Was ist der Standard für WLAN-QoS?

Wi-Fi QoS (Quality of Service) bezieht sich auf eine Reihe von Mechanismen und Protokollen, die die Leistung und Zuverlässigkeit der drahtlosen Kommunikation in Wi-Fi-Netzwerken verbessern sollen. Der Standard für Wi-Fi QoS wird hauptsächlich durch die IEEE 802.11-Standardfamilie definiert, die die Protokolle und Verfahren für drahtlose lokale Netzwerke (WLAN) spezifiziert. Hier finden Sie eine detaillierte Erläuterung des Wi-Fi-QoS-Standards im Kontext der IEEE 802.11-Spezifikationen:

1. IEEE 802.11-Standardfamilie:

  • Einführung: Die IEEE 802.11-Familie umfasst eine Reihe von Standards, die den Betrieb von WLANs definieren. Zu den am häufigsten verwendeten Standards gehören 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac und 802.11ax.
  • Entwicklung der Standards: Mit der Weiterentwicklung der Technologie wurden neuere Änderungen am ursprünglichen 802.11-Standard eingeführt, um die Datenraten, die Reichweite und die Gesamtleistung des Netzwerks zu verbessern.

2. Wi-Fi-QoS-Framework:

  • Überblick: Das Wi-Fi-QoS-Framework ist in der IEEE 802.11e-Änderung definiert, die Verbesserungen zur Unterstützung von QoS für Multimediaanwendungen einführte.
  • QoS-Parameter: Das Framework befasst sich mit wichtigen QoS-Parametern wie Latenz, Jitter und Paketverlust, um ein vorhersehbareres und zuverlässigeres Benutzererlebnis zu bieten.

3. EDCA (Enhanced Distributed Channel Access):

  • Zugriffskategorien: EDCA führt vier Zugriffskategorien (ACs) ein, um den Datenverkehr zu priorisieren: Hintergrund, Best Effort, Video und Sprache.
  • Arbitration Inter-Frame Space (AIFS): Verschiedene ACs haben unterschiedliche Arbitration Inter-Frame Space-Werte, was einen priorisierten Kanalzugriff ermöglicht.

4. HCF (Hybrid-Koordinationsfunktion):

  • Einführung: HCF ist Teil des 802.11e-Standards und bietet einen Mechanismus für sowohl konfliktbasierten als auch konfliktfreien Zugriff.
  • HCCA (HCF Controlled Channel Access): HCF umfasst HCCA, eine konfliktfreie Zugriffsmethode, die Abfragen und reservierungsbasierte Schemata für zeitkritischen Datenverkehr unterstützt.

5. WMM (Wi-Fi Multimedia):

  • QoS-Verbesserungen: WMM ist eine Wi-Fi Alliance-Zertifizierung, die auf dem 802.11e-Standard basiert und die Interoperabilität zwischen Wi-Fi-Geräten mit QoS-Unterstützung gewährleistet.
  • Verkehrskategorien: WMM definiert vier Verkehrskategorien: Hintergrund, Best Effort, Video und Sprache, in Übereinstimmung mit den ACs im EDCA-Framework.

6. Frame-Aggregation:

  • A-MSDU und A-MPDU: Die Verwendung der Frame-Aggregation, sowohl A-MSDU (Aggregate MSDU) als auch A-MPDU (Aggregate MPDU), trägt zur Verbesserung der Effizienz bei, indem der Overhead reduziert und der Durchsatz erhöht wird.
  • Effiziente Übertragung: Durch die Zusammenfassung mehrerer Frames in einer einzigen Übertragung wird die Anzahl der benötigten Kontrollframes reduziert und die Gesamteffizienz des Netzwerks verbessert.

7. QoS-Zuordnung und Tagging:

  • 802.1p-Prioritäts-Tagging: QoS-Zuordnungen zwischen verschiedenen QoS-Domänen, beispielsweise zwischen Ethernet und Wi-Fi, können mithilfe von 802.1p-Prioritäts-Tagging im Frame-Header erreicht werden.
  • DSCP (Differentiated Services Code Point): QoS kann auch über den Differentiated Services Code Point im IP-Header angegeben werden.

8. 802.11k und 802.11v:

  • Verbesserungen für das Netzwerkmanagement: Diese Änderungen konzentrieren sich zwar nicht direkt auf die QoS, bieten jedoch Funktionen zur Verbesserung des Netzwerkmanagements und der Client-Zuordnung und tragen indirekt zu einer besseren QoS bei.
  • Effiziente Netzwerkerkennung und -auswahl: 802.11k verbessert die Nachbarerkennung, während 802.11v eine effiziente Netzwerkerkennung und -auswahl erleichtert.

9. 802.11ax (Wi-Fi 6):

  • Einführung: Der 802.11ax-Standard bringt weitere Verbesserungen für WLAN, einschließlich verbesserter QoS-Mechanismen.
  • OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access): OFDMA ermöglicht einen effizienteren Kanalzugriff und verbessert die QoS für eine größere Anzahl von Geräten in überfüllten Umgebungen.

10. Wi-Fi 6E und zukünftige Entwicklungen:

  • Wi-Fi 6E Einführung: Wi-Fi 6E, eine Erweiterung von Wi-Fi 6, führt Unterstützung für das 6-GHz-Frequenzband ein und bietet zusätzliches Spektrum für verbesserte Leistung.
  • Fortgesetzte QoS-Verbesserungen: Zukünftige Entwicklungen bei Wi-Fi-Standards werden sich voraussichtlich weiterhin auf QoS-Verbesserungen konzentrieren und auf neue Herausforderungen und Anforderungen reagieren.

Zusammenfassend definiert die IEEE 802.11-Standardfamilie mit spezifischen Änderungen wie 802.11e den Standard für Wi-Fi QoS. Das Framework umfasst Mechanismen wie EDCA, HCF, WMM und Frame-Aggregation, um den Datenverkehr zu priorisieren, Konflikte zu verwalten und die Gesamtqualität der drahtlosen Kommunikation in Wi-Fi-Netzwerken zu verbessern. Da sich die Wi-Fi-Technologie weiterentwickelt, wird erwartet, dass spätere Änderungen und Standards weitere Fortschritte bei der QoS-Unterstützung bringen werden.

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