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Was ist Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)?
WiFi-Standards entwickeln sich weiter, um unserem wachsenden Bedarf an schnellerer und zuverlässigerer drahtloser Konnektivität gerecht zu werden. Eine der neuesten Funktionen wird Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) genannt.
Lasst uns gemeinsam die Bedeutung dieses Zungenbrechers entwirren, um zu erklären, wie er funktioniert und warum es eine so gute Idee ist, einen Router mit OFDMA-Unterstützung zu kaufen.
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Um besser zu verstehen, warum die OFDMA-WiFi-Technologie existiert, kann man sich eine einspurige Straße vorstellen, auf der jeweils nur ein Auto fahren kann. Jede Behinderung auf der Straße, die dazu führt, dass eines der Autos langsamer fährt oder anhält, wird alle anderen Autos auf derselben Straße verzögern. Das ist nicht ideal, wenn man bedenkt, wie viele Benutzer heutzutage typischerweise mit demselben Router verbunden sind. Unglücklicherweise funktioniert genau so auch ein älterer Router.
Wenn Sie OFDMA auf Ihrem WiFi 6- oder WiFi 7-Router aktivieren, erhöhen Sie im Wesentlichen die Anzahl der verfügbaren Spuren für Autos, sodass mehrere Geräte gleichzeitig mit dem Router kommunizieren können, ohne dass die Möglichkeit besteht, dass ein Gerät alle anderen Geräte verlangsamt.
Was ist der Unterschied zwischen OFDM und OFDMA?
Vor OFDMA gab es OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Beide dieser WiFi-Technologien sind darauf ausgelegt, die Effizienz und Zuverlässigkeit der drahtlosen Kommunikation zu verbessern, aber OFDMA geht noch einen Schritt weiter, indem es mehr als einem Gerät erlaubt, gleichzeitig Daten zu übertragen.
Wie funktioniert OFDMA?
Die obige Analogie schafft ein hilfreiches mentales Modell davon, was OFDMA im WiFi ist, aber sie erklärt nicht wirklich, wie es unter der Haube funktioniert. Also lassen Sie uns einen kurzen Blick darauf werfen, sollen wir?
Wie Sie vielleicht wissen, werden WiFi-Frequenzbänder (wie 2,4 GHz und 5 GHz) in mehrere Kanäle unterteilt, um Signalstörungen zu verhindern. Ein OFDMA-Router nimmt einen WiFi-Kanal und teilt ihn in mehrere Unterkanäle auf. Diese Unterkanäle (genannt Subträger) werden dann bestimmten Geräten zugewiesen, sodass diese gleichzeitig mit dem Router kommunizieren können.
MU-MIMO und OFDMA sind am effektivsten, wenn sie zusammen verwendet werden. Das liegt daran, dass MU-MIMO aufgrund seiner Fähigkeit, die Netzwerkkapazität zu erhöhen, bei Anwendungen mit hoher Bandbreite wie hochauflösendem Videostreaming und Online-Gaming effektiver ist, während die latenzreduzierenden Fähigkeiten von OFDMA es ideal für Anwendungen mit geringer Bandbreite machen, wie beispielsweise die Verbindung von IoT-Geräten.
| OFDMA | MU-MIMO | |
|---|---|---|
| Gesamter Name | Orthogonal Frequency Division Multiple Access | Multi-User Multiple Input Multiple Output |
| Funktions-prinzip | Unterteilt einen Kanal | Verwendet verschiedene räumliche Streams |
| Verwendung von Antennen | Nicht antennen-basiert | Primär antennen-basiert |
| Vorteil | Bessere Frequenz-nutzung, reduzierte Latenz und erhöhte Effizienz | Erhöht die Kapazität und Effizienz |
| Anwendung | Anwendungen mit niedriger Bandbreite | Anwendungen mit hoher Bandbreite |
| Erstmals umgesetzt | WiFi 6 (802.11ax) | WiFi 6 (802.11ax) |
Vorteile und Nachteile von OFDMA
OFDMA wird oft als die wichtigste technologische Verbesserung bezeichnet, die in WiFi 6 eingeführt wurde, da sie viele nützliche Vorteile bietet. Das gesagt, hat die Technologie auch einige Nachteile, die Sie kennen sollten.
Vorteile
- Geringere Latenz: Ein wohl größter Vorteil von OFDMA-Routern ist ihre reduzierte Latenz, was besonders bei Echtzeitanwendungen wie IoT, Online-Gaming oder Audio-/Videokonferenzen wichtig ist.
- Höherer Durchsatz: Durch die Aufteilung eines einzelnen Kanals in mehrere Unterträger und deren Zuweisung an verschiedene Benutzer kann OFDMA den maximalen Gesamtdurchsatz eines Netzwerks erhöhen.
- Erhöhte Netzwerkkapazität: Durch die gleichzeitige Übertragung und den Empfang von Daten durch mehrere Benutzer kann OFDMA die Netzwerkkapazität erhöhen, sodass mehr Geräte ohne Leistungseinbußen mit einem Netzwerk verbunden werden können.
- Verbesserte Energieeffizienz: OFDMA kann helfen, den Stromverbrauch in Mobilgeräten zu reduzieren, indem es ihnen ermöglicht, Daten effizienter zu senden und zu empfangen, was zu einer längeren Akkulaufzeit führt.
- Abwärtskompatibilität: Wenn Sie OFDMA auf Ihrem drahtlosen Router aktivieren, verhindern Sie nicht, dass ältere Geräte, die WiFi 6 oder WiFi 7 nicht unterstützen, eine Verbindung zu Ihrem Netzwerk herstellen können.
Nachteile
- Erfordert einen WiFi 6 oder neueren Router: OFDMA ist eine Funktion des WiFi 6 (802.11ax) Standards und wird von älteren Routern nicht unterstützt. Daher müssen Sie möglicherweise einen neuen Router kaufen, um davon zu profitieren.
- Höherer CPU-Verbrauch: Die erhöhte Komplexität von OFDMA im Vergleich zu OFDM bedeutet, dass OFDMA-fähige Router leistungsstärkere CPUs benötigen, um die gleiche Menge an Daten zu verarbeiten.
Natürlich werden die Vorteile von OFDMA nur dann sichtbar, wenn Ihr drahtloses Netzwerk korrekt geplant und implementiert ist. Aus diesem Grund sollten Sie immer eine Bewertung des drahtlosen Netzwerks mit einer einfach zu bedienenden WiFi-Analyser-App wie NetSpot durchführen.
Mit Hilfe von NetSpot können Sie eine Ortserhebung durchführen, um den perfekten Standort für Ihren Router zu ermitteln, und Sie können auch andere Netzwerke in Ihrer Umgebung analysieren, damit Sie wissen, wie Sie Ihre Netzwerkeinstellungen anpassen können, um Signalstörungen zu reduzieren.
Wo wird OFDMA verwendet?
Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (OFDMA) wird in verschiedenen Kommunikationssystemen und -technologien eingesetzt, da es effizient hohe Datenraten handhaben und mehrere Benutzer unterstützen kann. Hier sind einige Hauptbereiche, in denen OFDMA genutzt wird:
- 4G LTE und 5G-Netze: OFDMA ist eine zentrale Modulations- und Mehrfachzugangstechnik, die in 4G LTE (Long Term Evolution) und 5G-Netzen verwendet wird. Es ermöglicht diesen Mobilfunknetzen, Hochgeschwindigkeitsinternet anzubieten und gleichzeitig mehrere Benutzer zu unterstützen, indem das Spektrum in Schmalbandkanäle bei unterschiedlichen Frequenzen unterteilt wird.
- WLAN: Beginnend mit dem Wi-Fi 6 (802.11ax)-Standard wurde OFDMA übernommen, um die Effizienz und Kapazität zu verbessern, insbesondere in Umgebungen mit hoher Bandbreitennachfrage und mehreren Benutzern. Es ermöglicht eine effizientere Nutzung des verfügbaren Spektrums, indem mehrere Benutzer denselben Kanal teilen können, wodurch der Durchsatz verbessert und die Latenz reduziert wird.
- Breitband-Wireless-Zugang (BWA): OFDMA wird in verschiedenen Breitband-Wireless-Zugangstechnologien verwendet, einschließlich WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). WiMAX, das auf dem IEEE 802.16-Standard basiert, verwendet OFDMA-Technologie, um Hochgeschwindigkeitsinternet über weite Bereiche bereitzustellen und bietet eine effiziente Option für die Breitbandverbindungen der letzten Meile.
- Digitales Broadcasting: OFDMA wird auch in einigen digitalen Broadcasting-Systemen eingesetzt. Es ist vorteilhaft in Szenarien, in denen mehrere Signale über denselben Kanal ohne Störungen übertragen werden müssen, da es das verfügbare Spektrum effizient verwalten und die Dienstqualität verbessern kann.
- Militärische und sichere Kommunikation: Die Robustheit von OFDMA gegen Störungen und die effiziente Spektrumnutzung machen es geeignet für militärische und sichere Kommunikationssysteme. Es wird verwendet, um zuverlässige Kommunikation unter verschiedenen Bedingungen, einschließlich Störumgebungen, zu gewährleisten.
Die Fähigkeit von OFDMA, Bandbreite effizient auf mehrere Benutzer zu verteilen, hohe Datenraten zu unterstützen und Störungen zu widerstehen, macht es zu einer grundlegenden Technologie für moderne drahtlose Kommunikationssysteme.
Welche Mobilfunknetze verwenden OFDMA und OFDM?
Orthogonale Frequenzmultiplexierung mit mehreren Zugängen (OFDMA) und Orthogonale Frequenzmultiplexierung (OFDM) sind eng verwandte Technologien, die in modernen Mobilfunknetzen verwendet werden. OFDM moduliert ein digitales Signal über mehrere Kanäle, um Interferenzen zu minimieren, während OFDMA, eine Variation von OFDM, gleichzeitigen Netzzugang für mehrere Nutzer ermöglicht, indem Untergruppen von Unterträgern an jeden Nutzer verteilt werden. Hier ist, wie sie in Mobilfunknetzen verwendet werden:
- 4G LTE (Long Term Evolution):
- OFDMA wird im Downlink (Basisstation zu Gerät) verwendet, um mehreren Geräten gleichzeitig den Zugriff auf das Netzwerk zu ermöglichen, indem das verfügbare Spektrum in kleinere Frequenzbänder oder Unterträger aufgeteilt wird. Dies erhöht die Effizienz und Kapazität.
- Einzelträger-Frequenzmultiplexierung mit mehreren Zugängen (SC-FDMA), eine Variante von OFDM, wird im Uplink (Gerät zu Basisstation) verwendet. SC-FDMA wird für den Uplink gewählt, da es ein geringeres Spitzenleistungsverhältnis (PAPR) im Vergleich zu OFDM aufweist, was es leistungsstärker für batteriebetriebene Geräte macht.
- 5G NR (New Radio):
- OFDMA wird sowohl im Uplink als auch im Downlink in 5G NR verwendet, um größere Flexibilität und Effizienz im Vergleich zu 4G LTE zu bieten. Dies ist essentiell, um die stark erhöhten Datenraten und die massive Anzahl von Verbindungen zu unterstützen, die von den nächsten Generationen von Mobilfunknetzen benötigt werden.
- OFDM dient als grundlegendes Modulationsschema, auf dem OFDMA aufgebaut ist, und stellt sicher, dass 5G-Netze in der Lage sind, eine breite Palette von Diensten zu unterstützen, von Anwendungen mit hoher Durchsatzrate wie Videostreaming bis hin zu Anwendungen mit niedriger Latenz, die für autonomes Fahren und industrielle IoT erforderlich sind.
Sowohl OFDM als auch OFDMA sind grundlegend für den Betrieb moderner Mobilfunknetze, da sie die wachsende Nachfrage nach mobilen Daten und Konnektivität unterstützen. Die Wahl dieser Technologien spiegelt ein Gleichgewicht zwischen der Notwendigkeit hoher spektraler Effizienz, Kapazität und der Fähigkeit wider, eine große Anzahl von Nutzern und Geräten zu bedienen und gleichzeitig den Stromverbrauch zu optimieren und Interferenzen zu minimieren.
Fazit
Die Entwicklung der WiFi-Standards geht Hand in Hand mit der Weiterentwicklung unserer drahtlosen Bedürfnisse. Selbst Standard-Heimrouter verbinden inzwischen regelmäßig Dutzende von Geräten mit dem Internet, darunter Computer, mobile Geräte, Videospielkonsolen und intelligente Haushaltsgeräte.
OFDMA hilft dabei, Leistungsengpässe zu beseitigen, indem jedem verbundenen Gerät sein eigener dedizierter Unterkanal zugewiesen wird. Dies macht OFDMA-Router den zusätzlichen Kosten für alle Benutzer wert, die das bestmögliche Online-Erlebnis erreichen möchten.
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Orthogonales Frequenzmultiplexzugriffsverfahren (OFDMA) — FAQs
Was bedeutet OFDMA?
OFDMA bedeutet Orthogonales Frequenzmultiplexverfahren.
Sollte ich OFDMA an meinem Router haben?
Wenn Sie planen, einen neuen WLAN-Router zu kaufen, sollten Sie Modelle mit OFDMA-Unterstützung priorisieren, da diese Technologie die Effizienz Ihres WLAN-Netzwerks erheblich steigern kann.
Macht OFDMA einen Unterschied?
Ja, OFDMA macht einen enormen Unterschied in der realen Welt, insbesondere wenn es um die Netzwerklatenz geht. Tatsächlich wurde gezeigt, dass die Technologie eine Latenzreduzierung von bis zu 99 Prozent erreicht.
Sollte ich OFDMA aktivieren?
Definitiv! Wenn Ihr WLAN-Router OFDMA unterstützt, empfehlen wir dringend, es zu aktivieren, um die Vorteile der verzögerungsreduzierenden und effizienzsteigernden Eigenschaften zu nutzen.
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