WiFi 5 ème génération du WiFi-n à IEEE802.11ac

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1 A. NAJID Professeur réseaux sans fil et hyperfréquence lnpt Rabat WiFi 5 ème génération du WiFi-n à IEEE802.11ac RFTE 2013 Oujda 1

2 Sommaire Introduction n Améliorations PHY Améliorations MAC ac Améliorations PHY Améliorations MAC Conclusion 2

3 Introduction IEEE : le but premier du groupe de travail est d'offrir des standards de couche 1 et 2 qui permettent la mise en œuvre d'un LAN sans fil : a : g : n : septembre ac : en cours 3

4 802.11n, les motivations Emergence de nouveaux usages (streaming video HD) Démocratisation des smartphones et autres équipements sans connections filaires Toujours derrière le FastEthernet (Gigabit Ethernet de plus en plus abordable) Fichiers de plus en plus volumineux 4

5 802.11n, les objectifs Couche PHY : améliorer le taux de transfer par rapport au a/b/g avec des options High Throughput (HT) Couche MAC : augmenter le taux de transfert pour atteindre au moins 100Mbps Maintenir la compatibilité avec les anciennes solutions a/b/g 5

6 802.11n, comment Une combinaisons d'améliorations au niveau PHY et MAC sont ajoutées au standard existant : Nouveau schéma de modulation, jusqu'à 600Mbps théoriques Nouvelle technique de transmission utilisant MIMO Agrégation de deux canaux adjacents «channel bonding» Ajout du support de l'agrégation de trames Nouvelle méthode l acquittement «en block» 6

7 Améliorations PHY OFDM modifié : Le nombre de sous canaux OFDM pour la data passe de 48 à 52, ( Mbps) Amélioration du codage canal Le taux de codage passe de ¾ à 5/6, ( Mbps) 7

8 Améliorations PHY, suite Introduction de l'intervalle de garde court Le GI entre symboles OFDM est réduit de 800ns à 400ns, ( Mbps) Channel bonding On double de largeur de bande en passant de 20 à 40MHz, on passe à 150Mbps Multiplexage spatial Support de jusqu'à 4 flux spatiaux (MIMO 4x4) améliore le débit de 150 à 600Mbps 8

9 Intervalle de garde court (short GI) L'intervalle de garde est le temps entre deux symboles OFDM Le version courte (400ns) du GI peut être utilisée si les conditions le permettent (peu de délai et d'interférences dues au multipath) 9

10 Regroupement de canaux Le n supporte le regroupement de deux canaux de 20MHz en un de 40MHz 10

11 MIMO En MIMO le transmetteur et le récepteur ont chacun plusieurs chaines de transmission radio avec plusieurs antennes. La norme n requiert au moins 2 antennes et va jusqu'à 4 Le multipath qui est normalement l'ennemi de la performance est utilisé de manière constructive 11

12 MIMO Le signal est divisé et la transmission est répartie sur les différentes antennes. Chacun de ces flux «spatiaux» arrive au récepteur avec des phases et amplitudes différentes. 12

13 Modulation Coding Scheme (MCS) n apporte un nouveau MCS b/g s'adaptaient aux conditions de transmission en sélectionnant parmi 12 débits possibles allant de 1 à 54Mbps n autorise 77 possibles MCS (pas tous obligatoires) Le MCS sélectionne en se basant sur l'état du canal la meilleure combinaison entre débits, intervalles de garde, types de modulation et canaux MIMO. 13

14 Améliorations MAC Mécanismes d'agrégation de trames : Agrégation-MSDU : regroupe plusieurs trames Ethernet dans une trame Agrégation-MPDU : permet d'envoyer des trames en burst A-MPDU est faite du coté software tandis que A- MSDU est du côté hardware Acquittement de blocks : Block ACK élimine le besoin d'initier un nouveau transfert pour chaque MPDU. 14

15 Agrégation MPDU Plusieurs trames Ethernet pour une même destination sont converties au format et envoyées en burst Les éléments d'un burst A-MPDU peuvent être ACK individuellement avec un seul Block ACK Seules les MPDU non ACK sont retransmises 15

16 Agrégation MSDU Plusieurs trames Ethernet pour une même destination sont groupées dans une seule trame Plus efficace que A-MPDU car seul une en-tête radio et MAC sont utilisées Toute la trame doit être retransmise si pas de ACK 16

17 Mécanisme de Block ACK Au lieu d'envoyer un ACK individuel après chaque trame, n introduit la technique de confirmation de burst jusqu'à 64 trames avec une seule trame Block ACK. La trame block ACK contient même un vecteur pour ACK individuellement les trames d'un burst Ce mécanisme est activé à l'aide d'un message Block ACK Request 17

18 Block ACK 18

19 Mesures de throughput 19

20 802.11ac introduction ac est plus performant et plus rapide que le n ac réunit la liberté du sans fil et les capacité du gigabit ethernet. Emergence de nouveaux usages (streaming video HD) 20

21 802.11ac les motivations Avoir moins d'interférences donc une couverture globale plus efficace et moins de zones mortes. Économiser l'énergie de la batterie : l'interface wifi peut se réveiller, échanger des données et se remettre en veille beaucoup plus rapidement 21

22 802.11ac les motivations On peut inclure aussi du beamforming dans les routeurs dédiés au ac 22

23 802.11ac comment? ac peut arriver à de tels performances en développent 3 facteurs : Plus de «channel bonding»:du 40 MHz à 80 MHz Modulation plus dense : du 64QAM au 256 QAM Plus de performance du système MIMO : du 4*4 au 8*8 23

24 Pourquoi le ac est plus rapide La vitesse du sans fil est le produit de trois facteurs : 24

25 802.11ac une bande passante plus large Introduction du 80 et du 160 MHz Le mode 160 MHz utilise deux canaux de 80 MHz Les deux canaux 80 MHz ne doivent pas être adjacents. Cela augmente la probabilité de trouver un canal de 160 MHz avec le coût du matériel supplémentaire pour envoyer et recevoir dans deux canaux 80 MHz non adjacents. Dans un canal 160 MHz, un débit de données de 866,6 Mb/s peut être obtenu pour un seul flux spatial en utilisant 256-QAM, le taux de codage 5/6 et un intervalle de garde court. 25

26 Calculer la vitesse du n et ac 26

27 Augmenter la largeur de bande de canal de 80 MHz donne 2,16 d'accélération, et 160 MHz offre un doublement. Or Plus de spectre est consomé. les points de la constellation sont plus sensibles au bruit, donc 256QAM aide plus pour les plus courtes portées où 64QAM est déjà fiable. Pourtant, 256QAM ne nécessite pas plus de spectre ou plus d'antennes que 64QAM. 27

28 MU-MIMO Contrairement au n qui utilise un système SU- MIMO la spécificité du ac est l'utilisation du MU-MIMO Le Point d'accès est en mesure d'utiliser les ressources d'antenne pour transmettre multiples trames pour différents clients, toutes en même temps et sur le même spectre de fréquences ac peut être considéré comme un commutateur sans fil. 28

29 MU-MIMO utilise à la fois du «beamforming» et du «null steering» 29

30 Limites du MU-MIMO Pour que tout cela fonctionne correctement, l'ap doit lui même connaître le canal sans fil de tous les utilisateurs de façon très précise. l'ap doit garder la mesure de la voie, ce qui ajoute une surcharge. le client reçoit son signal désiré, déformé par des interférences à partir des signaux destinés à d'autres utilisateurs. Cela rend la modulation 256QAM irréalisable 30

31 802.11ac MAC Compte tenu de la puissance de A-MPDU et le mécanisme d'accès du canal n, ac n'a pas eu besoin d'innover autant dans le MAC. En effet, les extensions du mécanisme RTS / CTS sont la seule nouvelle fonctionnalité obligatoire MAC 31

32 L'exploitation du ac sur 80 MHz (ou 160 MHz ) devrait toujours être en mesure de permettre aux clients a ou n à associer. Ainsi balises sont envoyées sur un canal de 20 MHz, connu comme le canal primaire, au sein de ce 80 MHz. Le AP peut être à côté d'autres Ap non coordonés. ces AP peuvent avoir leurs canaux primaires dans 20 MHz dans les 80 MHz du ac 32

33 Conclusion 35

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