Båndbredden til wifi-kanaler har enorm betydning for dataoverføringsraten. Hvordan avgjøre hva som er optimalt? Er bredere alltid bedre?
Hvilken båndbredde som gir den beste effekten og brukeropplevelsen i et gitt miljø, er et spørsmål man bør stille seg når man som internettleverandør konfigurerer wifi-utstyr som skal ut til kunde.
Hva vi mener med båndbredde
Wifi-teknologier overfører data over et spekter av frekvenser, en kanal. Hver spesifikk frekvens innenfor en kanal er en «subcarrier», som brukes til å overføre data og administrere kommunikasjon. Når vi snakker om kanal-båndbredde, mener vi hvor langt dette spekteret strekker seg, altså hvor mange subcarriers det er i kanalen. Båndbredden måles i MHz.
Som et eksempel inneholder en 20 MHz-kanal på 5 GHz-båndet 64 subcarriers, der 52 brukes til dataoverføring og resten (pilot- og null-subcarriers) brukes til administrasjon av kommunikasjon. Denne overføringsteknologien kalles OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing).
Sammenkobling av kanaler = mer båndbredde = mer fart
Det er mange ulike faktorer som påvirker overføringsrater i wifi, for eksempel antall spatial streams og modulering. Faktoren med mest direkte påvirkning, er sannsynligvis kanalbåndbredden. Å doble bredden på kanalen dobler også overføringsraten – eller nesten.
Wi-Fi 4 (802.11n) introduserte konseptet channel bonding – sammenkobling av kanaler – for å kunne øke båndbredden fra de opprinnelige 20 MHz i OFDM.
Channel bonding betyr å kombinere flere 20 MHz-kanaler slik at antall tilgjengelige subcarriers for dataoverføring økes, og dermed også overføringsraten. Dette er særlig ettertraktet når man har wifi-nettverk som forventes å levere Gigabit-tilkobling til internett.
- I Wi-Fi 4 var dobling til 40 MHz eneste mulighet.
- Med Wi-Fi 5 (802.11ac) ble det mulig å gå til 80 og 160 MHz.
- På 6 GHz-båndet (Wi-Fi 6E og Wi-Fi 7) er til og med 320 MHz båndbredde en mulighet.
Å øke båndbredden under ideelle forhold betyr altså at gjennomstrømmingen totalt sett øker.
For eksempel kan en 2×2 Wi-Fi 6 (802.11ax)-klient som bruker en båndbredde på 160 MHz, maksimalt oppnå en gjennomstrømming på 2,4 Gbps – under ideelle forhold.
… men også signaltap
Det kommer et MEN her – å koble sammen flere kanaler gir ikke bare flere subcarriers, det hever også støygulvet med så mye som 3 dB per dobling på 2,4 og 5 GHz-frekvensbåndene:
- Å koble sammen to 20 MHz-kanaler til en 40 MHz-kanal, vil heve støygulvet med 3 dB.
- En 80 MHz-kanal vil heve det med 6 dB
- En 160 MHz-kanal hever støygulvet med 9 dB sammenliknet med en 20 MHz-kanal.
Et hevet støygulv vil si en lavere signal-til-støy-rate (SNR). Jo lavere SNR, desto mer påvirkes moduleringen. Modulering påvirker dataoverføringsraten og krever et visst SNR-nivå:
- 1024-QAM (beste oppnåelige modulering for Wi-Fi 6) krever minst 35 dB SNR og 256-QAM (beste oppnåelige Wi-Fi 5) krever minimum 32 dB SNR
- Et tap på 9 dB i SNR vil gjøre at nettverket nedgraderer moduleringen til 64-QAM (på nivå med Wi-Fi 4) eller enda lavere.
Å gå for en 160 MHz-kanal reduserer området hvor klienter kan oppnå høyeste modulasjon med 50% sammenliknet med en 20 MHz-kanal.
… og høyere risiko for interferens
Å øke kanalbåndbredden øker også sannsynligheten for interferens fra nabonettverk på samme kanal.
Bør du øke båndbredden på 2,4 GHz?
Fordi det bare finnes tre 20 MHz-kanaler som ikke overlapper på 2,4 GHz-båndet, skalerer ikke kanaler på mer enn 20 MHz.
2,4 GHz-frekvensbåndet er allerede overbelastet, og vi anbefaler derfor å holde seg til en kanalbåndbredde på 20 MHz og ikke koble kanaler sammen på 2,4 GHz.
Når er det smart å bruke 160 MHz båndbredde?
Å bruke en 160 MHz-kanal krever høy signal til støy-rate (SNR høyere enn 38 dB), lav interferens på kanalen og ingen radar i nærheten som opererer på DFS-kanaler.
Dette betyr at slike kanaler bare er tilrådelige for hjem der:
- påvirkning fra nabonettverk og/eller værradarer er minimal
- signaltapet man får ved sammenkobling av kanaler, kompenseres for med ekstra aksesspunkter
Hvilken båndbredde anbefales som standard for 5 GHz wifi?
De fleste frames i wifi-kommunikasjon er små, som igjen betyr at en 40 MHz-kanal møter kravene for de fleste typer applikasjoner.
Om man tilbyr gigabit WAN, anbefaler vi en 80 MHz-kanal, ettersom en 2×2 client på en 40 MHz-kanal maksimalt kan oppnå 570 Mbps.
Aksesspunkter er vanligvis satt opp til å bruke automatisk valg av kanalbredde, og denne oppførselen varierer mellom leverandører.
Når vi tester standard-oppførselen til et aksesspunkt
Vi testet det automatiske kanalbreddevalget på Zyxel-enheter med Wi-Fi 6 (802.11ax) i vår lab, samtidig som vi skapte ulike former for interferens på mediet.
Aksesspunktet:
- starter opp med kanalbredde på 160 MHz
- går ned til 80 MHz om det forekommer interferens, særlig interferens som ikke er fra wifi
- hvis interferensen vedvarer over lang tid, velger aksesspunktet en annen kanal. Denne kanalen vil også i utgangspunktet bli satt til 160 MHz bredde, forutsatt at den nye kanalen ikke er berørt av interferensen.
Merk at hva wifi-klienter støtter av kanalbredde også varierer, og aksesspunktet tilpasser kommunikasjonen til hva som er støttet av klientene. Det vil si at den sender på en 20 MHz-kanal til en klient som bare støtter 20 MHz og på 80 MHz til klienter som støtter det.
Hva med 6 GHz?
320 MHz er en kanalbredde som bare er tilgjengelig på 6 GHz, og med frekvensene som er tilgjengelige i Europa, er det bare mulig å oppnå én 320 MHz-kanal.
Teoretisk sett skal redusert SNR være en mindre bekymring for 6 GHz, men kanal-interferens for andre nettverk er fortsatt et springende punkt.
Vi anbefaler at båndbredde på 320 MHz bare brukes når det er svært få eller ingen nabo-nettverk til stede.
Anbefalinger om båndbredde oppsummert
Kort sammenfattet anbefaler vi:
- Ikke øk fra 20 MHz på 2,4 GHz-båndet, som allerede er overbelastet med både wifi og andre signaler. Det er derfor lite å vinne på økt kanalbredde.
- Bruk maksimum 40 MHz kanalbredde på 5 GHz-båndet der det er tett med nabonettverk, typisk i boligblokker/MDUer (multi-dwelling units) og høy risiko for kanalinterferens.
- Bruk 80 MHz kanalbredde på 5 GHz når det tilbys gigabit WAN, forutsatt at signaltapet fra sammenslåtte kanaler kompenseres med ekstra aksesspunkter som sikrer signalstyrken for høyere modulering.
- Bruk 160 MHz kanalbredde bare i hjem med få til ingen naboer og uten værradar i nærheten. Også her trengs flere aksesspunkter for å kompensere for signaltap.
- Bruk 320 MHz kanalbredde på 6 GHz bare i hjem med få til ingen naboer.
Kort om packet capture og sammenkoblede kanaler
I kommunikasjon mellom Wi-Fi 4 og nyere klienter brukes primære og sekundære kanaler til dataoverføring, mens administrasjons- og kontroll-frames bare overføres på primærkanalen.
Om du gjør packet capture og trenger datapakker, forsikre deg derfor om at du får med deg både primære og sekundære kanaler. Ellers vil du bare få administrasjons- og kontroll-frames om kanalstørrelsen ikke er spesifisert.
Artikkel av Dr. Maghsoud Morshedi Chinibolagh og Jorunn Danielsen