehrere Verbindungen übertragen werden. OFDMA ist für alle Bereich effektiv – nah, mittel und weit –, bietet geringere Latenz und kann zur Abschwächung von OBSS-Interferenzproblemen verwendet werden. MU-MIMO hingegen ist am besten für die Versorgung mehrerer Benutzer mit vollständigem Pufferverkehr geeignet und ist im nahen bis mittleren Bereich am effektivsten.

Uplink-MU-MIMO

Bei 802.11ax werden OFDMA und MU-MIMO für Downlink (vom AP an Stationen) und Uplink (von Stationen an den AP) unterstützt. Die Übertragungen werden vom AP in beide Richtungen geplant. Dies steht im Gegensatz zu Netzwerken vor 802.11ax (besonders bei Uplink), bei denen die Ressourcenzuweisung konfliktbasiert ist. Dabei wird die Entscheidung zur Medienzuordnung und Datenübertragung von den einzelnen Stationen getroffen. Mit mehr Stationen kommt es so auch zu mehr Konflikten.

Unterbetreiberplatz und MAC/PHY-Verbesserungen

Durch 802.11ax wird der Unterbetreiberplatz reduziert und so ein 4-facher Anstieg der Anzahl verfügbarer Datennuancen und eine bedeutende Steigerung der maximalen PHY-Rate ermöglicht. Außerdem können mit weiteren Datennuancen mehrere Benutzer in Zusammenhang mit OFDMA unterstützt werden. Des Weiteren wird mit 802.11ax die spektrale Effizienz durch mehr Nuancen/Kanäle optimiert, Overhead reduziert, Außenbetrieb unterstützt und ein Quantensprung zur höchstmöglichen PHY-Rate vereinfacht. 802.11ax-APs betreiben außerdem zwei separate Netzwerkzuweisungsvektoren (NAVs), um falsches Verhalten und Kollisionen zu vermeiden. Zu guter Letzt verfügt 802.11ax über eine 1024-QAM-Konstellation (im Gegensatz zu 256-QAM für 11ac), wodurch eine Steigerung der physischen Datenrate um 25 % ermöglicht wird, die in Kombination mit anderen 802.11ax-Techniken die bis zu 4-fache Kapazität bietet.

Target Wake Time

Target Wake Time (TWT) wurde erstmals mit dem IEEE 802.11ah-Standard eingeführt und ermöglicht geplante Ruhe- und Betriebszeiten (Wachzeiten) sowie vorverhandelte Wachzeiten zwischen AP und Clients, um Live-Konflikte zwischen den Client-Geräten zu vermeiden. Dadurch wird die Sendenutzung effizienter und die Akkulaufzeit der Clientgeräte erhöht.

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802.11ax 

Allgemeine Netzwerktechnologien

Was es bedeutet:

802.11ax ist der neueste Wi-Fi-Standard des IEEE. Dieser neue Standard bringt viele große Vorteile mit sich.  Er erweitert die MU-MIMO-Techniken (Multiple User – Multiple Input, Multiple Output), um gleichzeitig bis zu acht Streams zu übertragen. Zum Vergleich: Bei 802.11ac Wave 2 waren es nur vier Streams. Darüber hinaus optimiert der Standard MU-MIMO durch OFDMA-Technologie (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), mit der jeder MU-MIMO-Stream in vier zusätzliche Streams aufgeteilt werden kann. So lässt sich der effektive durchschnittliche Durchsatz pro Benutzer auf das Vierfache steigern.

Und mit neuen Modulations- und Kodierungssätzen samt 1024-QAM können mehr Daten pro Paket übertragen werden, was den Durchsatz weiter steigert. Darüber hinaus verbessert der Standard den allgemeinen physischen bzw. MAC-Layer und das Batteriemanagement.

Den alten Standard können Sie sich so vorstellen: In einem Geschäft wartet eine lange Schlange von Kunden auf einen Kassierer. Bei 802.11ac und MU-MIMO waren es dann vier Kassierer mit jeweils vier Warteschlangen. Und 802.11ax erweiterte das Ganze auf acht Kassierer mit jeweils acht Warteschlangen. Mit OFDMA kann der Kassierer jetzt mehrere Kunden gleichzeitig bedienen, wenn er Zeit hat. Stellen Sie sich vor, er könnte einfach schon den nächsten Kunden bedienen, während der erste noch einmal schnell zum Kühlregal rennt, weil er etwas vergessen hat.

Warum spielt das eine Rolle:

Wi-Fi kann jetzt in prall gefüllten Stadien oder Flughäfen implementiert werden – mit Hunderten oder Tausenden von Geräten, die um die verfügbare Bandbreite kämpfen und die der aktuelle Standard 802.11ac nur mit Mühe unterstützen kann. Mit 802.11ax wird der Durchsatz pro Benutzer in ultradichten Szenarien auf das Vierfache gesteigert.

Mit der Kombination aus diesem neuesten Standard und der Ultra-High-Density Technology Suite von Ruckus gewährleisten Sie bestmögliche Benutzererlebnisse.