Neste generasjon wifi-nett skal gi plass til enda flere trådløse enheter

De fleste av dagens wifi-produkter er basert på 802.11ac, men nylig lanserte brikkeprodusenten Qualcomm sine første brikker som støtter etterfølgeren til 802.11ac – en ny standard med navnet 802.11ax.

Mens man tidligere har fokusert mest på hastighet, lover 802.11ax å øke kapasiteten i det trådløse nettet slik at enda flere brukere kan koble seg opp samtidig. I denne artikkelen skal vi gå i dybden på 802.11ax.

Standarden er ikke ferdig – selv om produktene snart kommer

Den endelige 802.11ax-spesifikasjonen ventes ikke å være ferdig før i 2019, men det er ikke uvanlig at produsenter av brikkesett og trådløse rutere – spesielt i forbrukermarkedet – lanserer produkter basert på utkast til kommende standarder. Det har skjedd også med tidligere standarder som 802.11n og 802.11ac. Når standardiseringsarbeidet har kommet et stykke lanserer standardiseringsorganisasjonene (i dette tilfellet IEEE) med et utkast («draft») til standard, og det er ofte ikke mange endringer i denne før den endelige standarden publiseres.

– Det er som regel slik at det er brikkeprodusentene som driver trykket mot markedet i forbindelse med å ta i bruk ny standard, og som før vil de første draft-standard-produktene som treffer markedet være rettet mot konsumentmarkedet, forteller teknologisjef Jan Solhøy i Cisco Systems Norway til digi.no.

I teorien kan du risikere at produkter basert på ikke-endelige standarder ikke vil fungere optimalt, eller være fullstendig kompatible med produkter basert på den endelige standarden, men i praksis kan mye ordnes via fastvareoppdateringer senere etter hvert som man «finpusser» på standarden. I forbrukermarkedet er dette ofte godt nok, der fokuserer produsentene gjerne på å komme først med de nyeste og raskeste teknologiene, og det er mindre fokus på oppetid og stabilitet. I bedriftsmarkedet venter man gjerne, med god grunn, til en standard er helt ferdig og de flest «bugs» er funnet og fjernet før man tar produkter basert på standarden i bruk. På den måten kan du si at forbrukerne fungerer som en slags «prøvekaniner» for bedriftsmarkedet.

802.11ax er for øvrig bakoverkompatibel med 802.11ac.

Dette er de første brikkene

Selv om Qualcomm nå lanserer sine første 802.11ax-brikker, ble imidlertid selskapet slått av Quantenna – som lanserte et 802.11ax-brikkesett allerede den 17. oktober 2016. Brikkesettet er beregnet på aksesspunkter og kalles QSR10G-AX og er pinnekompatibelt med selskapets eksisterende QSR10G Wave 3 802.11ac-plattform. Det gjør at produsenter ifølge selskapet enklere kan designe nye aksesspunkter som støtter 802.11ax.

Konkurrenten Qualcomms nye brikker for 802.11ax ble lansert den 13. februar 2017. Det er snakk om brikker både for nettverksinfrastruktur (som aksesspunkter og «trådløse rutere») og brikkesett for klientenheter som mobiltelefoner og bærbare PC-er. Dette er altså såvidt vi vet den første ende-til-ende-løsningen for 802.11ax.

Brikken som er ment for nettverksutstyr heter Qualcomm IPQ8074, og er en såkalt systembrikke (SoC – System on a Chip) med både prosessor og nettverksfunksjonalitet, mens klientløsningen heter Qualcomm QCA6290. Ifølge en pressemelding fra produsenten ventes de første prøveeksemplarene av brikkene en gang i løpet av første halvår 2017.

IPQ8074 integrerer en rekke funksjoner på én og samme brikke. Den inneholder både en 802.11ax-radio, MAC og basisbånd-funksjonalitet, samt en firekjerners A53 ARM-prosessor og en tokjerners nettverksaksellerator. Brikken er produsert med en 14 nanometer FinFET-produksjonsprosess, som ifølge Qualcomm skal gi lavt strømforbruk og liten størrelse.

Ifølge Qualcomm støtter den nye IPQ8074-brikken maksimale overføringshastigheter på 4,8 Gbit/s over totalt åtte datastrømmer på 5 GHz og fire datastrømmer på 2,4 GHz. På klientsiden støtter QCA6290-brikkesettet overføringshastigheter på opptil 1,775 Gbit/s over to datastrømmer.

Her finner du detaljerte spesifikasjoner på IPQ8074 og QCA6290.

Kapasitet viktigere enn hastighet i 802.11ax

Dagens 802.11ac-standard kom i 2013, og etterfulgte 802.11n, som kom i endelig versjon i 2009 (til tross for at produkter basert på utkast til standarden hadde vært på markedet noen år allerede). Da 802.11n kom var maks hastighet typisk på 450 Mbit/s, men med 802.11ac økte hastigheten til 1300 Mbit/s (1,3 Gbit/s). Med ac tok man i bruk 5 GHz-båndet (det er 802.11n som brukes i det gamle 2,4 GHz båndet). Moderne ac-aksesspunkter har ofte også tre frekvensbånd – ett ekstra 5 GHz-bånd i tillegg til det vanlige 5 GHz-båndet og 2,4 GHz-båndet.

802.11ac har blitt utvidet etter at den kom, og de nyeste aksesspunktene støtter det som kalles 802.11ac wave 2. Her økes bredden på kanalene til opptil 160 MHz, og det vil være mulig med fire datastrømmer samtidig per frekvensbånd (mot tre tidligere). I tillegg kommer støtte for MU-MIMO – Multi User, Multiple Input and Multiple Output. Dette er en videreutvikling av MIMO som gjør at aksesspunktet kan sende og motta data til flere enheter samtidig. Man slipper altså å vente på tur, med bedre ytelse som resultat.

Vårt søsternettsted Tek.no har gått i dybden på hva som er nytt i 802.11ac wave 2 (krever TU Total eller Tek Ekstra-abonnement).

Med 802.11ax vil vi også få se en hastighetsøkning, men det er ikke kun hastighet som er viktig i den nye standarden. De trådløse nettene er for det meste blitt raske nok, og det er en større utfordring at antallet trådløse klienter i nettene stiger veldig raskt.

– Nyvinningene i 11ax dreier seg ikke primært om høyere topphastigheter, men bedre og mer effektiv utnyttelse av spektrumet, forteller Solhøy.

I 802.11ax tar man i bruk en teknologi som kalles OFDMA – Orthogonal frequency-division multiple access. Dette er en teknologi som brukes innen for LTE («4G») og som gjør det mulig å håndtere mange brukere med ulike båndbreddebehov samtidig – altså en mer effektiv utnyttelse av spektrumet.

Solhøy forklarer at siden 802.11 så dagens lys så har hver trådløse klient i nettet blitt gitt hele kanalen som den er på når de skal sende data. Med 802.11ax legges det opp til at flere klienter kan kommunisere samtidig på én 20 MHz-kanal (som er minste mulige kanalbredde i dag på wifi), men også dele opp dette videre ned til 2, 4 eller 8 MHz brede kanaler.

– Dermed unngår man at mange, men likevel et begrenset antall, klienter konsumerer hele spektrumet. Det skal rett og slett bli plass til flere som kan sende og motta samtidig, sier Solhøy.

Ifølge Qualcomm vil 802.11ax gi opptil fire ganger økning i kapasiteten i tilfeller hvor det er stor tetthet av trådløse klienter.

Antenner, antenner, antenner

802.11ax støtter opptil 8x8 MU-MIMO – det vil si åtte antenner for sending og åtte for mottak. I dag er det ofte vanlig med 4x4 – det vil si totalt åtte antenner. På 11ax kan man ha 8x8 (16 antenner) på 5 GHz-båndet og 4x4 (8 antenner) på 2,4 GHz – altså totalt 24 antenner.

Solhøy understreker imidlertid at det er langt fra noe krav med 8x8. De som produserer brikkesettene (som Qualcomm) trenger ikke å ta hensyn til hvordan selve aksesspunktene og klientene designes, men overlater dette til produsentene av wifi-utstyret.

– En 8x8-implementering vil ta uforholdsmessig mye plass, på grunn av nødvendig avstand mellom antenneelementene. Spesielt på klientsiden vil dette være en begrensning, så åtte «spatial streams» er lite trolig, sier Solhøy. Mest sannsynlig vil det være tilstrekkelig med 1-3 datastrømmer, tror han – og uttaler seg spesielt om bedriftsmarkedet hvor man gjerne bruker mange små celler i stedet for som i forbrukermarkedet hvor man gjerne har én trådløs ruter som skal dekke hele huset – og betjene et stort antall klienter.

For øvrig støtter 802.11ax både 2,4 og 5 GHz – mens den «gamle» 802.11ac-standarden kun opererer på 5 GHz (den tregere 802.11n-standarden brukes når man er på 2,4 GHz). Selv om 2,4 GHz er et mer overfylt frekvensbånd, rekker signalene lenger – og ikke minst går de lettere gjennom vegger.

1024-QAM gir inntil 25 prosent hastighetsøkning

I dag moduleres signalene i et wifi-nettverk ved hjelp av en modulasjonsmetode som kalles kvadratur-amplitudemodulasjon (QAM). I 802.11ac wave 2 er det 256-QAM som er definert, selv om enkelte brikkeprodusenter (som Broadcomm) også har tatt i bruk 1024-QAM. Med 256-QAM kan man overføre 8 bits av gangen, med 1024-QAM er dette økt til 10 bits.

I 802.11ax er moduleringen økt til 1024-QAM, det vil si at man får en 25 prosent hastighetsøkning sammenlignet med 256-QAM (8 bits + 25 % = 10 bits).

En ytterligere forbedring er at mens klienter som skal sende i dag konkurrerer med hverandre om å sende data over den sammen linken, så vil 802.11ax plassere forespørslene i en kø og sørge for at alle blir «servet» etter tur («uplink scheduling»). Det skal gi bedre utnyttelse av ressursene og høyere ytelse, ifølge Qualcomm.

(Artikkelen fortsetter under bildet)

Ellers vil også den nye wifi-teknologien kunne gi bedre batteritid for mobiltelefoner og andre mobile enheter, takket være en funksjon som kalles Target Wakeup Time (TWT). Denne funksjonen gjør at klienter i nettet vil kunne «forhandle» om når og hvor ofte de skal våkne opp for å sende eller motta data. Dermed vil for eksempel en mobiltelefon kunne befinne seg lenger tid av gangen i «hvilemodus» – med bedre batteritid som resultat.

Andre forbedringer i 802.11ax skal blant annet gi lenger rekkevidde for utendørs nettverk, og ifølge Solhøy skal det også være lagt til rette for sameksistens mellom ulike «mobiloperatør-teknologier» som kommer i 5 GHz-båndet, som LTE-U, Multefire og LAA.

Les mer om Multefire her: Multefire lar bedrifter og private sette opp sitt eget «4G»-lignende nett »

Når kommer det?

De første produktene basert på 802.11ax vil antagelig dukke opp mot slutten av 2017, men da først og fremst for forbrukermarkedet.

Salgssjef Vidar André Iversen i TP-Link Nordic bekrefter overfor digi.no at de tar sikte på å lansere et .11ax-produkt for forbrukermarkedet i fjerde kvartal i år.

– Vi er verdens største kunde av Qualcomm, så vi håper å være først ute med produkter i denne kategorien, på samme måte som vi var først med .11ad, sier Iversen.

Når det gjelder bedriftsmarkedet, så opplyser Solhøy i Cisco at vi nok må sikte på 2019 før de første produktene dukker opp her. Han legger til at 802.11ax er en viktig «oppgradering» for Cisco, ettersom den effektiviserer ressursbruken kraftig.

– Cisco er en aktiv pådriver i utviklingen og samarbeidet i bransjen frem mot den endelige 802.11ax standarden som forventes ratifisert 1ste halv-år 2019, avslutter han.

Få også med deg vår artikkel om en annen trådløs standard, 802.11ad (WiGig) »