Musik
Herald Angel: Es geht aber heute weniger um mich, es geht um den lieben Hendrik. Er
ist Netzwerker, er ist Feuerwehrmann und er ist eigentlich auch so richtiger Wlan
Nerd. Wenn man das so sagen kann und er betreut 1600 Access Points, übrigens auch
die ganzen Access Points hier im NOC dafür mal vielleicht noch eine Runde Applaus.
Applaus
Also die ideale Voraussetzung um uns heute zu erklären wie Wlan geht und das wird er
auch tun. Er hat auf der Gulaschprogrammiernacht schon einen talk
gehalten "ur WiFi sucks!!1!" und heute führt er uns ein bisschen hinter die
Kulissen von WiFi-AC. Er wird uns vielleicht erklären was so Begriffe wie
beamforming oder MIMO bedeuten und vielleicht auch warum Mamas Plasterouter
acht Antennen braucht und ja ich möchte euch bitten bitte begrüßt mit einem
riesengroßen tollen Applaus den Hendrik.
Applaus
Hendrik Lüth: Ja, hi auch erst mal von mir hallo und willkommen zur Winter-gpn.
Schön, dass ihr alle da seid. Ich habe da gerade eben zum Thema Wlan mit NOC ein
kleines buh von manchen Stellen gehört. Wir hatten da so ein kleines Problem wir
haben das Wlan noch mal ein bisschen noch schneller gemacht, passend zum Vortrag
wird also in den Graphen 250 gigabit blah stehen. Das tut uns Leid, das funktioniert
jetzt alles wieder. Alles toll, so einmal kurz zur Gliederung was euch jetzt heute
zu erwarten hat. Erst einmal erzähle ich ein bisschen was zu mir, ich habe nicht
eingeplant dass da noch ein Herald ist. Dann ein bisschen zur Geschichte des Wlan-
Standards, wie hat es sich überhaupt entwickelt mit dem Wlan, was kam wann in
welchen Zeitabschnitten, wie lange existiert das überhaupt schon. Eine kleine
Übersicht an sich, was hat sich mit IEEE 802.11ac, was der vollständige Name des
ac-Standards ist, verändert und dann gehen wir so ein bisschen detaillierter rein in
die Neuerungen, was hat sich so auf Layer 1 des Standards verändert so physikalisch,
weil das ist eigentlich das, was wirklich diesen größeren Datendurchsatz von diesem
Standard erbringt. Dann erklär ich ein bisschen was ist eigentlich dieses mimo
und dieses multi-user-mimo, das ist sehr interessant weil uns auch das wiederum
noch mal mehr einen höheren Datendurchsatz bringt. Dann gehe ich auf dieses magische
beamforming ein von dem manche vielleicht schon mal gehört haben, dass man mit
normalen Hochfrequenzwellen, aber auch mit Audio machen kann und ganz am Ende noch
ein kleiner Praxisbezug und Realitätsabgleich wie Sinnvoll ist dieser
Standard eigentlich überhaupt, was bringt uns dieser Standard denn jetzt tatsächlich
an Durchsatz und dann noch ein kleiner Ausblick auf die Zukunft, weil die IEEE
ist nicht ruhsam, die sind schon wieder vernünftig am weiterarbeiten am nächsten
Standard. Ich bin Hendrik, 23, studiere am Karlsruher Institut für Technologie
Elektrotechnik, bin dort Netzwerk HiWi und betreue halt dieses 1600-Access-Point-
Netzwerk und bin dort primär zuständig für die Controller-Konfiguration und die
Planung von den Installationen in den Hörsälen, also dass jetzt zum Beispiel in
solchen großen Sälen hier das WLAN noch vernünftig funktioniert. Wenn ich dann
noch irgendwann mal bisschen Zeit habe, dann mache ich noch Amateurfunk und so ein
bisschen Elektronik-Gebastel. Zur Geschichte von IEEE 802.11. Das fängt ganz
weit vorne an, die haben sich gedacht so Kabel ist zwar ganz cool, aber wir können
jetzt Laptops bauen und diese Laptops immer irgendwie rumzuschleppen und überall
anzustecken ist nicht cool, es kostet immer Geld, überall Kabel hinzuziehen und
vor allem in großen Sälen, wo viele Leute sind, ist das auch nicht so ganz cool mit
dem Kabel. Dann haben sie irgendwann mal einfach angefangen und sich gedacht, wir
machen das jetzt kabellos und seitdem bringen sie regelmäßig in gleichmäßigen
- oder mehr oder weniger gleichmäßigen – Abständen neue Standards raus und diese
neuen Standards bringen immer wieder irgendwelche Verbesserungen mit sich, sei
es denn der Datendurchsatz oder auch einfach nur generell die Effizienz des
WLANs an sich. Das ist so jetzt einmal die Timeline davon, das fing im September 1999
an mit 802.11a und 802.11b, das waren noch diese ganz ganz langsamen Datenraten mit
11 Mbit/s, das ist so im Vergleich zu heute einfach super langsam. Damals ging
es erstmal darum: Wir wollen etwas kabelloses haben und wir wollen da ein
bisschen Daten durchbringen und 1999 waren diese 11 Mbit/s schon einiges, wenn man
daran denkt, dass da 16.000er DSL, zum Beispiel, wer hatte das? Wenn es das
überhaupt schon gab, da bin ich grade nicht up to date wie die DSL-Standards
sich entwickelt haben. Dann kam 802.11g im Juni 2003 raus und dann immer weiter immer
mehr Standards und diese Standards bringen immer weiter eine Optimierung vom
Datendurchsatz und auch von dieser Effizienz mit, wie zum Beispiel mit
802.11g, das kennt ihr vielleicht von eurem WRT54GL, der schaffte seine 54
Mbit/s über WLAN. Als der rauskam, war das supergeil. Naja und dann kam
irgendwann so eine Fritz!Box und sagte „So, ich kann jetzt aber 300 Mbit/s“, und
so ist das immer weitergegangen von den Standards her und 5 GHz, was wir jetzt
heutzutage haben, gab es sogar schon damals im a-Standard; Mit 802.11a kam das
erste mal 5 GHz ins Spiel. Problem bei 5 GHz ist: Durch die höhere Frequenz wird es
stärker durch Wände oder durch Menschen gedämpft und die Ausbreitungsbedingungen
dafür sind eher suboptimal im Vergleich zu 2,4 GHz. Deswegen hat man aber damals 2,4
GHz genommen und darauf den Fokus gelegt, weil man in dem damals noch erstmal
Reichweite haben wollte, im Vergleich zu anstatt Datendurchsatz und Räume randvoll
mit Menschen. Dann kam irgendwann 802.11ac als neuester Meilenstein, der kam 2013
raus nach einiger Arbeit als Zusammen- fassung muss ich noch sagen, dass
dieses im März 2007 erschienene 802.11-2007 an sich ist kein richtiger
Standard sozusagen, sondern ist noch mal eine komplette Zusammenfassung aller
Standards und Erweiterungen davor, weil ein Standard bei der IEEE wird am Anfang
verfasst, aber dann sind alle anderen Sachen – diese Buchstaben – sind einfach
nur Erweiterungen und zu diesem Standard hinzu und dann haben sie einfach 2007 sich
gesagt: „Wir schreiben das ganze noch mal zusammen und nehmen das hier sozusagen als
ein komplettes … einen kompletten Block mal rein, weil wenn man sich den 11ac mal
durchliest, dann sieht man da, die Hälfte der Seite ist einfach durchgestrichen,
dann ist da wieder was reingeschrieben und dann irgendwas in kursiv und das ist
eigentlich ein riesiges … ein riesiger Patch einfach nur für den vorhergegangenen
Standard. Und das alles übereinanderzulegen, wenn man irgendwas
bauen, möchte ich ein bisschen schwierig deshalb irgendwie in 2007 haben die das
noch mal zusammengefasst. So. 802.11ac wird immer dieses „Gigabit-WLAN“ genannt
und alle freuen sich so, ich kann mich daran noch erinnern, auf der cebit hat da
AVM mal ganz toll mit geworben, so „Wow, wir kriegen jetzt ein Gigabit über die
Luft“ und ich stand da: „Wow, das ist cool.“ Aber der Standard ist nur für 5GHz
spezifiziert weil man hat sich gesagt „Okay, 2,4 GHz – wir haben nur vier
Kanäle, die man effizient … also effektiv nutzen kann, ohne dass es Überschneidungen
gibt, wir machen jetzt einfach mal 5 GHz only, das reicht uns, das macht es uns ein
bisschen einfacher“. Dann hat man neue Modulationsarten sich ausgesucht, die
effizienter sind, mit denen man mehr Daten übertragen kann in dem gleichen Zeitraum,
weil einfach mit einer … mit einer Einstellung dieser Modulationsart – dazu
werde später noch was erzählen – einfach mehr Bit übertragen werden können. Wir
haben breitere Kanäle, weil wenn wir doppelt so breite Kanäle nehmen und
doppelt so breit senden sozusagen bei gleicher Modulation, habe wir natürlich
auch noch mal eine Verdopplung des Datendurchsatzes. Wir haben weniger MCS-
Werte – MCS steht für „Modulation Encoding Scheme“ –, das ist ein Index, der angibt,
welche Modulationsart verwendet wird und welche Bitsicherungsschicht verwendet
wird. Denn immer, wenn man irgendwo Daten überträgt, kann man sie einfach so
übertragen oder man überträgt sie … aber man muss davon ausgehen, dass seine
Übertragung irgendwie, in irgendeiner Art und Weise verlustbehaftet ist. Und genau
um diesen Verlust auszugleichen, nimmt man zum Beispiel einen Anteil seiner Nutzdaten
und setzt noch ein weiteres Bit oder irgendeine andere Prüfsumme hinten dran,
um zu überprüfen, ob wirklich alles rübergegangen ist. Und diese MCS-Indexe
sind einfach so eine Kombination aus einer Modulationsart und einem bestimmten
Bitsicherungsverfahren. Und, was auch sehr sehr interessant wurde dann, ist dass
dieses Beamforming genau spezifiziert wurde. An sich gab es Beamforming schon
seit 802.11n, aber das gab da viele verschiedene Beamformingmethoden und jeder
Hersteller hat irgendeine andere implementiert, weil ihm die am Besten
gefallen hat, und dann haben das auch nicht alle Clients unterstützt und es gab
Probleme, wenn ein Client von dem einen Hersteller mit dem Access Point von einem
anderen Hersteller irgendwie versucht hat, Beamforming zu machen und deswegen haben
sie es jetzt da noch mal gesagt und auf eins festgepinnt und haben gesagt „So, das
machen wir jetzt genau“. Und, wie vorhin schon gesagt, dieses Multiuser-MIMO kommt
dann jetzt mit 11ac, was uns auch noch mal sehr viel Vergnügen bereitet. Und auch
haben sie sich gesagt: „OK, wir haben 802.11n“. Mit 802.11n haben sie einen
Fehler gemacht. Und zwar haben sie einen Standard definiert, der extrem groß war.
Der Standard umfasst, im Vergleich zu den 54 Mbit/s die 11g geschafft hat, umfasst
der einfach viel zu viel, was neu dazu kam. Es kam MIMO dazu, es kamen neue
Frequenzen hinzu und die Hersteller haben es nicht geschafft, einfach in der kurzen
Zeit, sozusagen, vernünftig diesen Standard auf den Weg zu bringen und auch
die Hardware dafür bereitzustellen. Und deswegen haben sie sich gedacht: „OK, wir bringen
das sozusagen in zwei Wellen raus“. Als die erste Draftversion von 11ac draußen
war, haben sie gesagt, „das wird jetzt die sogenannte Wave 1, dann können die
Hersteller es schon mal verbauen und dann garantieren wir aber auch, dass wir den
Teil, den wir rausgebracht haben, nicht mehr so verändern, dass ihr Probleme habt
mit Clients, die zum Beispiel dann die finale Version unterstützen. Und dann die
zweite Welle, wo dann sozusagen der Standard komplett fertig war, 2013 mit
„So, das ist jetzt alles, was ihr bauen könnt, und legt los.“ Dann … an sich
interessant wurde es dann ja wirklich, was den Datendurchsatz angeht, auf dem
physikalischen Layer. Weil … das ist genau das, was uns in den meisten Fällen
begrenzt. Schlechte Modulationsarten oder auch zu schmale Kanäle grenzen das ganze
ein bisschen ein. Und dann haben sie sich gedacht: Wir nehmen einfach mal mehr
Kanäle. Mehr Kanäle ist besser, weil die Access Points kollidieren nicht so einfach
wie auf 2.4 GHz. Auf 2.4 GHz können wir effektiv vier Kanäle benutzen, ohne dass
wir kollidieren, sonst gibt es Störungen. Das sorgt dann auch wieder dafür, dass
unsere Access Points nicht so effektiv senden können, deshalb haben sie gesagt:
So, mehr Kanäle wollen wir. Auch breitere Kanäle. Wir haben jetzt 80 MHz Kanalbreite
oder 160 MHz Kanalbreite, was natürlich auch noch mal einen gigantischen Durchsatz
bringt, der dazukommt. Dieses MIMO, es gibt ja immer dieses 3-zu-3 MIMO, was bei
irgendwie diesen ganzen Plasteroutern mit angepriesen wird. Das ist ja auch die
Anzahl der Antennen teilweise, die diese Router haben. Aber richtig interessant ist
es bei 11ac. 11ac hat das definiert, haben sie gesagt, es gibt bis zu acht Spartial
Streams, also sozusagen acht eigene Aussendungen auf derselben Frequenz. Das
heißt, wir haben noch mal im Vergleich zu einem einzelnen Stream noch mal das
Achtfache an Datendurchsatz, was auch wiederum noch mal eine deutliche
Verbesserung brachte. Durch Multi-User- MIMO haben wir noch mal, dass wir
gleichzeitig an mehrere Nutzer senden können. Wirklich zeitlich gleichzeitig
senden wir an mehrere Nutzer dadurch, dass wir mehrere einzelne Transmitter in diesem
Access Point drin haben. Wir haben, wie gerade eben schon erwähnt, diese
Neuorganisation des Modulation Encoding Sets, und durch diese Neuorganisation … ja
… hatten wir auch noch mal bessere Datenraten … Modulationsarten bekommen.
Diese Grafik zeigt sozusagen einmal alle Kanäle, die jetzt gerade verfügbar sind.
Die sind ganz grauenvoll durchnummeriert. Und es ist auch nicht alles erlaubt. Zum
Beispiel ist den Leuten aufgefallen: „Cool, wir setzen jetzt auf 5 GHz“ und
dann ist ihnen aufgefallen: Verdammt, da sind so ein paar Wetterradare. Und dann
haben sie sich überlegt: OK, die Geräte müssen DFS machen. DFS steht für „Dynamic
Frequency Selection“. Das bedeutet, wenn die Geräte erkennen: OK, da ist ein Radar,
das sendet da, weil das Radar hat primären Zugang zu dieser Frequenz, dann muss der
Access Point das erkennen, sich zurückziehen von diesem Kanal und sich
einen anderen Kanal aussuchen, auf dem er einfach frei senden kann, ohne dieses
Radar zu stören. Und auch in Deutschland gibt es dann noch stärkere
Einschränkungen, weil es gab große Vorgaben, was überhaupt möglich sein wird
in diesem Standard, und was dann tatsächlich erlaubt ist, lokal bzw. in den
drei Radioregionen der Welt, wird nochmal von den entsprechenden
Regulierungsbehörden entschieden. Deswegen sieht es für Europa und Japan so ein
bisschen mau aus. Und auch dieser Stand der USA, den wir dort sehen, ist nicht das
was wir... was tatsächlich möglich ist, weil das ist jetzt das, was tatsächlich
maximal möglich ist. Auch dieses Grau sind sie gerade am Kämpfen das zu kriegen und
auch in der mitte fehlen... sind noch ein paar Kanäle wo sie noch gerade versuchen,
das durchzukriegen. Also wenn oben alles möglich ist, mit und ohne DFS, dann ist
das sozusagen das maximale, was wir an Kanälen zur Verfügung haben. Diese Kanäle sind so
aufgebaut, dass sich die Kanalbreiten, wie auch schon bei den vorigen WLAN-Standards,
überlappen können. Das ist also, dass 2 20-Megahertz-Kanäle einfach einen
40-Megahertz-Kanal bilden können und so weiter. Und dadurch haben wir nochmal viel
mehr Möglichkeiten, dass sich die Access- Points gegenseitig nicht in die Quere
kommen. Dann, dieses MIMO, hatte ich bereits erwähnt, existiert seit 802.11n.
Es ist ziemlich cool und das ist eine sehr bewährte Methode zur
Datendurchsatzsteigerung, weil wir durch parallele Aussendungen auf 3 Antennen...
können wir dreimal dieselbe Frequenz benutzen. Auf der Empfängerseite sieht das
dann so aus, dass er diese 3 Aussendung auf jeder der 3 Antennen erkennt, aber,
dadurch dass diese Antennen physikalisch voneinander separiert sind, auch einen
gewissen Abstand haben, hat er verschiedene Signalstärken auf den
Antennen und kann daraus dann erkennen, welcher dieser MIMO-Streams zu welcher
Antenne gehört. Und dadurch haben wir, man könnte es Kanäle nennen, aber wir haben
mehrere gleichzeitige Aussendung und dadurch natürlich auch immer mehr
Datendurchsatz und entsprechend einen Datenstrom pro Antenne. Das multipliziert
unser datendurchsatz mit den bis zu 8 Spartial-Streams dann in .ac, aber was
genau diese 8 Spartial-Streams uns tatsächlich an Datendurchsatz bringen, da
habe ich gleich noch eine Tabelle zu. Jetzt kommen wir erstmal zu diesem
magischen MSC und zwar nach dieser Neuorganisation von 32 Werten mit 802.11n,
das waren ein bisschen viel, da haben sie sich gesagt, "Okay, die wurden nicht alle
benutzt, manche wurden mehr benutzt, manches weniger benutzt und manche war
auch einfach nur unnötig" Da haben sie gesagt, "Wir können das besser. Wir können
auch bessere Hardware bauen, wir brauchen manche Werte einfach gar nicht mehr" und
haben sich dann überlegt, "Wir brauchen nur noch 10 Werte in 802.11ac. Aber
trotzdem haben wir einen besseren Datendurchsatz." Und das ist jetzt diese
Tabelle. Wir haben dort... das sind jetzt die Werte von 0 bis 4. Wir haben BPSK,
QPSK und 16-QAM,. Diese Modulationsarten gab es auch schon in den vorigen Standards
und die Neuerung kam dann hier, auf der rechten Seite in der Tabelle, mit 256 QAM.
QAM steht für "Quadrupel-Amplituden- Modulation". Da habe ich auch eine kleine
Erklärung zu und was wir auch noch haben, ist hier diese Coderate. Da sieht man wie
viel Bits von den übertragenen Bits für Bit-Sicherung benutzt werden. Und das geht
dann soweit, dass wir unten die Hälfte aller Bits zur Bitsicherung benutzen. Das
ist dann einfach wenn wir wirklich sicher gehen wollen, dass wir Daten übertragen,
über lange Strecken, verlustbehaftete Strecken... und wir haben dann bei MCS
Wert 9. Sagen wir so, "Wir pumpen richtig Daten durch, wir haben ein gutes Signal,
wir können auf eine so starke Bitsicherung verzichten." Dieses QAM an sich ist eine
supertolle Modulationsart, ich find die persönlich super toll. Und zwar diese
Quadrupel-Amplituden-Modulation ist eine digitale Modulationsart und es ist eine
Kombination aus Phasenmodulation und Amplitudenmodulation, wie auch der Name ja
auch schon erkennen lässt. Und wir haben dann zwei Werte dass... Leute, die sich
vielleicht schonmal von euch mit STRs beschäftigt haben, hatten vielleicht
irgendwann mal mit I- und Q-werten zu tun. Und genau diese I- und Q- Werte sind diese
Werte, die für eine QAM-Modulation notwendig sind. Und die geben... das ist
ein Wert, der angibt, wie die Phase und wie die Amplitude ist... und aus dieser
Kombination kann man in einem großen Raster genau darstellen, welcher Punkt das
ist und welche Bits dazugehören. Man muss sich natürlich beim Empfänger und beim
Sender darauf einigen, welches Bitmuster man über dieses Raster legt. Und die
Demodulation von dem Ganzen erfolgt über einen unmodulierten Träger. Das sieht dann
so aus: Wir haben auf einer gewissen Bandbreite, haben wir in der Mitte auf
einer Frequenz einen kleinen Träger und immer wieder... Je breiter unsere Kanäle
werden, kommen weitere unmodulierte Träger hinzu. Und dazwischen sind ganz viele
Träger, die moduliert sind. Die Demodulation funktioniert dann so, dass er
guckt, "Okay, ich habe jetzt gerade das empfangen. Jetzt gucke ich auf meinen
unmodulierten Träger als Referenz und sehe, mein empfangenes Signal hat einen
Phasenverschub im vergleich zu diesem Träger von x und einen
Amplitudenunterschied von y." Daran kann das dann beim Empfänger demoduliert
werden. Und wir brauchen auch, je breiter unsere Kanäle werden, immer mehr Träger,
weil durch höhere Frequenzen gerät das Ganze natürlich dann mit der Phase ein
bisschen... Ein bisschen verschiebt sich das natürlich weil, weil die Frequenz
höher ist und die Welle dann vielleicht schon ein bisschen weiter ist. Deswegen
braucht man da auch mehrere Träger. Und dieses 64-QAM steht für die Anzahl der
Konstellationspunkte, also die Anzahl der Punkte, die wir in diesem Raster haben.
Und dieses Raster sieht man hier. So sieht so ein Raster einer 64-QAM-Modulation aus.
"I" steht für den "in-phase component", also der Phasenverschub von dem Ganzen.
"Q" ist der "quadrature component", also der 90-Grad-Winkel dazu entsprechend. Und
mit 64 Werten können wir 6 Bit pro Konstellationspunkt übertragen. Wenn wir
dann zum Beispiel ein Grey-Code nehmen, das kann man einfach darüber legen, oder
irgendwelche anderen Kodierungsverfahren, die man sonst noch benutzen möchte. Dann
z.B. die 256-QAM, die auch in 802.11ac verwendet wird, benutzt nen 2*4 Bit Grey-
Code, sprich wir haben 8 Bit, die hintereinander hängen. Und die ersten 4
Bit, sind n Grey-Code, der in x-Richtung geht und sich immer nur um 1 Bit in
x-Richtung verändert. Und die anderen 4 Bit an dem ganzen Codewort sind n Grey-
Code, der sich in y-Richtung einfach nur um 1 Bit verändert. Diese Diskussion kann
man also... zu diesem... zur Möglichkeit von Grey-Code auf solchen Rastern kann man
beliebig weiterführen. Ich hatte da letztens ne sehr schöne Diskussion mit
meiner Mitbewohnerin drüber, ob man in einem..., also beim Frühstück auch noch...
Gelächter
HL: Ob man in einem n-dimensionalen Raum mit m Konstellationspunkten in jede dieser
n Dimensionen einen Grey-Code abbilden kann, wie lang x das Codewort ist und
wieviele Bit y hinzukommen bei der (n+1)-ten Dimension im Vergleich zur n-ten
Dimension. Sie hat dann irgendwie ganz viel Mathematik noch damit drauf geworfen,
und... Es ist möglich. Auch im n-dimensionalen, aber das ist für uns
recht egal, weil, wir müssten erstmal irgendwie noch ne 3. ... ja, nen 3.
sozusagen Raumparameter hinzukriegen, damit wir das irgendwie benutzen können.
Also ich bin mit der normalen QAM erst mal recht zufrieden. Das ist jetzt ein kleines
Beispiel. Wir nehmen jetzt mal diesen Punkt oben in der Ecke und ich habe da
jetzt einfach mal von Anfang an durchgezählt. Binär. Ich habe da jetzt
keinen Grey-Code drüber gelegt... Wenn ich jetzt diesen Punkt haben möchte, sage ich,
dass ist der Punkt 15 in dezimal. Das ist dann entsprechend unserer binärer Wert und
das wäre dann ein x von 4 und ein y von 3. Das wäre jetzt sozusagen, wenn mein
Empfänger erkennt, okay ich hab nen Phasenverschub von der sozusagen 4
entspricht in x-Richtung und einen Amplitudenunterschied, der 3 in y-Richtung
entspricht, dann ist das genau dieser binäre Wert. Und daran kann er das
entsprechend dekodieren. Jetzt kommt erstmal eine ganz große Tabelle. Das ist
ein bisschen unübersichtlich. Es fängt oben an mit 802.11n mit einem Spatial
Stream im Vergleich zu 802.11ac mit einem Spatial Stream und diese Tabelle zeigt
ganz schön wie durch die verschiedenen... durch die Hinzunahme dieser Spatial
Streams und sozusagen mehr Sendemöglichkeiten sogar mehrere Kanäle
auf der gleichen Frequenz und die der Datendurchsatz einfach ansteigt bis hin zu
683 Mbit. Das ist schon deutlich mehr als der Endstandard in seiner sozusagen
maximalen Ausbaustufe geschafft hat. Wobei man jetzt auch noch hinzufügen muss, zur
Verteidigung von 802.11ac, dass diese blauen Werte nämlich noch nicht mal MCS-
Wert, also, der MCS-Index 9 sind, sondern nur der MCS-Index 8. Weil 20 MHz-Kanäle
dürfen nicht mit MCS 9 verwendet werden. Das hat man im Standard so spezifiziert
und das heißt, wenn man es so zu sagen theoretisch sehen würde, was nach dem
Standard nicht erlaubt ist, könnte man sogar da noch mal mehr Daten durch
bekommen. Wenn wir jetzt einfach den Kanal mal ein bisschen verbreitern, dann haben
wir noch mal mehr Datendurchsatz. Da ist wieder alles möglich. Und dann, wenn wir
den nochmal verbreitern, kommt noch mal mehr. Und ab dem Punkt wird die Tabelle
ein bisschen löchrig, weil: 80 MHz gab es in 802.n, äh, 802n noch gar nicht. Aber,
wir könnten noch mal erweitern, weil wir haben 180 MHz-Kanäle und da kommen wir
dann unten rechts auf den Wert, der in 802.11ac als maximale Brutto-Datenrate
spezifiziert ist: 6,9 Gbit/s. Und das ist schon... was, wo ich mir überlege: wie
kriege ich die Daten überhaupt zum Access Point hin? Weil, selbst mit NBase-T-
Übertragung wo ich jetzt 2,5 Gbit oder 5 Gbit über mein Kupferkabel fahren kann,
komme ich da auch noch nicht ganz hin. Und das... Das war schon ziemlich hoch
gegriffen von der IEEE, dass sie dort die 6,9 Gbit spezifizieren. Aber naja, sollen
sie machen, ist okay. Und wieder da ist wieder noch blauer Wert mit drin. Der MCS
9 ist für Devices mit 3 Spatial Streams und 180 Mhz-Kanälen einfach verboten, aus
Gründen, die ich jetzt nicht weiter ausführen möchte, weil das ist Standard-
Geraffel. So. Dann dieses Multiuser MIMO. Wir haben ja schon, dass wir mit den
Antennen irgendwie gleichzeitig an einen Client senden. Das ist ja schon so, wenn
man sich das mal irgendwie überlegt und sich vorstellt, dass man auf der gleichen
Frequenz mehrere Aussendungen hat, die dann auch wieder auseinandergefrickelt
werden können und die Daten wirklich sinnvoll ankommen, ist ja schon irgendwie
technisch ne Meisterleistung. Jetzt haben sie sich gedacht "Warte, das kriegen wir
noch besser! Wir haben MIMO seit 802.11n, aber das wollen wir jetzt noch mal
steigern. Wir haben nämlich nicht nur einen Antennengewinn durch dieses MIMO mit
in db 10 x Logarithmus von n, wo n die Antennenanzahl ist. Das ist nur für die
Leute, die's nachrechnen wollen... Gelächter
Es gibt solche. Ich hab meine Mitbewohnerin ja schon erwähnt.
Gelächter Dann haben sie gesagt: so, wow, wir machen
jetzt ne parallele Datenübertragung an alle Nutzer. Die wir... irgendwie können.
Und zwar... machen wir jetzt mal einfach, weil... wir wollen es, wir können es. Und
dann haben sie irgendwann angefangen. Und zwar haben sie es allerdings noch ein
bisschen begrenzt, sie haben gesagt, wir nehmen maximal 4 Nutzer und wir nehmen
maximal 4 Spatial Streams pro User. Aber es gibt ja maximal ja eh nur 8 Spatial
Streams. Das bringt uns halt eben auch gewisse Vorteile. Zum Beispiel, wenn wir
jetzt einen Laptop haben, was richtig viele Daten gerade zieht. Dann würde das
ja irgendwie wenn es ziemlich dicht am Accesspoint dran ist, erstmal anfangen,
den Kanal zu blockieren, weil es ja richtig viel zieht. Irgendwann würden
andere Clients auch mal dran kommen, aber die meisten Daten gehen ja dieses Laptop.
Wenn wir jetzt mit 8 Spatial Streams dort sitzen. Und dieses Laptop mit 4 Spatial
Streams. Dann kann das ruhig ziehen, weil andere Clients, diese anderen 4 Spatial
Streams können mit MU-MIMO wiederum weiterbenutzt werden und zum Beispiel an
irgendwelche Smartphones irgendwelche Push-Nachrichten, die normalerweise noch
nicht gesendet werden würden, einfach mal mit raus verteilen. Das bringt uns
supertolle Vorteile, was irgendwie Latency im gesamten Netzwerk angeht, weil
einfach... so kleinere Datenübertragungen mal eben schnell mit rausgeworfen werden
können, das ist ziemlich cool. Und das Beste ist, man kann einen eigenen MCS-
Index pro User machen. Das heißt, wir senden und wir haben für jeden User einmal
womöglich eine andere Modulationsart, eine andere Bitsicherung und das... ja, das ist
einfach noch mal so eine technische Meisterleistung, wo ich mir auch manchmal
denke, so... wie genau haben sie es implementiert? Und... das zu bauen, das
ist... das gehört schon einiges zu. Ja. Jetzt hat man auch was anderes.
Beamforming. Beamforming ist supercool.
Gelächter
Es ist... ja wirklich, es ist supercool. Zum Beispiel... aufm Hackerspace haben sie
jetzt nen Lautsprecher gebaut, der mit Beamforming von Audio, Audio nur in eine
Richtung schiebt. Was ihr grad eben nicht vor dem Talk gehört habt, ist: ich wurde
hier die ganze Zeit mit Rick Astley beschallt von der Seite Gelächter und
ihr konntet das nicht hören, weil das genau in meine Richtung gedrückt hat. So.
Es ist nämlich eine aktive Beeinflussung der Abstrahlteigenschaften einer Antenne,
also im Hochfrequenzbereich. Und dadurch kriegen wir noch mal im Falle von unserem
Beamforming, was wir jetzt haben in 802.11ac ungefähr zweieinhalb dB Gewinn,
die wir sozusagen nochmal dadurch rausholen können, weil wir unsere
Aussendung immer genau in eine Richtung drücken können. Und das ist nochmal
besser, weil je weiter wir vom AP weg -- also vom Accespoint weg sind, desto
schlechter wird natürlich irgendwie unser Empfang von den Daten und wir rutschen
irgendwie niedrigere MCS Indexe rein und wir können weniger Daten übertragen. Wenn
wir also unsere Aussendung in irgendeine Richtung verstärken können, dann haben wir
den Vorteil, dass wir nochmal mehr Daten durch kriegen, wo wir nochmal den Vorteil
haben, dass wir auch schneller mit irgendwie unserer Übertragung fertig sind
und alle anderen auch noch mal irgendwie mehr Airtime haben, um das Ganze zu
benutzen. Beamforming, wie vorhin schonmal erwähnt, gab es auch schon in 802.11n,
aber da gab es ganz ganz viele verschiedene komische Dinge und da haben
sie sich irgendwie jetzt geeinigt in 11ac und es ist sogar bidirektional möglich.
Fast keine Client unterstützt das, weil die meisten Clients haben halt einfach nur
zwei Antennen, drei Antennen für zwei oder drei Spatial Streams und die Unterstützung
ist ein bisschen mau, aber vor allem im Enterprise-Bereich haben die Hersteller
das jetzt schon angefangen zu implementieren, dass sie BeamForming
machen und es funktioniert auch ganz schön, nur halt auf dem Rückweg gehen da
... ist das hat eben leider nicht immer möglich. Hier habe ich einmal kurz das
aufgeführt: Ich habe einen relativen Abstand zum AccessPoint genommen und habe
dann einfach mal so MCS-Indexe auf so einen Pfeil geklebt und der untere Pfeil
ist einfach der, wenn wir wie BeamForming benutzen und diese zweieinhalb dB Gewinn
nochmal wieder drauf rechnen, können wir viel weiter vom AccessPoint weg sein und
immer noch den gleichen MCS-Index nutzen und wieder auch noch mal in einer größeren
Distanz noch einmal die gleiche Datenmenge übertragen, was uns ja noch mal so einen
kleinen Ausgleich gibt zu den Verlusten, die 5 GHz ja eh schon hat, also wenn man
es mit 2.4 GHz vergleicht. Jetzt -- BeamForming -- da muss man mal wieder so
einen kleinen Exkurs machen und zwar zu Phased-Array-Antennen. Und zwar diese
Phased-Array-Antennen sind ein sehr sehr platzsparender Ersatz zu normalen
Richtantennen wie Yagis, denn wenn ich die Yagi drehen möchte, dann muss ich sie ja
irgendwie von Hand hin und her schwenken. Aus dem Amateurfunk kennen das vielleicht
welche und wenn man dann irgendwie so eine ganz große Antenne hat, dann braucht man
erstmal einen Motor, der muss anlaufen ... es dauert einfach. Das Coole an Phased-
Arrray-Antennen ist, man kann ziemlich ziemlich schnell die Richtwirkung dieser
Antenne ändern, wenn man sie beeinflussen kann. Und das können wir ... in diesem
Fall. Es ist technisch extrem aufwendig, aber ich meine wir können parallel an
mehrere Benutzer senden, warum sollen wir nicht auch einfach mal unsere Antennen
irgendwie so ein bisschen technisch drehen können, sozusagen. Die ganze Sache
funktioniert anhand einer Phasenverschiebung der Aussendung. Wir
haben sozusagen mehrere Antennen, die -- sagen wir jetzt einfach Mal -- parallel
zueinander sind. Wenn wir an einer Stelle anfangen, das Signal ein ganz bisschen
früher auszusenden, dann verschiebt sich ja diese ganze Wellenfront, die
normalerweise gerade weggehen würde -- wir fangen ja hier ein bisschen früher an,
verschiebt sich das Ganze ja ein bisschen zur Seite und genau mit diesen Mechanismus
wird dieses Ganze ... wird diese Phased- Array-Antenne gesteuert: Einfach über
einen verschiedenen Phasenwinkel an verschiedenen Antennen. Und man muss
natürlich eine individuelle Phase pro Antenne berechnen. Man kann es allerdings
auch auf einer Platine fix implementieren. Zum Beispiel wird das im Automobilbereich
eingesetzt in Radaranlagen von irgendwelchen Autos. Da kann man einfach
die Hochfrequenzleitung zur Antenne an einer Seite ein bisschen länger machen und
dadurch kommt dann natürlich deswegen das Hochfrequenzsignal ein bisschen später an
dieser Antenne an und man eine leichte Richtwirkung in die eine Richtung. Wer
sich das immer noch nicht vorstellen kann – hier ist so ein tolles Bild – es ist
übrigens auch das einzige Bild, was ich, also bis auf das bei der Titel-Folie, was
ich von Wikipedia geklaut habe, weil irgendwie gibt es zu 11ac keine schönen
Bilder, wenn jemand sich berufen fühlt, meine Bilder zur Wikipedia reinzuladen,
damit Leute irgendwie da auch Bilder einpacken können, der darf mich dann gerne
im Nachhinein ansprechen. Ich gebe die bilder gerne weiter mit der „Ist-Mir-Egal-
Lizenz“. So, kommen wir wieder zu diesem Beamforming zurück. Sie haben sich für
Null-Data-Pakete Beamforming entschieden, weil sie dachten: So das ist unsere
Lieblingsmethode und man muss eigentlich vor jeder Aussendung eine Vermessung des
Kanals machen. Also der Access-Point muss wissen, vor jeder Aussendung und wo sind
überhaupt meine Clients, damit er das in die entsprechende Richtung drücken kann.
Dann müssen wir noch unterscheiden zwischen dem Beamformer und dem
Beamformee. Der Beamformer ist der Accesspoint und der Beamformee wiederum
ist dann der Client der das ganze empfängt. Das sind einfach die Begriffe
aus dem Standard. Ich weiß nicht, was sie sich dabei gedacht haben. Dann wird auch
dieser gesamte Sendewinkel, den wir haben, mit dem wir Aussenden, in Matrizen
festgehalten, weil es wäre ja langweilig mit irgendwelchen Winkeln zu rechnen. Wir
haben ja Computer – Matrizen sie cool! Und da haben wir auch wiederum zwei Matrizen
und zwar einmal die Feedback-Matrix. Das ist die Matrix, die wir zurückbekommen von
unserem Client, wie er uns hört und wir haben noch die Steering-Matrix. Das ist
dann die Matrix, die wir dann tatsächlich sozusagen auf unsere Aussendung anwenden,
um die Abstrahlungseigenschaften zu beeinflussen. Wer sich die ganze
Mathematik dazu durchlesen möchte: Die ist im Standard drin, aber sie ist extremst
grauenvoll. So dieses Null-Data-Packet- Beaming ist eine ganz einfache Methode.
Haben einfach ganz am Anfang der Ankündigung: So ich will jetzt messen. So,
dann fängt er an. Dann sendet er eins dieser Null-Data-Pakete aus. Dieses Paket
enthält einfach – heißt so weil es einfach keine Daten enthält. Aber anhand dieses
Paketes kann der Client erkennen so okay da ist die Aussendung vom Accesspoint. Der
ist in die Richtung und ich empfange ihn sozusagen aus der Richtung mit dem
Phasenverschub, sozusagen grob, und kann sich das dann sozusagen merken und sich
das als Feedback-Matrix entsprechend umsetzen. Dann sind diese Feedback-Matrix
zurück und dann findet die normale Aussendung der Daten einfach statt und
diese Daten kommen dann entsprechend beim Client an. Aber die IEEE ist ja sowieso
verrückt, das hatte ich ja vorhin schon erzählt. So wie vorhins gesagt: Das wäre
ja langweilig wenn man Beamforming nur mit einem Client machen kann. Wir machen das
ganze Multi-User-Client-mäßig! Wir können parallel an mehrere Clients Beamforming
betreiben – mit Multi-User-MIMO. Und das ist es einfach – ähm. ich weiß nicht, was
sie geraucht haben, aber es auf jeden Fall gutes Zeug, weil das ist eine echt coole
Idee und das technisch umzusetzen ist noch mal cooler. Im Endeffekt ist es eigentlich
genau das gleiche. Er fängt halt eben an, sagt: So, ich will mal jetzt messen. Sagt
hier ist mein Paket und holt sich dann entsprechend von den einzelnen Beamformees
seine Matrizen ab, legt sie übereinander berechnet den ganzen Kram und wendet ihn
auf sein Antennen-Array an und fängt an zu senden. Das hat auch ein paar Nachteile
natürlich. Diese Kanal-Vermessung kostet Airtime. Da kann kein anderer senden, weil
das sonst diese ganze Messung natürlich stören würde. Diese Größe der Feedback-
Matrix ist auch ziemlich unterschiedlich. Und zwar kommt es darauf an wie viele
Clients haben wir, wie viele Spatial- Streams benutzt dieser Client und so
weiter und so weiter. Und das kann – genau die Kanalbreite spielt auch noch mit rein.
Und Single- und Multi-User natürlich auch. Was ja auch die Anzahl der Clients ist
oder auch die Anzahl der Streams im Endeffekt ja. Und das kann von 78 Byte bis
53 Kilobyte gehen. Das ist so: Hier sind so 1, 2 Bitchen bis ja, hier, nun nimm
mal irgendwie... Also das variiert sehr stark. Deswegen – wir nehmen einfach mal
eine Faustformel dafür: Von 0,5 bis 1% unser Airtime, wenn wir wie Beamforming
machen, werden von diesem Sounding- Procedure verwendet. Das ist so das ist so
grob die Formel, die man sozusagen dazu nennen kann. Und! Auch hier sind sie wird
erstaunlich genau. Wir können für jeden Sub-Träger können wir 56 Winkel anwenden,
wenn wir 8 Spatial-Streams benutzen. Heißt, wir können sozusagen den ganzen
Raum den wir haben auf 56 Bereiche aufteilen und die in die Richtung drücken.
Und das ist eigentlich wenn man es sich mal genauer überlegt und auch auf auf die
Geschwindigkeit anwendet, mit der die Daten ja tatsächlich übertragen werden
auch schon ziemlich genau und eigentlich auch recht beeindruckend. So, jetzt muss
ich euch ein bisschen enttäuschend: Jetzt kommt der Realitätsabgleich und der
Praxisbezug. Es klingt ja alles echt toll. Also ich liebe diesen Standard sehr. Es
ist echt schön. Naja, aber die Datenraten sind in der Realität leider niedriger –
tut mir leid. Wenn ihr jetzt einen Speed- Test macht – die Accesspoints, die hier
und da rumhängen und überall unter der Bühne noch liegen, da kriegt definitiv
nicht so viel Daten durch wie euch der Standard in brutto verspricht. Das
verspreche ich euch! Das liegt einmal daran, hier sind extrem viele Leute im
Raum und das ganze wird natürlich dadurch ineffektiver. Wir haben euch die Kanäle
begrenzt, wir erlauben euch nicht so breite Kanäle zu benutzen von unseren
Access Points her. Das ganze hatte ich ja auch schon ausgeführt, warum das Ganze –
warum man das auch machen sollte...in meinem Talk auf der GPN. Dann: Eure ganzen
alten Scheißgeräte fressen meine Airtime. Wenn irgendjemand von euch noch ein
2,4-Gigahertz-Gerät hat und ich erwische ihn beim rausgehen... Ich habe hier so 'ne
Glasfaser-Peitsche... Also ja... Aber es ist nicht nur 2,4 Gigahertz, es ist auch 5
Gigahertz, weil 11ac ist ja nur 5 Gigahertz. Das gleiche ist...betrift
dementsprechend die a-Clients, wobei wir die, glaube ich, auch aktuell aus dem WLAN
ausschließen und deswegen ist es nicht so schlimm, mit diesen Legacy-Clients. Und
hier auf dem Kongress ist er sowieso schöner. Wir haben ungefähr 75 Prozent der
Leute sind im 5 Gigahertz, das ist super cool. Euer Broadcast und euer Multicast,
die fressen auch Airtime, weil: Broadcast und Multicast wird mit der langsamsten
verfügbaren Datenrate übertragen, heißt: wenn ich jetzt irgendwie ein Client habe,
der irgendwie nur gerade so n spricht und mein Access Point sagt auch so „OK, das
niedrigste was ich kann, ist n“, dann fängt der Access Point an, mit n zu
senden. Es ist egal, wie viele ac-Clients da sind. Eigentlich ist es sogar egal, ob
überhaupt irgendwelche n-Clients sind, solange mein Access Point diese niedrige
Datenraten kann, sendet er auch damit. Und das dauert natürlich dann wieder irgendwie
länger, den ganzen Kram aufzusenden; das frisst auch wiederum Airtime. Die
Verwendung von 80 und 160 Megahertz- Kanälen ist in Deutschland schwierig. Wer
das Bild von vorhin noch im Kopf hat, den Kanalplan; wir haben ja man nur so zwei
kleine Blöcke. Wir haben gerade mal vier 80 Megahertz-Kanäle, die wir verwenden
dürfen in Deutschland und dann auch entsprechend nur mit DFS. Das heißt,
wenn...und es könnte unter Umständen passieren, dass einer dieser Kanäle
irgendwie komplett wegfällt, dann haben wir nur noch drei Kanäle, und da sind wir
wieder bei dem gleichen Problem, was wir schon immer mit 2,4 Gigahertz hatten. dass
sich die Kanäle gegenseitig stören und das ganze killt sich und das bremst natürlich
unser ganzes WLAN auch noch mal aus. Auch leider weiterhin die Effizienz dieses
WLAN-Standards lässt zu wünschen übrig. In solchen Hallen wie jetzt hier funktioniert
es nicht so wirklich wie sich die ganzen Leute das gedacht haben, das liegt primär
daran einfach, dass dieser Standard nicht so vernünftig implementiert wurde, wie er
jetzt herausgebracht wurde. Hersteller- spezifische Lösungen bringen ein bisschen
Abhilfe, dass man anfängt, so Arten zu verändern, wie die Aussendung zu
verändern, dass man sagt: so wir benutzen keine Broadcast und kein Multitasking
mehr, wir wandeln das in Unicast um und schicken es an jedem Client einzeln, weil
es schneller geht, als würden wir es an alle gleichzeitig mit einer langsam
Datenrate senden. Auch Beamforming ist noch nicht wirklich verbreitet, das haben
jetzt gerade erst die neueren Accesspoints, die jetzt dieses Jahr zum
Beispiel oder letztes Jahr herausgekommen sind. Die, die jetzt hier irgendwie die
ganze Zeit rumhängen, können das alle nicht. Eigentlich kann es gar keiner von
denen, die wir hier auf dem Congress verwenden. Und das Ganze macht es
natürlich noch mal ein bisschen schwieriger, weil wir auch wieder da auf
schlechte Datenraten zurückfallen. Dann hat auch dieses Ausrollen in Wellen, diese
„coole Idee“, nicht wirklich funktioniert, „Wave 1“ hat funktioniert, „Wave 2“ hat
funktioniert, aber dann haben die WLAN Hersteller sich gedacht, „ja cool, Wave 2
müssen wir ja mindestens unterstützen, reicht uns“. Ich habe bis heute keinen
Accesspoint gefunden, der wirklich 8 Spatial-Streams unterstützt, mit komplett
... sozusagen dem kompletten Features-Set, was uns dieser Standard bietet. Leider
noch nicht. Ich habe den Chipsatz dazu gefunden, aber nur der Chipsatz bringt mir
nichts, wenn er keine Platine drunter ist, den ich irgendwo, die ich irgendwo
anschließen kann und dann auch verwenden kann. Die Probleme dabei liegen nämlich
unter anderem bei der Stromversorgung. So ein Accesspoint braucht ja irgendwie
Strom, wenn wir den mit mit POE verspeisen oder POE plus nach 802.11, 802.3 AT mit so
25 einhalb Watt, das reicht. Das ist cool. Wenn wir allerdings anfangen,
irgendwie so aufwendige Sachen zu machen wie spatial Mapping, was das ist, dass
die Datenraten, also dass der Datenstrom aufgeteilt wird auf die entsprechenden
spatial Streams und zwar so dass am Ende auch wieder zurück gebastelt werden kann.
Das, dazu brauchen wir einen riesigen digital analogen, riesigen digitalen
prozesse...Digitalprozessor, der das Ganze verarbeitet. Je mehr Streams wir dann auch
parallel nutzen, desto größer muss der natürlich sein und desto mehr Strom frisst
er ja auch. Das ist leider immer noch ein Problem, da irgendwie entsprechend noch
die Power hinzukriegen und wie in vorigem, wie schon gesagt bisher nicht
wirklich verbreitet. Auch der AP Uplink ist nicht lange in den Grenzen des
Standards, sprich die meisten APs haben ein Gigabit oder zwei Gigabit, ich habe es
gerade erst, die ersten gesehen, die zweieinhalb Gigabit als Uplink anbieten,
aber man braucht es auch gar nicht. Wir sehen bei uns in der Uni, an den
Accesspoints, Uplink von vielleicht maximal 200 MBit. Auch hier auf dem
Congress ist die Accesspoints kommt nicht ansatzweise dahin, was sozusagen die
unterste Grenze Standard mir bietet. Ich habe bisher keinen Accesspoint gesehen,
der tatsächlich wirklich von WLAN nach LAN das Gigabit auch wirklich durch gekloppt
hat, also im echten Umfeld. Im Labor kriegt man das sehr wahrscheinlich hin,
aber wenn man WLAN-Standards hat, dann gibt es eigentlich nie ums Labor es geht
eigentlich immer darum, dass man das wirklich auf einer freien Wildbahn
benutzen möchte, wo halt auch nochmal irgendwie andere Leute sind, weil man
wohnt ja zum Beispiel auch manchmal in der Stadt und nicht nur auf dem Land, wo man
als ganz ganz einzelner Mensch irgendwie mit zehn Kilometer Abstand zu allen lebt,
also die gibt es natürlich auch aber ... So, aber ich kann euch Hoffnung machen.
Der ganze Kram kann hat eine Zukunft. Es muss weiter optimiert werden, die IEEE ist
da noch lang nicht an dem Punkt dass wir sagen „so cool das gefällt uns, so wollen
wir benutzen und so machen wir das jetzt auch“ und der Durst nach dem
Datendurchsatz ist noch nicht wirklich gestillt. Wir brauchen dringend eine
bessere Lösung für die „very high density deployments“, wie zum Beispiel in diesen
Sälen, wo sich die Accesspoints und die Clients sich nicht so gegenseitig auf den
Geist gehen. Das ganze das ganze WLAN besser zusammen greift, dass alles schöner
miteinander interagiert. Und dafür haben wir 802.11ax-2019.
Gelächter Ja, ja ... Wer denkt, .11ac ist schon
sexy, hat dieses Standard noch nicht gesehen. Das ist noch mal wieder weiter,
ich hab leider bisher den Draft 1.0 nicht in die Hände bekommen, der sollte
eigentlich im November raus sein. Wenn jemand Zugriff zu diesen IEEE Drafts hat:
ich nehme die bitte gerne, weil meine Universität kriegt zwar die Standards,
aber nur die die fertig sind und nicht die Drafts. Deswegen ich hätte die bitte
gerne, ich würde ihn gerne lesen, weil nur aus Papern wird man nicht schlau. Da kommt
1024 QAM, nochmal eine stärkere Modulationsart, nochmals zwei MCS-Werte
mehr, noch mal mehr Datendurchsatz. Aber, mit diesem Standard haben sie nicht
gesagt, „so wir wollen es noch mal richtig mehr Daten durch kloppen“, sondern mit dem
Standard haben sie gesagt, „wir kloppen ein bisschen mehr Daten durch, aber wir
optimieren andere Dinge“. Zum Beispiel dieses Multi-User-MIMO machen wir
bidirektional: Es können gleichzeitig mehrere Clients Daten empfangen, die vom
Accesspoint kommen. Es können aber auch dann mehrere Clients gleichzeitig zum
Accesspoint senden, der den ganzen Kram auseinander tüdelt. Und das wird richtig
cool, wenn das richtig funktioniert. Und: wir haben OFDMA. OFDMA steht für
Orthogonal Frequency Direction Multiple Access. Das ist ein riesen Wort. An sich
ist dieses Verfahren grauenvoll kompliziert. Aber ihr habt es alle in der
Hose ... fast alle in der Hosentasche: LTE benutzt das. Gleichzeitig können mehrere
Nutzer die verschiedenen Subcarrier einer Aussendung benutzen und kriegen ganz ganz
komisch zusammengeschachtelt Zugang zu diesem Kanal. Ich hab mir schon
vorgenommen, auf der GPN dann nächstes Jahr dann was über .11ax zu erzählen, dann
werde ich das Ganze ein bisschen weiter ausführen -- ich bin auch schon mit der
Zeit schon ein bisschen weiter vorne -- und mit OFDMA wird das Ganze nochmal
schöner und ich freue mich tierisch wenn dieser Stand auch endlich rauskommt. Es
gibt schon die ersten Chips die auf der Draft 1.0 Version basieren. Also Hardware
Entwickler dürfen sich jetzt gerne berufen fühlen, diesen Kram zu implementieren.
Dann bin ich auch schon am Ende meiner kleinen Ausführung. Ich hoffe es war nicht
zu langweilig. Vielen Dank, dass ihr zu- gehört habt und so könnt ihr mich erreichen.
Applaus
Herald: Yeah, wow! Toller Talk! Hendrick Lüth: Danke
H: Wir haben noch Zeit für Q&A und wer schon gehen will, nehmt bitte Müll mit.
Aber wir haben noch zehn Minuten für Q&A. Das Mikrofon hier!
Mikrofon Person 1: Hallo. Du hast erwähnt, dass die Matrizen beim Beamforming, dass
die Matrizen in der Größe variieren. HL: Ja.
Mikrofon Person 1: Hängt das damit zusammen, dass die Matrizen tatsächlich
mehr Zeilen und reinbekommen, oder nimmt die-
HL: Ja. Mikrofon Person 1: OK.
HL: Das hat, glaub ich, damit zu tun, weil die halt eben mehr Daten enthalten müssen,
weil zum Beispiel für acht Spatial Streams musste ja das genauer
spezifizieren, wie der Winkel ist und auch die einzelnen Werte haben entsprechend
mehr Daten. Mikrofon Person 1: Also, das wär meine
Frage: Die Werte werden größer, also statt-
HL: Beides. Mikrofon Person 1: OK, cool.
H: Mikrofon hier auf der Seite. Willst du? Mikrofon Person 2: Yes. So sorry for
asking in English. HL: Yeah, no problem.
Mikrofon Person 2: What is the approximate angular resolution which you can get with
MIMO with 802.11ac? HL: Yeah, if you take eight spatial
streams and you take a 360 degree antenna array which is placed in a circle. Just
divide your 360 degrees through the 56, and then you get your angle which you can
reach with beamforming. Right, yeah. H: OK, wir haben ne Frage aus dem
Internet... HL: Neuland!
Signal Angel: Wir haben hier zwei Fragen und ich würde die einfach mal...zum einen
erstmal viel Applaus, auch aus dem Internet-
HL: Danke! SA: Und dann will ich die zwei Fragen ein
bisschen zusammenfassen. Zum einen ist die Frage: Wie wirkt sich viel Bewegung der
Clients, also z.B. 500 Besucher verlassen gleichzeitig den Raum, auf Beamforming
aus? Und zum anderen: Kann man das irgendwie steuern, und siehst du beim
Beamforming noch Potenzial, das irgendwie zu erweitern?
HL: Ja, ich sehe beim Beamforming noch ein sehr großes Potenzial, das zu erweitern;
man könnte zum Beispiel mehr Spatial Streams reinbauen. Dann brauchen wir aber
auch wieder mehr Strom...! Wie verhält sich Beamforming bei vielen Leuten, die
den Saal verlassen? Naja, wenn diese vielen Leute jetzt gerade hier den Saal
verlassen, sehr fluchtartig - ich find euch! - dann werden die in den meisten
Fällen nicht alle rumrennen und gerade Daten übertragen. Beamforming an sich
kostet zwar immer viel Airtime, aber prinzipiell ist Beamforming sehr, sehr
schnell. Also, das ganze dauert nicht mal ne Millisekunde zu messen und zu
übertragen, und da diese Winkel auch ein bisschen breiter sind, dadurch ist es
immer noch möglich, dass die Clients sich in diesem Radius bewegen. Und sonst wird's
halt ne Fehlübertragung und sie müssen es nochmal starten/holen. Da an dem Punkt ist
es dann schön, TCP zu haben. H: OK, Frage da hinten?
Mikrofon Person 3: Ja, kleiner Disclaimer: Ich bin ja ein Software-Mensch und für
mich ist diese ganze Hardware meistens ziemlich viel Voodoo.
HL: Ist es auch! Mikrofon Person 3: Da habe ich mich
gefragt: Wie misst du solche Dinge, wie debuggst du sowas, wie troubleshootest du
sowas? HL: Was meinst du genau davon?
Mikrofon Person 3: Alles! HL: Alles!
Gelächter HL: Hochfrequenz messen ist...also mein
Professor hat für die Erklärung, wie mess ich, wie genau muss ich irgendwie vorgehen
mit Hochfrequenz messen irgendwie schon so ein bisschen ein, zwei Vorlesungen
gebraucht. Das ist halt eben, du baust, wenn du es entwickelst, diese
Hochfrequenz-Sachen, muss man es immer in Teilen aufbauen, messen, wie funktioniert
das, berechnen. Und an sich als Nutzer troubleshooten ist immer so ein bisschen
schwierig. Man muss sich halt eben da drauf verlassen, dass sozusagen...die
Chips, die verbaut wurden, vernünftig funktionieren. Ich kenne Leute, die fangen
jetzt zum beispiel an, den ATACNK (?) Binary Blob reverse zu engineeren, um die
Fehler da drin zu finden, und irgendwie so ein bisschen zu verbessern und zu
verstehen, wie das ganze funktioniert. Ja, wenn man nicht genau an der Quelle sitzt,
ist das Troubleshooten davon ein bisschen schwierig.
Mikrofon Person 3: OK. H: OK, Frage hier?
Mikrofon Person 4: Hallo. Wie ist denn das beim Beamforming: Jetzt habe ich ja in
diesem 802.11-Standard Leistungs...also ich darf nicht mehr als 100 Milliwatt
senden. HL: Ja.
Mikrofon Person 4: Beim Beamforming tritt jetzt 2,5dB Verstärkung auf. Ist das
rechtlich noch OK? Wenn wenn es jemanden kümmern würde!?
HL: Wenn....genau genommen nicht. Also der Access Point müsste wirklich gucken, dass
er da hinkommt. Aber jetzt, gerade vergessen, in der Aufregung; den Vorteil -
noch haben wir Beamforming nicht! - wenn ich zwei Access Points habe - der eine
sendet in die Richtung, der andere sendet in die Richtung - stören die sich
gegenseitig weniger. Das ist auch nochmal ein Vorteil, den wir durch Beamforming
haben. Aber, wenn man's streng genommen rechtlich sieht, dürfen sie bei dieser
Aussendung diese Grenze nicht überschreiten, also...
Mikrofon Person 4: OK, wenn man jetzt so einen Bernstein-Nachbarn hat, der kann
einen klagen, theoretisch? HL: Ja, theoretisch.
Mikrofon Person 4: OK. HL: Die müssen das auch erstmal messen...
Gelächter HL: Und wenn, wär dann der Hersteller
schuld und nicht man selbst; deswegen... H: OK, wir haben noch drei Fragen. Wir
fangen hier an. HL: Wir haben noch zehn Minuten, also...
Mikrofon Person 5: Ja, danke. Ich habe zwei Fragen: Erstens mal, in deinem
Frequenzplan war der Kanal 144 bis 149; dazwischen war ne Lücke. Welchen Grund hat
das? Und zweitens: Bei den NDP Announcements ist es ja sicher nie so,
dass die periodisch abgesendet werden. In welchem Zeitraum werden die neu gesendet
bzw. neu ausgehandelt, und ist das periodisch, macht er das nach Bedarf oder
wie genau funktioniert das NDP nochmal? HL: Null Data Packet Beamforming
funktioniert so, dass er halt wirklich vor jeder Aussendung das alles komplett neu
vermessen muss, weil ja nicht bei jeder Aussendung auch die gleichen Clients zu
erwarten sind. Weil wir haben ja zum Beispiel auch Bereiche, in denen mehr
Client sind, als wir ansprechen mit einer Beamforming-Aussendung. Und genau in
solchen Bereichen musst du halt ja wirklich vor jeder Aussendung das neu
machen, weil wenn du es einfach von vorher nochmal neu benutzt, und das einfach ein
ganz anderer Client ist, wenn es vielleicht vermutlich in die falsche
Richtung ist, wäre halt blöd. Zu den Kanälen, ich hab das nochmal rausgekramt.
Du meintest 132 bis 144, ne? Mikrofon Person 5: Zwischen der 144 und
der 149 ist eine Lücke. Hendrik Lüth: Ach so, ja genau. Also, die
Kanäle an sich, so theoretisch, existieren sie. Sie sind da allerdings verboten
worden, weil die Leute, die sozusagen diese Regulary-Domains schreiben, die
sozusagen diese Kanalaufteilung machen, haben verboten, da drin zu senden,
einfach. Die haben gesagt, das darf nicht für WLAN verwendet werden. Aus welchen
Gründen das ist, weiß ich nicht so recht ...
[fällt ins Wort] Mikrofon Person 5: Hat das Legacy-Grund?
Ist das irgendwie ...? [fällt ins Wort]
Hendrik Lüth: Nein, kein Legacy-Grund. Es könnte sein, dass das Radar ist. Als ich
das Bild gemacht habe im Zug, hab ich doch daran gedacht, "das musst du mit
reinnehmen". Aber ich hab's dann doch raus gelassen. Ja, ich hätte es mit reinnehmen
sollen. Das ist ein guter Punkt. Ich glaube, ich könnte das einfach nachher
nochmal twittern, denn dann kann das nochmal jeder nachlesen. Das ist ne Idee,
ja. Mikrofon Person 5: Danke.
Herald Angel: Ok, die letzten Fragen, hier noch eine mal eine.
Mikrofon Person 6: Ja, danke für den Talk nochmal. Brutto-Datenrate ist ja eines.
Hat sich noch irgendwas mit AC verbessert, was vielleicht nennenswert wäre, über das
man reden sollte? Hendrik Lüth: Ja, auf Layer 2 des
Standards gab es auch nochmal einige Änderungen und Verbesserungen. Aber da
müsste ich jetzt hier irgendwelche Pakete an die Wand klatschen und euch erklären,
warum jetzt da eine 1 anstatt eine 0 steht, und was sich da genau an den
Paketgrößen geändert hat. Und wie der Unterschied ist zwischen den Paketen von
11n und 11ac. Und das wäre dann halt eben zu theoretisch. Und weil's wahrscheinlich
auch ziemlich viele einfach langweilen würde, wie genau das jetzt kaputt geht.
Also was genau ... nicht kaputt gehen ... was genau da der Unterschied ist.
Allgemeine Literaturempfehlung: Ich kann da das Buch "802.11ac - The ulti..."
[Gemeint ist: "802.11ac: A Survival Guide" von Matthew S. Gast, ISBN 978-1449343149]
Hendrik Lüth: ... äh ... Wie hieß das noch? "The Guide ..." Also, es gibt da so
... [fällt ins Wort]
Herald Angel: "The Hitchhikers Guide"? Hendrik Lüth: Nee, nicht "Hitchhikers
Guide". "The definite Guide", oder, äähm ...? Ja, auf jeden Fall von Matthew S.
Gast. Der hat nen Buch darüber geschrieben, wo er das nochmal alles grob
erklärt. Gast erklärt, ääh, zieht da nochmal genau diese Pakete raus und
erklärt, wo da genau die Unterschiede sind.
Herald Angel: Okay, hier noch eine. Und eine noch aus dem Internet, und dann ...
Mikrofon Person 7: Jetzt hattest du "ax". Ich hatte auch schon mal was von
Wireless-"ad"-Standard gehört. Ich glaube, das ist ja mit 60 GHz.
Hendrik Lüth: Genau. Mikrofon Person 7: Dann noch einmal, Du
sagtest, 2,4 GHz klaut Dir im 5-GHz-Band die Air-Time. Da würde ich ...
Hendrik Lüth: Nee nee, das, das war falsch. 2,4 GHz liegt dafür zu weit
auseinander Mikrofon Person 7: Ist im IKE-Standard
irgendwann auch Host-basierendes Roaming enthalten? Soweit ich immer weiß, gibt es
das so noch nicht im Wireless. Hendrik Lüth: Es gibt Roaming-Standards in
802.11. Allerdings ... Ich glaube, es gibt sogar drei Stück.
Person 7: Ja nicht die propietären! Hendrik Lüth: Achso!
Mikrofon Person 7: Also richtig standardisiert, nicht die propietären!
Hendrik Lüth: Es gibt standardisierte, gibt es! Aber ja, die Anwendung und
Funktionen davon ist so, ist so ein Punkt. Es dauert natürlich immer, bis
irgendwelche Standards drin sind. Und leider haben sich viele Leute nicht, also
viele Hersteller noch nicht dazu durchgerungen, den Kram vernünftig zu
implementieren. Also es führt ... Es macht keinen Schaden, diese, diese, diese, diese
Standards, wenn sie nicht implementiert sind, sozusagen. Aber in manchen Fällen
ist es halt eben, dann einfach geht einfach das Roaming kaputt. Deswegen muss
man dann doch eben auf proprietäre Sachen zurückgreifen und eben das fixen, was die
anderen Hersteller verkackt haben. Herald Angel: Ok, letzte Frage aus dem
Internet. Signal Angel! Signal Angel:So, die Frage aus dem
Internet ist: Kann man MIMO-Systeme eigentlich sniffen und bräuchte man da
nicht die Channel-Matrix? Wie sieht es mit der Sicherheit aus?
Hendrik Lüth: Das ist eine Datenübertragung auf Layer 1. Natürlich
kann man die sniffen. Und auch MIMO- Systeme kann man sniffen. Weil ja, wenn
man ein – wenn man, wenn man sniffen will, muss man die gleiche Hardware auf der
anderen Seite haben. Das heißt, es wird schwierig, irgendwie mit 11n-Hardware ac-
Sachen zu sniffen. Dann müsste man dann schon ein SDR für benutzen. Das macht
keine Probleme. Und auch diese Beamforming-Matrix dazu braucht man zum
Sniffen nicht. Weil diese Beamforming- Matrix wird ja nicht verwendet, um
irgendwie die Aussendung von den Daten her zu verändern, sondern einfach nur von der
Richtung her. Also im Endeffekt mit, mit Pech braucht man halt einfach eine
Richtantenne oder man steht an der falschen Position. Aber dieses Beamforming
ist nicht so genau, dass halt eben in die ein Richtung da keine Daten gehen und die
andere, in die andere Richtung alle. Also wenn man eine Richtantenne auf einen
Access Point zeigt, dann ist es egal, dann kriegt man alles, und man kann dann auch
ganz einfach den Kram mitsniffen. Das ist nicht so schwierig.
Herald Angel: Ok, danke schön!
Applaus
Musik