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.