IEEE-News: 10-GBit-WLAN, Light Communication, Ethernet im Auto

IEEE-News: 10-GBit-WLAN, Light Communication, Ethernet im Auto

Wissen | Hintergrund

Die IEEE treibt eine enorme Menge an Spezifikationen voran: Das 10-GBit-WLAN könnte schon Ende 2018 auf den Markt kommen. Messungen zeigen, wie gut Ethernet eigentlich ins Auto passen würde.

Die nächste WLAN-Generation namens 802.11ax soll den Durchsatz für einzelne Clients gegenüber dem aktuellen 11ac vervierfachen. Der neue Standard, der mit einigen WLAN-Konventionen bricht, könnte schon Ende 2018 auf den Markt kommen. Kein Wunder, dass er seit unserem letzten Bericht zur WLAN-Weiterentwicklung im März 2017 das beherrschende Thema der Industrie rund um das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) ist. Sie traf sich in den vergangenen Monaten unter anderem zur Tagung der Wi-Fi Alliance (WFA) in Kanada sowie zu Tagungen der IEEE-Arbeitsgruppe 802.11 in Korea, Berlin und jüngst in Hawaii.

Der aktuelle Standard 11ac erreicht brutto bis zu 3,5 GBit/s, 4 MIMO-Streams, 160 MHz Kanalbreite. 11ax soll beispielsweise bislang proprietäre, höherstufige Modulationen bis 1024QAM verwenden (10 Bit pro Symbol). Damit kommt man bei sonst gleichen Parametern auf 4,8 Gigabit pro Sekunde. Es halten sich jedoch hartnäckige Zweifel, dass 802.11ax tatsächlich die vierfache Leistung gegenüber 802.11ac erreichen wird. Das schnellere Modulations- und Kodierschema 1024QAM hilft nur auf kürzester Distanz. Und 11ax wird keine breiteren Funkkanäle verwenden als 11ac – also ebenfalls 160 MHz. Woher soll dann der Geschwindigkeitsgewinn kommen?

OFDMA bei 11ax-WLAN
Bei 802.11ax entscheidet die WLAN-Basis in einem Multi-User-Szenario anhand der Client-Anforderungen, wie ein Kanal alloziert wird. Generell lässt sie keine Ressource Unit ungenutzt (RU). Sie kann aber einem einzelnen Client den gesamten Kanal zuweisen – genau so wie bei 802.11ac – oder die Ressource portionieren, um mehrere Nutzer simultan zu versorgen.

Viele Hersteller sehen daher in der neuen OFDMA-Technik den Hauptvorteil. Dieses von WiMAX (802.16) und LTE bekannte Verfahren bringt nämlich eine zentrale Koordination des Medienzugriffs mit; der klassische 802.11-Zufallszugriff kommt so seltener zur Anwendung. Anstatt dass viele Clients um das Senderecht konkurrieren, bewirbt sich bei OFDMA die WLAN-Basis (Access Point, AP) um das Senderecht und teilt es anschließend ihren Clients zu. So wird der Funkkanal besser ausgeschöpft als beim klassischen 802.11-Zugriffsverfahren (listen before talk -- and wait a while ;-).

Mit OFDMA kann die WLAN-Basis ihren Clients Funkfrequenzen flexibel zuteilen, also mal mehr, mal weniger. Zum Beispiel könnte ein 802.11ax-AP eine Sendegelegenheit (Transmission Opportunity, TXOP) in einem 80-MHz-Kanal in ein rund 40 MHz und ein rund 20 MHz breites Stück für je einen Client sowie zwei weitere rund 10 MHz breite Stücke für zwei weitere Clients aufteilen. Einen 20-MHz-Kanal können bis zu neun Clients und einen 160-MHz-Kanal sogar bis zu 74 Clients gleichzeitig nutzen. Die Aufteilung richtet sich nach dem Verkehrsbedarf der einzelnen Clients.

Diese teilen der WLAN-Basis den Füllstand ihrer Warteschlangen entweder über explizite oder huckepack gesendete Information mit. Damit kann die Base die Funkzuteilungen planen. Die Norm beschreibt aber nicht, wie das zu machen ist – es bleibt jedem Hersteller überlassen, ein eigenes Verfahren zu entwickeln.

Typischerweise berücksichtigt die Planung, wie viele Bytes in den Warteschlangen eines Clients stehen. Clients teilen den Verkehr in die vier Warteschlangen "Telefonie", "Video", "Normal" und "Hintergrund" ein. Warteschlangen mit höherer Priorität erhalten eher das Senderecht. Clients, die viele Daten gepuffert haben, bekommen mehr Spektrum als Clients, die nur wenige Daten senden müssen.

So kann der AP einen Client mit 50 kByte in der Warteschlange gegenüber einem mit nur 1 kByte in der Warteschlange bevorzugen. Beide können wie gewünscht gleichzeitig senden, aber dem Client mit der längeren Warteschlange würde die Basis einen höheren Durchsatz gestatten, damit er den Funkkanal so schnell wie möglich wieder für andere frei gibt. Dafür könnte sie dem ersten Client so viel Spektrum geben, dass er mit bis zu 100 MBit/s senden kann, während der andere Client auf nur rund 2 MBit/s kommt. Beide hätten ihre Warteschlange nach 4 ms geleert.

Kommentare

Anzeige