Alles over WiFi: klaar voor 802.11ax

26 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. De principes van draadloze datatransmissie
  3. 3. Kanalen
  4. 4. Onbereikbare snelheden
  5. 5. Wifi: in den beginne
  6. 6. 802.11ac
  7. 7. De toekomst van wifi
  8. 8. Reacties

Inleiding

We staan aan de vooravond van de introductie van een nieuwe wifi-standaard: 802.11ax belooft meer snelheid voor onze almaar toenemende honger naar draadloze verbindingen. Om ervoor te zorgen dat je helemaal klaar bent voor deze nieuwe standaard vertellen we je niet alleen wat deze gaat inhouden, maar ook hoe netwerktechniek hierheen is geëvolueerd.

We gebruiken het allemaal en als het niet werkt zijn de gevolgen en irritaties niet te overzien: wifi is sinds de conceptie in de jaren ’90 van de vorige eeuw bezig aan een onstuitbare opmars. Naast steeds bredere toepassing hebben we ook verbluffende technische vooruitgang gezien. Geen van beide aspecten lijkt binnenkort zijn einde te bereiken.

Aan de basis van het succes ligt, naast de praktische toepasbaarheid, het gebruik van een vrij toegankelijk deel (2,4 GHz en 5 GHz) van het draadloze frequentiespectrum, waarbinnen internationale standaarden garanderen dat hiervoor gecertificeerde apparaten ongeacht de herkomst onderling kunnen communiceren én dat opeenvolgende generaties terugwaarts compatibel zijn.

Het formuleren van dergelijke standaarden valt toe aan het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), waar de Wi-Fi Alliance producten op basis van testdata certificeert. De netwerkstandaarden hebben een aanduiding die begint met 802.11, gevolgd door een of meer letters. De huidige wifi-versie is 802.11ac, opvolger 802.11ax staat om de hoek. Voordat we daarop ingaan, geven we je eerst een crash course in de werking van (draadloze) netwerken, zodat de veranderingen die de nieuwe standaard gaat brengen, duidelijk zijn.

ISO’s OSI-model

De IEEE en Wi-Fi Alliance mogen de household names zijn als het op wifi aankomt, als we het over de basis van netwerken hebben moeten we zeker nog een andere organisatie noemen. In het Zwitserse Genève treffen we naast tal van internationale NGO’s met de meest uiteenlopende aspiraties, ook de International Organization for Standardization. Deze organisatie legt zich toe op het formuleren van internationale standaarden, waaronder voor netwerken. De ISO heeft voor datacommunicatiestandaarden een referentiemodel met de naam Open Systems Interconnection Model (OSI-model), bestaande uit zeven verschillende lagen: 1. Fysieke laag, 2. Datalink-laag, 3. Netwerk-laag, 4. Transport-laag, 5. Sessie-laag, 6. Presentatie-laag, 7. Toepassings-laag.

In de fysieke laag bestaat data uit elektrische signalen die worden vertaald naar de nullen en enen van het binaire stelsel. Wanneer dergelijke bits van het ene naar het andere apparaat in een netwerk getransporteerd moeten worden, worden in de datalink laag op basis van unieke mac-adressen het vertrekpunt en de eindbestemming van de data bepaald.

Voordat de uitwisseling van informatie tussen twee mac-adressen kan plaatsvinden moet er een route (vandaar router) worden uitgestippeld. Dit vindt plaats in de derde laag van het OSI-model: de netwerk-laag. De transport-laag verzorgt vervolgens het daadwerkelijke vervoer van de data en dat dit op correcte wijze gebeurt. De connectie tussen twee netwerkapparaten die daarmee uiteindelijk tot stand wordt gebracht, wordt onderhouden en wanneer passend beëindigd in de sessie-laag.

De communicatie die de dialoog tussen beide apparaten heeft opgeleverd wordt vervolgens vertaald in de presentatie-laag, van waaruit de data ten slotte wordt aangeleverd aan de zevende en laatste laag. In deze toepassings-laag heeft de data de uiteindelijke en voor mensen herkenbare verschijning gekregen, bijvoorbeeld als een stuk tekst of videobeelden.

De principes van draadloze datatransmissie

Alles wat je doet via een draadloze verbinding, van het checken van je mail, het luisteren naar streaming muziek of het voeren van een telefoongesprek, ze hebben met elkaar gemeen dat ze alle in essentie een vorm behelzen van draadloze uitwisseling van informatie, door de atmosfeer waarin we leven. Dit is mogelijk door het fenomeen van pulserende energie, ook wel golven genoemd: een beweging, die ontstaat na een verstoring van een veld. Denk aan het gooien van een steen in een vijver waar, nadat de steen het wateroppervlak raakt, onmiddellijk golven ontstaan die vanaf de plek van impact in alle richtingen zullen bewegen.

Bij de draadloze uitwisseling van informatie is een specifiek soort golven van toepassing; elektromagnetische golven. Om een dergelijke golf te kunnen begrijpen zijn twee zaken van belang. Ten eerste de grootte of sterkte van de golf, die wordt bepaald door de grootste afwijking ten opzichte van het neutrale middelpunt, ook wel aangeduid als amplitude (A). Deze afwijking geldt bij een golf vanaf het midden zowel naar boven (positief) als naar beneden (negatief).  De tweede factor die van belang is, is de frequentie. De frequentie is niets anders dan het aantal volledige bewegingen die een golf maakt, gekoppeld aan een bepaalde tijdseenheid. Hier geldt dus dat hoe meer trillingen, hoe hoger de frequentie.     

Alle draadloze communicatie begint met een signaal met een vaste frequentie (lees: vast aantal trillingen per seconde) en een vaste amplitude (lees: de sterkte van het signaal). Data kan in de basis verstuurd worden door juist die frequentie of de amplitude in tijd te laten variëren. We spreken dan over Amplitude Modulation (AM) en Frequency Modulation (FM) die we allemaal kennen van de radiogolven waar we op afstemmen als we wat muziek uit de ether willen horen.


De evolutie van wifi

OFDM & QAM

Bij de huidige wifi-standaard 802.11ac worden beide vormen van modulatie toegepast. Deze zijn van essentieel belang om zoveel mogelijk data via een frequentie te versturen: orthogonal frequency division modulation (OFDM) en quadrature amplitude modulation (QAM). Ofdm, dat ook al beschikbaar was bij 802.11n, zorgt ervoor dat een signaal minder storingsgevoelig, is door binnen een frequentiegebied verschillende draaggolven met een zeer nauwkeurig bereik te formuleren, die vervolgens weer gebundeld kunnen worden.

De modulatietechniek qam op haar beurt is in wezen een combinatie van een vorm van amplitude- en fase-modulatie. Hierbij worden losse bits in groepjes verstuurd op de draaggolf. Elk bitgroepje neemt minder ruimte in dan de afzonderlijke bits zouden doen, en heeft ter identificatie een unieke combinatie van amplitude en fase op een bepaalde frequentie, op basis waarvan de data kan worden terugvertaald tot individuele bits. Zodoende kunnen per saldo meer bits over dezelfde bandbreedte worden vervoerd, al vereist dit (overigens net als ofdm) meer nauwkeurigheid en dus meer rekenkracht.

De informatie die met deze vormen van modulatie op de draaggolf geplaatst wordt, wordt zoals we eerder hebben gezien omgezet naar reeksen van bits. De ontvanger aan de andere kant vertaalt deze reeksen met behulp van het TCP/IP protocol terug tot de informatie die jij als gebruiker uiteindelijk op een scherm ziet, bijvoorbeeld een e-mail van een oude vriend of een video review op Hardware.Info.  

Kanalen

Zoals we hebben vastgesteld maakt een wifi-netwerk gebruik van radiogolven die worden uitgezonden op de 2,4 en 5 GHz band. Elke van deze banden bevat een aantal nabijgelegen frequenties (band en frequentie worden vaak door elkaar gebruikt, al is dit technisch niet juist) die we aanduiden als kanalen. Per regio zijn hierin verschillen, maar ook voldoende overeenkomende delen dat gecertificeerde apparatuur wereldwijd moet werken. Voor Nederland en de meeste Europese landen bevat de 5 GHz-frequentie 19 kanalen van elk 20 MHz breed die elkaar niet overlappen, terwijl de 2,4 GHz band is opgebouwd uit 13 kanalen van dezelfde breedte, die elkaar deels overlappen (met uitzondering van kanaal 1, 6 en 11).


De kanalen binnen de 2,4 GHz band overlappen grotendeels.

Wanneer je een draadloos netwerk creëert, kiest je router een kanaal voor alle datatransmissies tussen je router, accespoint(s) en clients. Elk kanaal heeft een beperkte bandbreedte, die bepaalt hoeveel data er tegelijkertijd verzonden kan worden. De minimale kanaalbreedte is 20 MHz, waarop doorgaans de stabielste verbinding mogelijk is, met als keerzijde dat de hoeveelheid data die hierover getransporteerd kan worden beperkt is.

Channel bonding

Sinds de 802.11n standaard is het mogelijk om kanalen te combineren (channel bonding). Zo kunnen de bandbreedte en zodoende de hoeveelheid data per tijdseenheid toenemen. We schreven hier eerder een artikel over, dat je via deze link kunt nalezen. In het kort komt het er op neer, dat hoe breder je samengestelde kanaal is, hoe minder uitwijkmogelijkheden er zijn als er bijvoorbeeld sprake is van storing of een opstopping. Immers, de 5 GHz band biedt 19 kanalen van 20 MHz, of 9 kanalen van 40 Mhz, 5 kanalen van 80 MHz of 2 kanalen 160 MHz. Bovendien zoekt vrijwel elke router automatisch naar een kanaal waar het zo min mogelijk storing van andere apparaten vindt en dit wordt uiteraard ingewikkelder naarmate de beschikbare ruimte, oftewel de bundeling van frequenties, uit minder afzonderlijke delen, oftewel bredere kanalen, bestaat.


Kanalen van 160 MHz breed klinken mooi, maar zijn in elk geval in Nederland in de praktijk niet bruikbaar.

Daarbij bevindt een deel van de frequentiegebieden waar de eerder genoemde 19 kanalen te vinden zijn zich in een niet-exclusief deel van het spectrum. Dit gebied wordt bijvoorbeeld ook gebruikt door radarsystemen, die voorrang hebben op wifi-netwerken van thuisgebruikers. Deze zogenaamde dynamic frequency selection (dfs) kanalen mag je gebruiken, zolang ze niet gebruikt worden voor andere zaken. Zodra je router anders detecteert, moet hij onmiddellijk het desbetreffende kanaal verlaten. Dat betekent dat als je in de eerste plaats een betrouwbaar netwerk moet hebben, je zonder de dfs-kanalen nog maar 4 kanalen van 20 MHz, 2 van 40 MHz of slechts 1 van 80 MHz overhoudt.

160 MHz vooral theoretisch

Dat maakt de beschikbaarheid van 160 MHz brede kanalen in de nieuwste variant van 802.11ac (wave 2) vooral een theoretische aangelegenheid. Zoals je op het schema op deze pagina kunt zien, is de kans op een storingsvrij kanaal met deze breedte nihil, tenzij je in een hutje op de hei woont. Om die reden staan 802.11ac routers meestal maximaal op 80 MHz ingesteld. Wij raden je van harte aan dit gewoon zo te laten staan.

Onbereikbare snelheden

Een ieder die wel eens de verpakking van een router heeft bekeken, weet dat deze vaak de meest indrukwekkende AC-getallen tonen en daarmee duizelingwekkende snelheden beloven. Wie denkt daadwerkelijk deze snelheden te kunnen halen, komt van een koude kermis thuis. De opgegeven snelheid is namelijk altijd die van de fysieke laag (phy). Deze geeft puur aan hoeveel 0’en en 1’en (bits) er verstuurd kunnen worden, zonder rekening te houden met overhead. Echter, naast de daadwerkelijk informatie die je wilt versturen, is er wel degelijk sprake van overhead, zoals voor automatische foutcorrectie. De bandbreedte die je overhoudt zonder deze overhead is de MAC Throughput, die vaak wordt afgeleid door ongeveer tweederde deel van de phy rate te nemen.

De snelheid op de doos haal je niet, die kan je beter door twee delen.

Is tweederde van wat op de doos staat dan de snelheid die je mag verwachten van je wifi-verbinding? Nee, het ligt wederom iets genuanceerder. In de basis is de MAC Throughput de bandbreedte die daadwerkelijk beschikbaar is voor datacommunicatie, maar ook hier is er sprake van overhead, zoals voor het gebruikte communicatieprotocol (bijvoorbeeld tcp/ip) en software. Ervan uitgaande dat de MAC Throughput in het beste geval tweederde deel van de phy throughput is, zal er in de praktijk ongeveer de helft van de bandbreedte van die fysieke laag daadwerkelijk overblijven. Kortom, de snelheid op de doos haal je niet, die kan je beter door twee delen. Toch is er iets voor te zeggen dat fabrikanten deze aanduiding gebruiken, het is namelijk het enige onderdeel van de complexe vergelijking die de uiteindelijke doorvoersnelheid oplevert, die niet afhankelijk is van externe factoren. De mate van storing en overhead zullen per locatie en toepassing verschillen. In die zin biedt de ‘AC-klasse’ wel een basis voor een eerlijke vergelijking.

Creatief boekhouden

Dubieuzer is een andere praktijk van de fabrikanten: afgezien van het feit dat de gespecificeerde snelheid uitgaat van een volstrekt theoretisch getal, is het getoonde getal ook nog eens het resultaat van een ingenieuze optelsom in de categorie creatief boekhouden. Dat is namelijk afgeleid uit de totale snelheid die alle beschikbare datastromen, met een optimale kanaalbreedte en modulatie bij elkaar genomen, in theorie zouden moeten kunnen halen. Uiteraard tellen de fabrikanten ook de bandbreedtes van de 2,4 GHz en 5 GHz frequenties bij elkaar op, ook al maakt geen client op beide gelijktijdig verbinding.

De zwakste schakel

In de praktijk ben je natuurlijk altijd afhankelijk van de zwakste schakel en dat is vrijwel altijd de client. Heb je een smartphone met 1 antenne en ondersteuning voor 802.11ac, dan kan deze in combinatie met een 802.11ac router een snelheid van niet meer dan 433 Mbit/s halen. Dat is de maximale snelheid van een 1x1:1 (1 zendantenne, 1 ontvangstantenne, 1 datastroom) verbinding op 5 GHz (802.11ac) is. Ook al biedt je router ondersteuning voor een 3x3:3 configuratie (3 zendantennes, 3 ontvangstantennes en 3 datastromen), je verbinding met de smartphone zal nooit meer dan 433 Mbit/s halen. Op de doos van een dergelijke router zal je echter hele andere getallen zien staan, die refereren aan de eerder genoemde totale theoretische snelheid. 

Een klasse apart

Uitgaande van de standaard kanaalbreedte van 80 MHz biedt een 802.11ac router met één antenne (1x1) een maximale doorvoersnelheid van 433 Mbit/s. Een 2x2 router komt zodoende op 866 Mbit/s, 3x3 op 1300 Mbit/s en 4x4 op 1733 Mbits. Sommige fabrikanten ronden de getallen naar boven af op 450, 900, 1300 en 1750 Mbit/s. Zoals in het artikel beschreven zijn er fabrikanten die de snelheid op 2,4 GHz erbij optellen. Bij 802.11n kun je per antenne 150 Mbit/s behalen. Met 3x3 kom je dan op 450 Mbit/s en opgeteld bij de 1300 Mbit/s van een 3x3 802.11ac router kom je dan uiteindelijk uit op 1750 Mbit/s; vandaar dat 3x3 routers meestal als ‘AC1750’ worden aangeprezen.

Met 4x4 kun je maximaal 600 Mbit/s over 802.11n bewerkstelligen. 600 + 1733 = 2333 Mbit/s. Na wat creatieve afronding voldoende reden voor fabrikanten om dergelijke routers het predicaat ‘AC2400’ te geven. Kom je een ‘AC3200’ tegen? Dan heb je te maken met een tri-band router met twee 3x3 5 GHz radio’s en ziet de som er als volgt uit: 600 Mbit/s (2,4 GHz) + 1300 Mbit/s (5 GHz radio 1) + 1300 Mbit/s (5 GHz radio 2) = 3200 Mbit/s. De hoogste AC-klasse die we in de praktijk tegenkomen is “AC5300”. Deze routers maken gebruik van speciale Qualcomm-chips die dankzij niet-standaard encodering meer bits over dezelfde bandbreedte kunnen transporteren. Aangezien er vrijwel geen clients zijn die dit ondersteunen, heb je hier in de praktijk weinig aan. Er wordt bij dergelijke routers een zuiver theoretische 1000 Mbit/s op 2,4 GHz beloofd, en 2166 Mbit/s in plaats van 1733 Mbit/s op 5 GHz. Aangezien dit ook weer tri-band routers zijn, kom je hier dan uit op 1000 + 2166 + 2166 = 5332 Mbit/s, wat voor de verandering eens naar onder afgerond wordt tot AC5300.

Wifi: in den beginne

Zoals wel vaker het geval is, is het lastig om een specifiek moment aan te wijzen waarop een set ideeën voor het eerst het levenslicht zag. Voor wifi is dat niet anders; vaak vallen de namen van de ontdekker van radiogolven Heinrich Hertz (1887) en de uitvinder van de radio Guglielmo Marconi (1896). Niet vaak genoeg wordt Hedy Lamarr genoemd, de Amerikaanse actrice en uitvinder die in 1940 aan de wieg stond van concepten als spread spectrum en frequency hopping. Via ALOHAnet (1971) en het vrijgeven van de frequenties 900 MHz, 2,4 GHz en 5,8 GHz door de Amerikaanse FCC in 1985 komen we aan bij de rol van de Nederlander Cees Links, die in de vroege jaren ’90 in Nieuwegein onder de vlag van het Amerikaanse NCR aan de wieg stond van één van de eerste draadloze netwerken - voor een draadloos kassasysteem met snelheden tussen de 1 en 2 Mbit/s. Hoe het ook zij, de eerste standaard voor draadloze netwerken werd in 1997 vastgelegd en kennen we als 802.11-1997, ook wel bekend als 802.11 legacy.

De originele standaard voor wifi werd in 1999 uitgebreid met de 802.11b, waarmee op 2,4 GHz snelheden van zo’n 11 Mbit/s over een afstand van iets meer dan 30 meter gehaald werden. In hetzelfde jaar werd voor de 5 GHz band de 802.11a standaard geaccordeerd, waarmee theoretische snelheden van 54 Mbit/s mogelijk werden. Deze had als nadelen dat het bereik meestal beperkt was tot directe line of sight en afwezigheid van compatibiliteit met 802.11b apparaten.


De Linksys WRT54GL is een iconische 802.11g router.

2003 bracht een grote vooruitgang met de goedkeuring van de 802.11g standaard door de IEEE. Deze standaard werkte net als 802.11b op 2,4 GHz, maar beloofde theoretische snelheden van 54 Mbit/s, zonder de nadelen van een ernstig beperkt bereik. Wel kon en kan het opereren op de 2,4 GHz frequentie last ondervinden van storing door andere apparatuur, zoals magnetrons, draadloze telefoons en Bluetooth devices.

MIMO

Na een door juridische geschillen moeizaam traject werd in 2009 de 802.11n opvolger gecertificeerd – feitelijk waren apparaten die hieraan voldeden als sinds 2007 te koop. Deze werkten zowel op de 2,4 als de 5 GHz band, met aanmerkelijk hogere snelheden dankzij de introductie van multiple input multiple output (MIMO), 64-QAM en het opschroeven van zowel de kanaalbreedte als het aantal kanalen. In theorie was 600 Mbit/s mogelijk, maar aanvankelijk leverden de meeste routers de helft hiervan; pas kort voor introductie van 802.11ac verschenen routers met 450 Mbit/s op de markt.

De huidige en vooralsnog laatste standaard werd in 2013 vastgelegd, onder de naam 802.11ac (wave 1). Deze kreeg een vervolg in 2015 met 802.11ac (wave 2), waarin multi-user mimo werd opgenomen. De AC-standaard opereert uitsluitend op de 5 GHz-band. Hierna gaan we in meer detail in op de verbeteringen die 802.11ac met zich mee bracht.

802.11ac

We hebben gezien dat met de opeenvolgende standaarden voor wifi de (theoretische) snelheden van wifi-netwerken een steil stijgende lijn laten zien. Dat is niet in de laatste plaats te danken aan de verbeterde hardware die we kunnen gebruiken voor het verzenden en ontvangen van data. De oude 802.11a/b/g apparatuur gebruikte hiervoor een simpele constructie, waar een enkele zendantenne een signaal verstuurde naar een enkele ontvangstantenne, oftewel single input, single output (siso).

Si, so, su, mu, mi en mo

Met 802.11n kwam een manier beschikbaar om dit proces te verfijnen waarbij elke zendantenne een signaal met data - ook wel een stream genoemd - kan versturen naar meerdere ontvangststations, we spreken dan ook van multiple input, multiple output (mimo). Mimo kan op twee manieren een bijdrage leveren aan je wifi-netwerk. In de eerste plaats kan mimo de doorvoersnelheid verhogen door elke stream unieke informatie te laten versturen (Spatial Multiplexing), waardoor de capaciteit sterk toeneemt: door data met twee antennes te versturen kan de maximale doorvoersnelheid verdubbelen. 802.11n en ac ondersteunen gelijktijdige communicatie door maximaal vier antennes en bij 802.11ax zullen dit er maar liefst acht zijn. Mimo kan daarnaast worden ingezet om de betrouwbaarheid van het netwerk te vergroten, door juist via meerdere streams dezelfde data te versturen (Space Time Block Coding), waarbij de kans dat in ieder geval één set data correct binnenkomt aanzienlijk groter wordt.

De voorlopig laatste stap voorwaarts in de toepassing van mimo is de toevoeging van multi user, multiple input multiple output (mu-mimo) als onderdeel van 802.11ac wave 2. Bij 802.11ac (wave 1) was een router al in staat om met meerdere apparaten te communiceren, maar per toebeurt: single user, multiple input multiple output (su-mimo). Dat elke client op zijn beurt moest wachten kostte onvermijdelijk tijd, en is een van de redenen waardoor gebruikers een wifi-verbinding als langzaam kunnen ervaren.

Met de implementatie van mu-mimo is het nu mogelijk voor hiervoor geschikte routers om tegelijkertijd met meerdere apparaten te communiceren. Hiervoor is ook ondersteuning aan de client-kant vereist. Het aantal clients met mu-mimo is nog relatief beperkt, maar groeit gestaag. Je profiteert natuurlijk al als je slechts enkele mu-mimo clients hebt, die de wachtrij voor je su-mimo apparaten verkorten.


Hier zie je niet alleen de belangrijkste 802.11 standaarden, maar ook de correlatie tussen toepassing, frequentie en bereik.

Radio verbeteringen

Een andere benadering om storing tegen te gaan en meer clients te bedienen is tri-bandtechnologie. Waar een normale dual-band router twee netwerken uitzendt (één op 2,4 GHz en één op 5 GHz) voegt een tri-band router hier een extra 5 GHz radio aan toe. Een tri-band router zorgt er automatisch voor dat de aangesloten ac-clients verbinding maken met het beste (lees: minst bezette) signaal, een techniek die meestal als smart connect wordt aangeduid. Dit lijkt in de basis sterk op de automatische verdeling van clients over de 2,4 en 5 GHz banden – wat dual-band routers ook doen – en we kennen onder de naam band steering.

De 5 GHz-band biedt een aantal duidelijke voordelen ten opzichte van 2,4 GHz. Ten eerste is de 5 GHz frequentie (nog) veel minder druk bezet dan 2,4 GHz, waar ook allerlei huishoudelijke apparaten zoals telefoons en magnetrons op uitzenden. Bovendien bestaat de 5 GHz frequentie uit meer, bredere en niet-overlappende kanalen, waardoor er veel hogere snelheden mogelijk zijn – denk aan verschillen in orde van grootte tussen 600 Mbit/s (2,4 GHz) en 1300 Mbit/s (5 GHz). Tenslotte is een nadeel van 5 GHz ook een voordeel: de hogere frequentie heeft een kleiner bereik dan 2,4 GHz, waardoor apparaten die verder van elkaar verwijderd zijn (lees: bij de buren staan) elkaar minder snel in de weg zitten.

Aan de andere kant is het beperktere bereik natuurlijk ook een nadeel, omdat clients minder ver van de router kunnen worden geplaatst en obstakels zoals muren een grotere negatieve invloed hebben op de reikwijdte van het signaal. Aangezien de zendsterkte van draadloze apparatuur gebonden is aan een wettelijk vastgelegd maximum, moet er om dit obstakel te ondervangen verder gekeken worden dan simpelweg de ‘kraan’ verder opendraaien.

Beamforming

Dat gebeurt sinds 802.11ac met een techniek die ook wel beamforming wordt genoemd. Hierbij wordt er vooraf een ideale route vastgesteld voor het signaal dat door de zendantenne naar de ontvangstantenne wordt gestuurd, waar voorheen elk signaal doelloos alle kanten op werd verzonden in de hoop ergens een antenne tegen het lijf te lopen. Dankzij beamforming kan de beschikbare signaalsterkte dus efficiënter worden ingezet, wat in theorie moet leiden tot een betrouwbaarder en verder reikend signaal. 

Naast de voordelen van de 5 GHz band boven de 2,4 GHz band betekent een extra 5 GHz signaal dat de kans op storingen en vol raken van het netwerk drastisch afneemt. Bovendien is in tegenstelling tot bij mu-mimo, geen aparte ondersteuning van de client vereist; elk apparaat met ac-ondersteuning aan boord kan profiteren van tri-bandtechnologie. Natuurlijk is het wel zo dat de voordelen pas merkbaar worden wanneer je meer clients met veeleisende aansluitingen gebruikt.

De toekomst van wifi

De opvolger van 802.11ac zal 802.11ax heten, en niet, zoals je wellicht zou denken als je de routermarkt een beetje volgt, 802.11ad. Hoewel deze standaard, ook wel bekend als WiGig extreme snelheden belooft van wel 7 Gbit/s op de 60 GHz band, is het bereik beperkt tot enkele meters; bovendien kan het signaal niet door muren of plafonds heen, wat het vanuit praktisch oogpunt ongeschikt maakt voor de gemiddelde consument die niet staat te springen om in elke afzonderlijke ruimte een accespoint op te hangen.

802.11ad: voor VR

802.11ad wordt op dit moment verder ontwikkeld voor zaken als draadloze docking en het aansturen van VR-headsets, waarbij zender en ontvanger zich op zeer korte afstand van elkaar bevinden. De huidige verwachting is dat 802.11ad in combinatie met de Chinese variant (802.11aj) zal leiden tot een nieuwe standaard, 802.11ay, waarmee duizelingwekkende snelheden tot 20 Gb/s (!) mogelijk moeten zijn. Een definitieve versie hiervan wordt echter niet eerder dan eind 2019 verwacht. In de tussentijd kan ondersteuning voor 802.11ad bij routers en clients bovendien, zoals Lionel Paris van Netgear in een interview bij Hardware.Info TV al zei, voor specifieke doeleinden een prima aanvulling zijn op 802.11ax.

802.11ax beloftes

Natuurlijk willen we altijd meer snelheid, maar de betrouwbaarheid van de verbinding is minstens zo belangrijk in onze volle draadloze netwerkomgevingen. Dat betekent dat zaken als het beperken van storingsgevoeligheid en steeds meer apparaten tegelijkertijd te woord kunnen staan hoog op de agenda staan. De aankomende 802.11ax standaard belooft op al deze onderdelen een aanzienlijke vooruitgang te zullen gaan bewerkstelligen, met meer snelheid, voor meer apparaten en met een groter bereik. 802.11ax zal net als bij 802.11n het geval was gaan werken op zowel de 2,4 als de 5 GHz band. De nieuwe standaard zal ondersteuning bieden voor orthogonal frequency division multiple access (ofdma), een techniek die we al kennen van de LTE-standaard (4G). Hiermee kunnen meerdere apparaten gebruik maken van één specifiek frequentiekanaal als ze slechts weinig data verbruiken, waardoor de kans op storing fors afneemt.


Asus kondigde als eerste fabrikant op IFA in Berlijn al een 802.11ax router aan.

Verder zal 802.11ax standaard gebruik maken van mu-mimo, waar dit bij 802.11ac nog optioneel was, en bovendien zowel voor de down- als uploadlink. Ook wordt de gebruikte qam-techniek behoorlijk opgeschroefd van de 256-qam die we bij 802.11ac treffen naar 1024-qam bij ax (1024-qam wordt al toegepast bij AC-routers, maar nu nog niet gestandaardiseerd onder namen als TurboQAM en NitroQAM). Daar komt bij dat het aantal spatial streams wordt verviervoudigd naar een totaal van 12 datastromen, waarvan vier op 2,4 GHz en acht op 5 GHz. Zodoende zullen er theoretische snelheden mogelijk zijn tussen de 600 Mbit/s (1 stream op 80 Mhz) tot ruim 9600 Mbit/s (8 streams op 160 MHz).


D-Link presenteerde op de afgelopen CES in Las Vegas haar eerste 802.11ax router.

Bij al deze opgevoerde snelheden is ook de energiezuinigheid niet vergeten. In 802.11ax is een techniek opgenomen die target wait time heet en onnodige communicatie zoveel mogelijk moet beperken. Daardoor zal de accu van bijvoorbeeld een smartphone minder belast worden en langer kunnen meegaan.

Daar zullen we overigens nog wel even op moeten wachten. Hoewel diverse chip- en router fabrikanten op IFA 2017 en CES 2018 ax-producten aankondigden, is de verwachting dat we de eerste 802.11ax routers niet voor het einde van dit jaar hoeven te verwachten en dat het standaardiseringproces van de IEEE vermoedelijk pas eind 2019 is afgerond. Nog even geduld dus, maar we hebben wel iets om naar uit te kijken.

0
*