Mnożenie przez ''n''

Możliwości przyspieszenia komunikacji i zwiększenia zasięgu w sieciach 802.11 są potencjalnie tak duże, że utrudniają osiągnięcie kompromisu już na wstępnym etapie prac nad standardem 802.11n.

Możliwości przyspieszenia komunikacji i zwiększenia zasięgu w sieciach 802.11 są potencjalnie tak duże, że utrudniają osiągnięcie kompromisu już na wstępnym etapie prac nad standardem 802.11n.

Na temat 802.11n mówi się ostatnio sporo za sprawą aktywności grup firm przedkładających propozycje specyfikacji tego standardu w IEEE. Propozycji pełnych i częściowych jest aż ponad dwadzieścia, co każe sądzić, że kompromis nie zostanie osiągnięty szybko. Ostateczna specyfikacja nie pojawi się wcześniej niż w pierwszej połowie 2006 r. Ponieważ technologie mające być fundamentem standardu istnieją już dziś, w międzyczasie na rynek trafią zapewne produkty niestandardowe. Możliwość ich aktualizacji do 802.11n będzie zapewne fikcją, jednak możliwość przesyłania danych z prędkością 140, 250 czy 500 Mb/s będzie dla wielu ważniejsza niż standard.

Szybciej po MIMO

Fundamentem 802.11n będą dwie współdziałające ze sobą technologie: MIMO (Multiple Input Multiple Output) oraz OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). W sytuacji, gdy dwa urządzenia komunikują się ze sobą w przestrzeni bez przeszkód za pośrednictwem normalnych anten dookolnych (a więc nie kierunkowych), większość sygnału ulega rozproszeniu w przestrzeni. Gdy w okolicy pojawiają się przeszkody, sygnał odbija się, a odbite fale nakładają się na oryginalne, tworząc interferencje, co wymusza częste zmiany kanałów, korekcję błędów i retransmisje. Wszystkie te dostosowania są kosztowne w sensie zasięgu i przepustowości.

Technologia MIMO wprowadza zmianę zarówno w sposobie nadawania, jak i odbierania sygnału. Nadajnik MIMO posługuje się wieloma (dwoma lub więcej) nadajnikami działającymi równolegle, lecz w różnych przedziałach pasma (różnych kanałach) w ramach tego samego kanału o szerokości 20 MHz (standardowa szerokość kanałów w 802.11). Zamiast jednej transmisji 20 MHz odbywają się więc dwie równoległe transmisje w paśmie o szerokości 10 MHz (2 x 2 MIMO), lub cztery transmisje (przy czterech nadajnikach) po 5 MHz na subkanał (4 x 4 MIMO).

Odbiornik, analogicznie jak nadajnik, składa się tak naprawdę z wielu odbiorników i dekoduje sygnał nasłuchując jednocześnie na dwóch lub więcej częstotliwościach. Sprawia to oczywiście, że dekodowanie sygnału wymaga więcej operacji DSP, jest jednak opłacalne, ponieważ wiele subkanałów oznacza mniejsze prawdopodobieństwo interferencji, a więc mniej retransmisji. Jeśli dodać do tego, że transmisja w każdym kanale odbywa się z inną polaryzacją (OFDM zakłada dwa prostopadłe do siebie kąty polaryzacji), interferencje zmniejszają się jeszcze bardziej.

Dalsza poprawa efektywności rozwiązań MIMO jest możliwa dzięki zastosowaniu odbić do wzmocnienia efektywnie odbieranego sygnału. Sygnał radiowy odbija się, często wielokrotnie, i trafia do odbiornika wieloma ścieżkami, z różnym przesunięciem czasowym, różną mocą i różną polaryzacją. Ponieważ odbiornik MIMO koordynuje pracę dwóch lub więcej odbiorników składowych, każdy z nich może nasłuchiwać fal o innej polaryzacji. W normalnej sytuacji, energia fal, które odbijając się zmieniły polaryzację, zostałaby utracona. Ponieważ nasłuch jest prowadzony równolegle, odbite fale wzmacniają obraz sygnału uzyskiwany na odbiorniku.

Silniejszy sygnał to mniej błędów, a więc możliwość zwiększenia przepustowości na dotychczasowym dystansie lub zwiększenie zasięgu przy zachowaniu dotychczasowej przepustowości. Podstawowy problem to oczywiście zdolność odbiornika do szybkiego złożenia wielu docierających do niego sygnałów w jeden spójny, co jest tym trudniejsze, im więcej nadajników bierze udział w komunikacji.

Spory nad kanałem

Powyższa wizja fundamentów 802.11n jest lansowana przez firmę Airgo, zatrudniającą twórców technologii MIMO. Airgo skupia wokół siebie grupę firm, tworząc z nimi grupę o nazwie Worldwide Spectrum Efficiency (WWSE). Są wśród nich m.in. Broadcom, Conexant, Motorola i Texas Instruments. Konkurencyjną wobec Airgo wizję technologicznej podbudowy sieci 802.11n ma grupa Task Group "n" (TGn). Organizacja, której pod względem technologicznym przewodzi Agere Systems, przyciągnęła także gigantów, takich jak Intel, Nokia, Sony czy Atheros.

Główną kością niezgody między obiema grupami jest szerokość podstawowego kanału radiowego. WWSE trzyma się standardowych kanałów o szerokości 20 MHz, co w scenariuszu 2 x 2 MIMO daje przepustowość rzędu ok. 140 Mb/s. TGn forsuje tymczasem pomysł, by pojedynczy kanał miał 40 MHz szerokości. W scenariuszu 2 x 2 MIMO pozwoliłoby to przesyłać dane z prędkością ok. 250 Mb/s, zaś w scenariuszu 4 x 4 - ponad 500 Mb/s! Marketingowe korzyści z takiego podejścia byłyby oczywiste, zwłaszcza na rynku produktów dla sieci domowych, na którym zaistnieć chcą producenci rozwiązań opartych na technologii Ultrawideband (UWB). Poza tym, poszerzenie kanału jest znacznie prostsze technicznie, niż dokładanie kolejnych nadajników i odbiorników, jak również istotnie tańsze dla klienta.

Rozszerzenie kanału to jednak ruch krótkowzroczny. Kanały szersze niż 20 MHz są dozwolone tylko w kilku krajach na świecie, m.in. w Japonii. Szerokie kanały oznaczają ponadto także gorsze możliwości efektywnego wykorzystania pasma w przyszłości, co przy nie kończącym się popycie na pasmo byłoby nierozsądne. Wypada mieć nadzieję, że podczas długich dyskusji nad standardem uda się osiągnąć kompromis satysfakcjonujący nie tylko dostawców, ale także użytkowników, i to w długim okresie.


Zobacz również