Piąta generacja sieci bezprzewodowych: IEEE 802.11ac czyli Gigabit WiFi

Dynamiczne zarządzanie przepustowością

Ze względu na to, ze w pasmo 5 GHz jest podzielone na wiele niezachodzących na siebie 20 MHz kanałów, jednym z podstawowych mechanizmów minimalizowania interferencji dla sieci 802.11a/n korzystających z kanałów o szerokości 20 lub 40 MHz jest wybór nieużywanego kanału. Pozwala to unikać się nawzajem sieciom znajdującym się w swoim zasięgu. Z tylko czterema dostępnymi w Polsce kanałami o szerokości 80 MHz, unikanie przez taka siec 802.11ac interferencji pochodzących z sąsiadujących sieci (nawet jeśli korzystają one z 20 MHz kanałów) staje się dużo trudniejszym zadaniem. Czy oznacza to, ze wdrożenie 802.11ac oznacza mniejszą liczbę dostępnych kanałów i większe interferencje? Otóż grupa IEEE postarała się aby tak nie było.

40 MHz kanały w standardzie 802.11n są propozycja typu „wszystko albo nic” – szerokość kanału jest statycznie ustawiana w punkcie dostępowym na 20 lub 40 MHz. Standard 802.11ac pozwala natomiast na dynamiczną regulację szerokości kanału indywidualnie dla każdej transmitowanej ramki. W praktyce oznacza to, ze administrator sieci WLAN pozwala AP i klientom na transmisje w szerszym kanale jeśli oba jego 20 MHz „podkanały” są wolne. Jeśli w danej chwili część takiego szerokiego kanału jest zajęta - np. sąsiednia siec aktywnie wykorzystuje cześć szerszego kanału - a ramka musi zostać wysłana, AP lub klient po prostu wykorzystuje wolną cześć szerszego kanału. Jeśli w momencie transmisji kolejnej ramki cały kanał jest wolny – wykorzystywana jest pełna szerokość kanału.

Aby ten mechanizm mógł sprawnie działać standard 802.11ac wprowadza pojęcie kanałów podstawowych (primary) oraz podrzędnych (secondary). Każdy kanał 160 MHz składa się z dwóch 80 MHz kanałów, kanały 80 MHz to dwa połączone kanały 40 MHz które z kolei są tworzone z polaczenia dwóch kanałów 20 MHz. Jeden z tych 20 MHz „podkanałów” jest oznaczany przez administratora WLAN jako kanał podstawowy 20 MHz. Sąsiadujący z nim kanał 20 MHz jest oznaczany jako kanał podrzędny 20 MHz. Oba te kanały tworzą kanał podstawowy 40 MHz. Sąsiadujący z nim 40 MHz kanał (nie zawierający kanału podstawowego 20 MHz) jest oznaczany jest jako kanał podrzędny 40 MHz. Oba tworzą kanał podstawowy 80 MHz. Pozostała 80 MHz cześć pasma nie zawierająca głównego kanału 40 MHz to kanał podrzędny 80 MHz.

Przyjmijmy przykładową sytuacje w której szerokość kanału stacji bazowej 802.11ac została ustawiona na 160 MHz i jako podstawowy kanał 20 MHz został wybrany kanał nr 60. Sąsiadujący z nim 20 MHz kanał nr 64 staje się kanałem podrzędnym i razem z kanałem nr 60 tworzą 40 MHz kanał podstawowy. Jako ze kanał 64 jest ostatnim kanałem w tym zakresie dalsze rozszerzanie pasma odbywa się w niższych kanałach. Zgodnie z poniższym rysunkiem.

W takiej sytuacji, transmisja danych może odbywać się: tylko w 20 MHz kanale głównym, lub tylko w 40 MHz kanale głównym, lub tylko w 80 MHz kanale głównym, lub w pełnym kanale 160 MHz. Inne kombinacje nie są dozwolone.

Co ciekawe, możliwe staje się wydajne współdzielenie jednego, tego samego, np. 80 MHz kanału przez dwa różne AP działające w standardzie 802.11ac. Jeden z tych AP musi umieścić swój kanał podstawowy 20 MHz w niższym kanale 40 MHz natomiast drugi AP musi umieścić swój kanał podstawowy 20 MHz w wyższym kanale 40 MHz. W takiej sytuacji klienci 802.11ac (lub 802.11n) połączeni z pierwszym AP mogą transmitować dane w kanale 20 lub 40 MHz w tym samym czasie kiedy klienci 802.11ac (lub 802.11n) transmitują dane w kanale 20 lub 40 MHz do drugiego AP. Odbywa się to równolegle. Ponadto klienci 802.11ac maja również możliwość naprzemiennego (AP1 lub AP2) uruchomienia wyższych prędkości transmisji z wykorzystaniem pełnego 80 MHz kanału jeśli jest on cały dostępny. Przedstawia to poniższy rysunek.

Opisywana sytuacja dotyczy dwóch AP wykorzystujących ten sam 80 MHz kanał. Sytuacja będzie wyglądała analogicznie w przypadku dwóch AP wykorzystujących ten sam kanał 40 MHz lub 160 MHz.