802.11ac Wave 2: Transmit beamforming en multi-user MIMO

De nieuwste Wi-Fi technologie 802.11ac Wave 2 is op de markt. Nieuwe functionaliteiten binnen deze Wi-Fi standaard zijn transmit beamforming (TxBF) en Multi-User MIMO (MU-MIMO). TxBF en MU-MIMO zorgen voor een betere netwerkcapaciteit en versterkt het Wi-Fi signaal.

Transmit Beamforming

TxBF blijft een optie binnen 802.11ac maar is essentieel voor MU-MIMO waar Wave 2 ondersteuning aan biedt. TxBF stelt access points in staat om het Wi-Fi signaal naar de client te sturen door gebruik te maken van signal processing techniques op het baseband chip level. TxBF vereist feedback van de client zodat het access point de transmissies voor meerdere chains kan synchroniseren zodat ze uiteindelijk in de fase komen waarin ze worden ontvangen.

Afhankelijk van het aantal transmit chains die beschikbaar zijn kan TxBT een signaal uitzenden tot 3 of 4dB in ideale omstandigheden. Met toevoeging van BeamFlex wordt het signaal nog verder verbeterd.

Met TxBF, zendt het 802.11ac access point een test transmissie uit naar het dichtstbijzijnde apparaat. Vervolgens reageert het apparaat hierop met specifieke statistieken over de signaalsterkte. Deze feedback wordt gebruikt door het AP om te bepalen en/of hoe het Wi-Fi signaal via verschillende antennes wordt verzonden. Met TxBF worden alle antennes bij het proces gebruikt.

Het kan vergeleken worden met het gooien van twee stenen in een vijver. Wanneer de stenen (antennes) het water (client) raken ontstaan er golven in verschillende richtingen in het water. Waar deze golven samenkomen, ontstaan een grotere(sterkere) golf (signaal). Wanneer je de stenen op verschillende momenten in de vijver gooit, veranderd de locatie van de grotere golf.

Het signaal wat voortkomt uit de antennes wordt door middel van TxBF naar de locatie van de client gestuurd. Dit zorgt voor een sterker en duidelijker signaal aan de client, client higher signal-to-noise ratio (SNR). Wat belangrijk is, is dat dat de client het juiste signaal kan ontvangen wat voor hen bestemd is. TxBF doet iets soortgelijk naar noise-canceling headphones: het veranderd de fasering van het signaal door middel van het maken van nullen (of wat ook wel ‘ notches’ in het RF wave patroon wordt genoemd). Dit zorgt ervoor dat andere clients het signaal niet ontvangen. Hierdoor wordt de radio noise en interferentie verminderd zodat de gebruiker het signaal ontvangt van voor hen is gecreëerd, wat zorgt voor een hogere SNR.

MIMO

MIMO, voor multiple input multiple output, was geïntroduceerd in 802.11n. Het voegde multiple transmissies en receive antennes toe aan beide zijde van de radioverbinding. De chipset verzendt informatie in twee of meerdere spatial streams, elke transmissie via een afzonderlijke antenne. De corresponderende antennes op de ontvangende radio verzameld alle signalen die ontvangen worden van verschillende wegen en op verschillende tijden, waarna de RF chipset ze combineert zodat de ontvanger het signaal ontvangt.

MIMO zorgt ervoor dat de informatie snel een eenvoudig verzonden kan worden naar de client. Hoe eenvoudiger het is voor apparaten om de signalen te herkennen, hoe meer data er verzonden kan worden. Tot aan nu konden Wi-Fi access points alleen met één client per keer communiceren. Met Wave 2 is het nu mogelijk met meerdere clients tegelijk te communiceren.

MU-MIMO en RF efficiency

MU-MIMO staat voor Multi-User MIMO, een nieuwe eigenschap binnen 802.11ac Wave 2. Met MU-MIMO kunnen dezelfde 4×4:4 access points met elkaar praten op hetzelfde moment naar drie of vier MU-MIMO clients. Met MU-MIMO kan een access point nu een groter aantal concurrent clients ondersteunen. Het zorgt ervoor dat de client sneller online kan komen zodat er meer ruimte is voor andere clients om ook online te kunnen komen.

Zelf zonder MU-MIMO clients, kan een Wave 2 WLAN voordelen bieden. Het zorgt voor een verbeterde capaciteit van het netwerk waardoor meer clients kunnen worden bediend terwijl de doorvoersnelheden worden verhoogd zelf voor 802.11n (met Wave 1 access points).

Transmit beamforming is toegepast aan elk spatial stream van de access points naar de client in een MU-MIMO configuratie. Tegelijkertijd wordt het signaal geoptimaliseerd naar de target client en wordt het radio noise niveau met betrekking tot naburige clients geminimaliseerd.

De verschillende antennes in MIMO zijn fysiek gescheiden en het signaal van de antennes wordt verzonden via verschillende wegen. Met de spatial stream mengt het signaal zich in de lucht op hun weg naar de ontvangende antennes. Dit zorgt voor een goede Wi-Fi performance.

Het toevoegen van MU-MIMO met Smart Antennes

Ruckus adaptive directional antenna technology, ook wel BeamFlex, is anders dan beamforming. Deze technologie zorgt ervoor dat met MU-MIMO de antennes de aparte spatial streams kunnen verzenden naar de clients.