Definition Was ist Multi-Link Operation (MLO)?

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Multi-Link Operation (MLO) ist ein wichtiges Feature von Wi-Fi 7. Mithilfe von MLO können WLAN-Geräte mehrere Frequenzbänder gleichzeitig nutzen. Das verbessert den Datendurchsatz, die Zuverlässigkeit und die Latenz der Verbindungen. Damit Multi-Link Operation genutzt werden kann, müssen sowohl der Client als auch der WLAN-Accesspoint bzw. WLAN-Router das Feature unterstützen.

Multi-Link Operation, abgekürzt MLO, ist ein in IEEE 802.11be spezifiziertes und mit Wi-Fi 7 eingeführtes WLAN-Feature. Es gehört zu den zentralen Funktionen von Wi-Fi 7 und ist Bestandteil der Zertifizierung von WLAN-Endgeräten, -Accesspoints oder -Routern, wobei nicht alle MLO-Betriebsarten zwingend unterstützt werden müssen.

Mithilfe von MLO können WLAN-Clients und WLAN-Zugangspunkte über mehrere Frequenzbänder, beispielsweise über das 2,4-GHz, das 5-GHz und das 6-GHz-Frequenzband, parallel in Verbindung stehen und auf diesen Daten senden und empfangen. Im Gegensatz zu vorherigen WLAN-Standards, bei denen sich die WLAN-Geräte bei der Kommunikation auf ein einziges Band festlegen mussten, werden mit MLO mehrere Funk-Links gleichzeitig nutzbar.

Multi-Link Operation ist mit einer Reihe von Vorteilen verbunden. Das Feature verbessert den Datendurchsatz und reduziert die Verzögerungen der Datenpakete (Latenz). Gleichzeitig erhöhen sich auch die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der WLAN-Verbindungen, da Datenpakete redundant auf mehreren Bändern gesendet werden können. Zudem können Clients Frequenzbänder wechseln, ohne sich am WLAN-Accesspoint neu anmelden zu müssen. Insgesamt lässt sich das WLAN wesentlich besser auslasten, was vor allem bei vielen gleichzeitig aktiven Endgeräten von Vorteil ist.

Wie funktioniert Multi-Link Operation?

Vor Wi-Fi 7 war es innerhalb einer einzelnen WLAN-Verbindung nicht möglich, mehrere Frequenzbereiche parallel zu nutzen. Es konnten zwar mehrere Frequenzbänder gleichzeitig zur Verfügung stehen, Client und Zugangspunkt mussten sich bei der Kommunikation aber auf ein Frequenzband festlegen. Mit Wi-Fi 7 und MLO können zwischen dem Endgerät und einem Zugangspunkt mehrere Funk-Links auf unterschiedlichen Frequenzbändern gleichzeitig hergestellt und genutzt werden. Das können zwei oder drei verschiedene Frequenzbänder (2,4 GHz, 5 GHz oder 6 GHz) sein. Voraussetzung für die Nutzung des Features ist, dass sowohl das Endgerät als auch der WLAN-Zugangspunkt MLO unterstützen.

Zur Realisierung von MLO erweitert IEEE 802.11be die MAC-Ebene um einen Upper-MAC-Layer und führt ein so genanntes Multi-Link Device (MLD) mit einer logischen MAC-Adresse ein. Dank dieses Konzepts lassen sich mehrere physische Funkverbindungen als eine gemeinsame, logische WLAN-Verbindung darstellen. Für die Kommunikation mit Vorgängerstandards wie Wi-Fi 6 oder 5 werden weiterhin die physischen MAC-Adressen der einzelnen Transceiver verwendet. Diese werden zur Unterscheidung auch als Lower-MAC-Adressen bezeichnet. Über die logische MLD-MAC erfolgen das Link-Management und Koordinationsaufgaben. Zu den konkreten Aufgaben der MLD-Ebene gehören beispielsweise:

• Aushandlung der verfügbaren Links beim Verbindungsaufbau

• Verwaltung der parallelen Funk-Links zwischen Client und Accesspoint

• Zuordnung von MAC-Adressen und Link-IDs

• Synchronisation der Übertragungen

• Verteilung von Frames auf die verschiedenen Links

• Neuordnung von Frames, wenn sie über unterschiedliche Links mit verschiedenen Laufzeiten eintreffen

• Koordination von QoS und Energieverwaltungsfunktionen über alle Links hinweg

Das MLD-Konzept mit der erweiterten MAC-Ebene bietet den Vorteil, dass die WLAN-Übertragung für höhere Protokolle unverändert bleibt. Aus Sicht dieser Protokolle existiert weiterhin nur eine einzige WLAN-Verbindung. Die Verteilung und Koordination der Funk-Links durch die erweiterte MAC-Schicht ist für die höheren Protokolle transparent.

Grundsätzlich unterscheidet MLO verschiedene Betriebsarten:

• Parallelbetrieb (STR, Simultaneous Transmit and Receive)

• Dynamischer Link-Wechsel (eMLSR, Enhanced Multi-Link Single Radio)

• Redundante Übertragung

Welche dieser Betriebsarten genutzt wird, ist von verschiedenen Kriterien wie der Geräteausstattung, der Anzahl der Funkchips und Antennen oder den Energieeffizienz- oder Durchsatzanforderungen abhängig.

Beim Parallelbetrieb sendet und empfängt der Client zeitgleich Daten auf mehreren Bändern. So lässt sich maximaler Datendurchsatz erreichen.

Bei Enhanced Multi-Link Single Radio verwaltet ein Gerät zwar mehrere Links, nutzt aber immer nur einen und schaltet dynamisch zwischen den Links um. Ist ein Frequenzband überlastet oder treten Störungen auf, schaltet MLO den Datenverkehr dynamisch auf das stabilere Band um. Sinnvoll ist das beispielsweise für den stromsparenden Betrieb von Geräten wie Smartphones oder IoT-Devices.

Beim redundanten Modus werden wichtige Daten gleichzeitig über mehrere Links gesendet. Geht ein Paket auf einem Link verloren, wird beschädigt oder kommt stark verzögert an, kann einfach die Kopie eines anderen Links genutzt werden.

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