MU MIMO, 802.11ac Wave 2 wifi: wat is dat nu eigenlijk?

Networking
MU MIMO, 802.11ac Wave 2 wifi: wat is dat nu eigenlijk?

In artikelen over de nieuwste access points en routers kom je regelmatig de term MU MIMO of 802.11ac Wave 2 tegen. Dat is een relatief recente toevoeging aan de manier waarop er wordt gecommuniceerd op de 5GHz-frequentieband. We kunnen ons zo voorstellen dat je wel ongeveer weet wat het inhoudt, maar toch niet helemaal scherp krijgt hoe de vork in de steel zit. In wat volgt gaan we dat proberen te veranderen. Aangezien een discussie over iets als MU MIMO niet gevoerd kan worden zonder omkadering, bespreken we ook andere relevante concepten die nodig zijn voor een goed begrip.

Als je de eerste alinea aandachtig hebt gelezen, valt meteen de eerste karakteristiek op van MU MIMO: deze technologie is alleen bruikbaar op de 5GHz-band, en dan ook nog alleen op de nieuwste standaard, 802.11ac. 802.11n heeft weliswaar ook een 5GHz-band, maar die houdt het bij MIMO, wat bij de introductie van 802.11n het levenslicht zag. MIMO wordt overigens wel gebruikt op 2,4 GHz.

MIMO staat voor Multiple-Input Multiple-Output en komt er in de basis op neer dat apparaten die dit ondersteunen meerdere signalen tegelijkertijd kunnen zenden en ontvangen, via hetzelfde kanaal. Het maakt net zoals het geval was bij 802.11g gebruik van OFDM, wat staat voor Orthogonal Frequency-Division Multiplexing. Deze technologie verdeelt de beschikbare bandbreedte van de radiogolf in parallelle secties, die los van elkaar tegelijkertijd data kunnen vervoeren.

kanalmatrix_mimo
Een schematische weergave van hoe MIMO in de basis werkt. (Bron: Wikipedia)

Op dit punt komt MIMO eigenlijk pas om de hoek kijken en daarmee de termen multipath propagation en channel bonding. Naast elkaar liggende stukken van de beschikbare bandbreedte worden samengevoegd (channel bonding) en de verschillende signalen komen via verschillende routes (multipath propagation) aan bij de ontvanger. De verschillende stukjes data maken echter wel onderdeel uit van hetzelfde grotere geheel. Tot de introductie van 802.11n was het bij 802.11g gebruikelijk om data als het ware in een ‘rechte lijn’ van punt A naar punt B te versturen. Met MIMO wordt een signaal bij de verzender in meerdere delen opgesplitst, via verschillende antennes en trajecten naar de ontvanger gestuurd, waar de digitale pakketjes weer van de verschillende analoge golven worden afgehaald en worden samengevoegd.

De reden dat de golven uiteindelijk bij de ontvanger aankomen, is te danken aan reflecties, bijvoorbeeld via muren en plafonds. Deze karakteristiek – gekoppeld aan de technologische vernieuwen die we hierboven hebben besproken – van alle wifi-apparatuur sinds 802.11n (mits voorzien van twee of meer antennes), zorgt deels voor de veel hogere theoretische doorvoersnelheid van 802.11n (150 Mbps per datastroom) ten opzichte van 802.11g (54 Mbps). Een ander belangrijk deel is toe te schrijven aan frame aggregation: sinds 802.11n is het mogelijk om meerdere frames samen te versturen als een groter frame. Al deze vernieuwingen waren overigens ook de oorzaak van veel zeer matige access points en routers in het begin van het 802.11n-tijdperk. Iedereen die weleens aan de slag is geweest met zogeheten pre-N- en draft-N-apparatuur, krijgt waarschijnlijk spontaan hoofdpijn bij het denken aan die tijd.