Wi-Fi tehnoloogiad 802.11n ja 802.11ac

MIMO Raadiod ja Ruumilise Multipleksimise

• MIMO raadiod edastavad mitmeid signaale ja võimaldavad saata sõltumatuid unikaalseid andmevooge.
• Iga sõltumatut andmevoogu nimetatakse ruumiliseks vooks.
• Iga unikaalne voog võib sisaldada andmeid, mis erinevad teistest voogudest, mida edastab üks või mitu teist raadioahelat.

Ruumilise Hajususe Põhimõte

• Iga voog läbib ka erineva tee ruumis, sest mitme saateantenni vaheline eraldatud ruumis on vähemalt pool lainepikkust.
• Ruumilise hajususe tingimused võimaldavad, et mitu voogu järgivad vastuvõtjani jõudes erinevaid teid saateantennide vahelise ruumilise eraldatuse tõttu.

Ruumilise Multipleksimise Eelised

• Mitme sõltumatu unikaalse andmevoo saatmise eeliseks on see, et läbilaskevõime suureneb drastiliselt.
• Kui MIMO pöörduspunkt saadab kaks unikaalset andmevoogu MIMO kliendijaama, mis võtab vastu mõlemad vood, kahekordistub läbilaskevõime.
• Kui MIMO pöörduspunkt saadab kolm unikaalset andmevoogu MIMO kliendijaama, mis võtab vastu kõik kolm voogu, on läbilaskevõime tegelikult kolmekordistunud.

Ruum-aeg-plokk-kodeerimine (STBC)

• Ruum-aeg-plokk-kodeerimine (STBC) on meetod, kus sama teavet edastatakse kahe või enama antenni abil.
• Antennide arv peab olema võrdne nii saatja kui ka vastuvõtja pool.
• STBC on üks hajusedastuse võtteid, mis võimaldab edastada traadita sides ühe andmevoo mitu koopiat.

Tsükliline nihkehajusus (CSD)

• Tsükliline nihkehajusus (CSD) on veel üks hajusedastuse võtetest, mis on määratletud standardites 802.11n ja 802.11ac.
• CSD saab kasutada pärandseadmetega 802.11g ja 802.11a.
• CSD-d kasutatakse, et edastada pärand-OFDM-i preambulis olevaid sümboleid mitme saateantenni kaudu.

Edastuskiire moodustamine (TxBF)

• Edastuskiire moodustamine (TxBF) on meetod, mis võimaldab mitut antenni kasutaval MIMO-saatjal koordineeritud meetodil reguleerida väljuvate edastuste faasi ja amplituudi.
• Edastuskiire moodustamine on võimalik siis, kui saateantenne on rohkem kui ruumilisi andmevooge.
• Kui vastuvõtjale saadetakse sama signaali mitu koopiat, saabuvad signaalid tavaliselt üksteisega faasis nihutatult.

Kiiremoodustamine (Beamforming)

• Kiiremoodustamine (Beamforming) on meetod, mis tugineb saatja ja vastuvõtja ilmutamata või ilmutatud tagasisidele.
• Kiiremoodustamine kasutab sondeerimiskaadreid, et teavitada teineteist MIMO kanali omaduste osas.
• Edastuskiire moodustamine tugineb kiiremoodustamiseks vajaliku juhtimismaatriksi loomisel.

802.11ac ILMUTATUD KIIREMOODUSTAMINE

• 802.11ac kasutab ainult ilmutatud tüüpi kiiremoodustamist.
• Kiiremoodustamist saab reguleerida kaadri kaupa, nii et ühe ülekande puhul võib AP olla kiiremoodustamise initsiaator ja järgmisel puhul võib klient olla kiiremoodustamise initsiaator.
• Ilmutatud kiiremoodustamine kasutab interaktiivset kalibreerimisprotsessi, et teha kindlaks, kuidas edastada mitme raadioahela abil.

Here are the study notes in Estonian:

MIMO Süsteemid

• MIMO (Multiple Input Multiple Output) süsteemid kasutavad mitut antenni saatja ja vastuvõtja poolel
• Mitu antenni kasutamine võimaldab suurendada andmeedastuskiirust ja tõhusust

Hajusvastuvõtt (MRC)

• MIMO süsteemides kasutatakse hajusvastuvõttu (MRC - Maximal Rate Combining) meetodit

• Hajusvastuvõttu kasutatakse signaalide kombineerimiseks, et saada tugevamaid signaale

• MRC algoritm keskendub kõrgeima SNR-tasemega signaalile; siiski võib see kombineerida ka mür### MU-MIMO Kaadrid ja Kinnitused

• Kui kasutajaseadmed on piisavalt eraldatud, peaks kiiremoodustatud signaal ettenähtud kasutajale olema tugev ja teiste kasutajate poolt vastu võetavad signaalid peaksid olema nullised või oluliselt nõrgemad.

• Pärast AP poolt multikasutajakaadri edastamist, peab iga kliendijaam oma kaadri kinnitama.

MU-MIMO Tehnoloogia

• MU-MIMO kasutatakse ainult AP poolt kliendi poole.
• Kuna iga 802.11ac kaader on A-MPDU kaader, kontrollitakse kõigi üksikute MPDU-de kohaletoimetamist Block ACK abil.
• Kui Block ACK on kohustuslik, saadab AP kasutajale BAR-kaadri, mis sellele vastab vastab Block ACK saatmisega.

MU-MIMO Rakendamine

• MU-MIMO võimalused võeti kasutusele teise põlvkonna 802.11ac pöörduspunktides.
• Praegu on MU-MIMO tehnoloogia laialdane kasutamine haruldane.
• MU-MIMO nõuab ruumhajusust (Space Diversity) ja piisavalt suurt füüsilist vahemaa klientide vahel.
• Enamiku tänapäevaseid Wi-Fi juurutusi ettevõtetes on aga pigem suure kasutajate tihedusega, mis ei soodusta MU-MIMO talitlust.
• MU-MIMO nõuab edastuskiire moodustamist (TxBF), mis nõuab kanalihäälestuskaadrite kasutamist.

Here are the study notes in Estonian:

• Wi-Fi Standardid*
• 802.11a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac on Wi-Fi standardid
• Need standardid määratlevad Wi-Fi võrgu omadusi ja võimalusi
• *Raadio### Füüsiline kiht
• MPDU (802.11 kaader) saadetakse kihilt 2 alla füüsilisele kihile, lisatakse MPDU-le preambul ja PHY päis
• See loob nn füüsilise kihi koonduvusprotseduuri protokolli andmeüksuse (PPDU)
• Preambuli peamine eesmärk on kasutada bitte, et sünkroniseerida edastusi füüsilisel kihil kahe 802.11 raadio vahel
• PHY päise peamine eesmärk on kasutada signaalivälja, et näidata, kui kaua kulub 802.11 kaadri edastamiseks

PPDU struktuurid

• NON-HT PPDU: preambul koosneb varasematest lühikestest ja pikkatest treeningsümboleid, päis sisaldab signaalivälja, mis näitab aega, mis on vajalik NON-HT PPDU kasuliku koormuse edastamiseks
• HT MIXED PPDU: preambul sisaldab_NON-HT treeningsümboleid ja pärandsignaali välja, HT teave sisaldab HT-SIG ja HT treeningsümboleid
• VHT PPDU: preambul ühildub nii varasemate raadiotega 802.11a/g kui ka 802.11n raadiotega

Kaadri agregatsioon

• Kaadri agregatsioon: meetod mitme kaadri ühendamiseks üheks kaadriedastuseks
• A-MSDU (MAC-teenuse agregatsiooniks): kaadri liitmise meetod, mis vähendab fikseeritud MAC-kihi liiasust
• A-MPDU (MAC-protokolli agregatsiooniks): kaadri liitmise meetod, mis vähendab kaadri liiasust ja nõuab ainult ühte ACK-plokki

ACK ja Block ACK

• ACK (kättetoimetamisinfo): kõigile 802.11 unicast-kaadritele kättetoimetamisinfo haldamiseks
• Block ACK: plokkide kinnitusi on vaja ka selleks, et katta mitu MPDU-d, mis on koondatud ühte A-MPDU edastusse

Modulatsiooni- ja kodeerimisskeemid (MCS)

• 802.11n (HT) defines 77 different modulation and coding schemes (MCS)
• Each MCS is a combination of modulation type, coding rate, number of spatial streams, and channel width
• 20 MHz HT channels have 8 mandatory MCS indices
• 40 MHz HT channels have 16 MCS indices

802.11ac (VHT)

• 802.11ac defines 10 modulation and coding schemes (MCS)
• MCS indices range from 0 to 9
• Each MCS is a combination of modulation type, coding rate, number of spatial streams, and channel width
• 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, and 160 MHz channel widths are supported

Andmeedastuskiirused (Throughput)

• The throughput of a channel depends on the MCS, channel width, and number of spatial streams
• The maximum throughput of 802.11ac is 6933 Mbit/s
• The throughput of a channel can be calculated by multiplying the MCS throughput by the number of spatial streams and channel width

HT/VHT kaitsemehhanismid

• 802.11n/ac devices require backward compatibility with 802.11a/b/g devices
• HT/VHT protection mechanisms are used to ensure coexistence with 802.11a/b/g devices
• There are four HT protection modes: Greenfield mode, HT non-member protection mode, HT 20 MHz protection mode, and NON-HT mixed mode

Wi-Fi CERTIFIED n ja ac

• Wi-Fi Alliance offers certification programs for 802.11n and 802.11ac devices
• Devices are tested for conformance to the standard and interoperability with other devices
• Wi-Fi CERTIFIED n devices support up to 4 spatial streams and 40 MHz channels
• Wi-Fi CERTIFIED ac devices support up to 8 spatial streams and 160 MHz channels

Wi-Fi tehnoloogiad 802.11n ja 802.11ac, nende eesmärgid ja võimalused. Algne eesmärk oli suurendada andmeedastuskiirusi ja läbilaskevõimet.