Die Arbeitsgruppe begann 2014 mit der Entwicklung des Standards und arbeitet nun an der Draft 3.0. Diese Vorgehensweise unterscheidet sich etwas von den vorherigen Generationen der 802.11-Standards, da dort alles in zwei Entwürfe gepackt wurde. Dies liegt an der Vielzahl geplanter komplexer Änderungen, die dementsprechend eine detailliertere und komplexere Kompatibilitätstestung erfordern. Zunächst war die Aufgabe der Gruppe die Verbesserung der Effizienz der Nutzung des Spektrums, um die WLAN-Kapazität bei hoher Dichte von Endgeräten und Zugangspunkten zu erhöhen. Die Haupttreiber für die Weiterentwicklung des Standards waren: die steigende Anzahl mobiler Teilnehmer, Live-Übertragungen in sozialen Netzwerken (fokus auf Upload-Verkehr) und natürlich IoT.
Die Neuerungen erscheinen schematisch wie folgt:
MIMO 8×8, mehr räumliche Streams
Es wird Unterstützung für MIMO 8×8 mit bis zu 8 SS (Spatial Streams) geben. Der Standard 802.11ac beschreibt ebenfalls theorietisch die Unterstützung von 8 SS, jedoch waren die Access Points der 802.11ac „Wave 2“ in der Praxis auf die Unterstützung von 4 räumlichen Strömen beschränkt. Entsprechend können Access Points mit MIMO 8×8 gleichzeitig bis zu 8 Clients im 1×1-Modus, vier Clients im 2×2-Modus usw. bedienen.
MU-MIMO DL/UL (Multi-User MIMO Downlink/Uplink)
Gleichzeitige Unterstützung des Multiuser-Modus sowohl für den Download- als auch den Upload-Kanal. Die Möglichkeit des gleichzeitigen konkurrierenden Zugriffs auf den Upload-Kanal und die Gruppierung von Daten- und Steuerrahmen wird den „Overhead“ erheblich reduzieren, was zu einer erhöhten Bandbreite und einer verkürzten Reaktionszeit führt.
Langes OFDM-Symbol
OFDM arbeitet seit ~20 Jahren in den Standards 802.11a/g/n/ac ohne nennenswerte Änderungen. Nach dem Standard gibt es im 20 MHz breiten Kanal 64 Unterträger, die einen Abstand von 312,5 kHz (20 MHz/64) zueinander haben. Da die Halbleiterindustrie in dieser Zeit erhebliche Fortschritte gemacht hat, wurde in 802.11ah eine vierfache Erhöhung der Unterträger auf 256 mit einem Abstand von 78,125 kHz vorgeschlagen. Die Länge des OFDM-Symbols (Zeit) steht in umgekehrtem Verhältnis zur Frequenz und wird entsprechend ebenfalls um das Vierfache von 3,2 µs auf 12,8 µs erhöht. Diese Verbesserung wird die Effizienz und Zuverlässigkeit der Datenübertragung, insbesondere in „Outdoor“-WLANs, erhöhen.
Erweiterte Reichweite
Neue Werte für die Schutzintervalle zwischen den Frames sind hinzugefügt worden, die nun 1,6 µs und 3,2 µs für „Outdoor“-WLAN erreichen können, während das Intervall für „Indoor“ bei 0,8 µs belassen wurde. Neues Paketformat mit einer zuverlässigeren (längeren) Präambel. All dies ermöglicht eine bis zu vierfache Erhöhung der Verbindungsgeschwindigkeit am Rand des Netzwerks.
OFDMA DL/UL (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)
Eine der Hauptänderungen ist die Einführung von OFDMA anstelle von OFDM. Die OFDMA-Technologie wird in LTE-Netzen eingesetzt und hat sich als sehr effizient erwiesen. Der Unterschied besteht darin, dass bei der Übertragung in OFDM der gesamte Frequenzkanal genutzt wird und der nächste Kunde erst dann auf die Frequenzressourcen zugreifen kann, wenn die Übertragung abgeschlossen ist. Bei OFDMA wird dieses Problem gelöst, indem der Kanal in Unterkanäle unterschiedlicher Breite aufgeteilt wird, die sogenannten RU (Resource Units). Das bedeutet in der Praxis, dass 256 Trägersignale eines 20MHz-Kanals in RUs mit jeweils 26 Trägersignalen aufgeteilt werden können. Für jede RU kann ein eigenes MCS-Codierungsschema sowie die Sendeleistung festgelegt werden.
Insgesamt wird dies eine signifikante Erhöhung der Netzkapazität sowie der Bandbreite für jeden einzelnen Kunden mit sich bringen.
1024 QAM
Neue MCS (Modulation and Coding Sets) 10 und 11 für die Modulation 1024-QAM wurden hinzugefügt. Das bedeutet, dass jetzt ein Symbol in diesem Schema 10 Bit Informationen überträgt, was einem Anstieg von 25 % im Vergleich zu 8 Bit bei 256-QAM entspricht.
TWT (Target Wake Time) – „Up Link Resource Scheduling“
Der bewährte Energiesparmechanismus, der im Standard 802.11ah eingeführt wurde und nun in 802.11ax integriert ist. TWT ermöglicht es Access Points, den Clients mitzuteilen, wann sie in den Energiesparmodus wechseln sollen, und bietet einen Zeitplan, wann sie aufwachen müssen, um Informationen zu empfangen oder zu senden. Diese Zeiträume sind sehr kurz, aber die Möglichkeit, viele kurze Schlafphasen zu haben, ist entscheidend für die Batterielebensdauer. Die Verringerung von "Contention" und Kollisionen zwischen Clients erhöht die Zeit im Energiesparmodus. Je nach Traffic-Typ können die Verbesserungen im Energieverbrauch zwischen 65 % und 95 % liegen (laut Broadcom-Tests). Für IoT-Geräte ist die Unterstützung von TWT von entscheidender Bedeutung.
BSS-Farbe – räumliche Wiederverwendung
Um die Kapazität von hochdichten WLAN-Netzen zu erhöhen, muss die Wiederverwendungsrate der Kanalressourcen gesteigert werden. Um die Auswirkungen benachbarter BSS, die auf demselben Kanal arbeiten, zu reduzieren, wird vorgeschlagen, diese mit einem «color-bit» zu kennzeichnen. Dies ermöglicht eine dynamische Anpassung der CCA-Empfindlichkeit (Clear Channel Assessment) und der Sendeleistung. Die Netzkapazität wird durch eine Verdichtung des Kanalplans erhöht, während die bestehende Interferenz einen geringeren Einfluss auf die Auswahl von MCS hat.
Angesichts des bevorstehenden Updates der Sicherheitsstandards bis , werden nicht alle in der Lage sein, Sicherheitsprobleme einfach durch ein Software-Update zu lösen, weshalb das Unternehmen Extreme Networks bereits im vierten Quartal 2018 Geräte mit hardwareunterstütztem 802.11ah und WPA3 vorstellen wird.
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Quelle: habr.com
