Snelheidsverhogende maatregelen

Binnen de verschillende standaarden is er over het algemeen één streefdoel: een hogere PHY rate bereiken en dus meer snelheid aan gebruikers bieden. MIMO en spatial streams vormen daar een belangrijker factor in maar daarnaast wordt er ook steeds naar de kanaalbreedte gekeken.

 

Kanaalbandbreedte

De eenvoudigste manier om dit te bereiken is de kanaalbreedte verhogen. Door van 20MHz naar 40MHz te gaan, verdubbelen we de bandbreedte. Dit is te vergelijken met een extra rijbaan op een snelweg: als er 4 in plaats van 2 baanvakken zijn, kunnen er dubbel zo veel auto's zich tegelijkertijd verplaatsen.

Het nadeel is dat het beschikbare spectrum schaars is en er dus niet zo maar oneindig uitgebreid kan worden. Dat is wat we nu reeds merken met de 802.11ac standaard waar 80MHz kanalen mogelijk zijn. In Europa beschikken we over 19 kanalen indien we gebruik maken van 20MHz kanalen. Dit worden er 9 wanneer we naar 40MHz (11n) gaan waar er nog 5 van overblijven aan 80MHz. Wave 2 brengt 160MHz kanalen waarvan er slechts 2 beschikbaar zijn. Om een professioneel netwerk op te zetten, zijn er minsten 3 niet-overlappende kanalen nodig en indien men ook capaciteit en minimale co-channel interference wenst, liefst minimaal 4 of 5.

Daarnaast is er een groot stuk van het spectrum waar DFS gebruikt moet worden. Hierdoor kunnen deze kanalen niet betrouwbaar ingezet worden voor kritische netwerken. Dit brengt het aantal beschikbare kanalen op 4@20MHz, 2@40MHz en 1@80MHz.

 

MIMO

MIMO staat voor Multiple In Multiple Out. Hierbij wordt de radio opgesplits in meerdere radio chains die allen individueel en gelijktijdg data kunnen verzenden en ontvangen. Hierdoor kan er meer data tegelijkertijd verstuurd of ontvangen worden of men kan dezelfde data meerdere keren versturen of ontvangen voor een betrouwbaarder signaal.

Mimo

Een 3x3 systeem zoals hierboven is dus een systeem waarbij er 3 antennes en dus radio chains beschikbaar zijn om data te zenden en/of ontvangen. De bedoeling is om verschillende paden tussen zender en ontvanger te gebruiken en dus in tegenstelling tot vroeger, ook multipath op een positieve, constructieve manier te gebruiken.

Er zijn typisch twee manieren om MIMO aan te wenden:

  • Spatial Multiplexing
  • Space Time Block Coding

 

Spatial Multiplexing

De belangrijkste reden om 'spatial multiplexing' te gebruiken is een verhoging van de snelheid. Elk pad zal dan unieke data dragen. Dit wordt aangegeven door het aantal 'streams'. Daar waar de '3x3' aangeeft over hoeveel antennes het systeem beschikt om data te kunnen ontvangen of versturen, zal het getal voor de spatial streams aangeven hoeveel van de radio chains ook daadwerkelijk voor het versturen van unieke data gebruikt zullen worden. Dit staat dus los van het aantal radio chains buiten dat er uiteraard niet meer streams gebruikt kunnen worden dan dat er radio chains zijn. Zo kan een 3x3 systeem bijvoorbeeld gebruik maken van 1 stream (3x3:1), 2 streams (3x3:2) of 3 streams (3x3:3). Elke stream brengt even veel bandbreedte bij.

Daar waar we de kanaalbandbreedte konden vergelijken met een snelweg waar er een extra baanvak naast kwam, is de uitbreiding hier binnen dezelfde kanaalbandbreedte en valt dus het makkelijkst te vergelijken met een brug boven de bestaande weg. Dit biedt dus dezelfde uitbreiding maar is technisch moeilijker te realiseren.

Binnen de 11n standaard bestaat er de optie om tot 4 spatial streams te gaan. 11ac definieert er 4 met een optie om tot 8 streams te gaan. 

Mimo Channel Width Versus Spatial Streams

Space Time Block Coding

Space Time Block Coding (STBC) wordt in hoofdzaak gebruikt om aan robuustheid en betrouwbaarheid te winnen. Meerdere radio chains gaan gebruikt worden om dezelfde data of stukken van dezelfde data, meerdere keren uit te sturen over verschillende antennes. Zo wordt dezelfde data via verschillende wegen uitgestuurd en wordt ook verschillende keren ontvangen op meerdere antennes. Dit moet de kans dat ten minste één set onbeschadigd ontvangen wordt, zoveel mogelijk vergroten.