Gigabit-WLAN
Für die Zukunft gerüstet mit WLAN-AC
Anfang 2006 wurden die ersten Entwürfe für den Wireless-Standard 802.11n veröffentlicht. Knapp fünf Jahre später – im September 2011 – wurde dieser schließlich ratifiziert. Nur zwei Jahre darauf kam mit 802.11ac schon der Nachfolger auf den Markt. Unter dem Begriff „Gigabit-WLAN“ verspricht er bislang ungeahnte Bandbreiten für drahtlose Netze.
Bereits seit Ende 2012 bieten Hersteller Router mit Wireless-AC insbesondere für das vernetzte Zuhause an. Nach und nach kommen auch Geräte für den professionellen Einsatz hinzu. Nun gilt es näher zu betrachten, was man von der neuen Technologie erwarten darf und wie sich diese mit den bisherigen Lösungen verträgt: Im Gegensatz zu seinen Vorgängern basiert der neue WLAN-AC-Standard auf dem 5-Gigahertz(GHz)-Frequenzband. Dieses ist weitaus weniger verbreitet und daher auch weniger überlastet als das gängige 2,4-GHz-Band, auf dem die meisten Geräte funken. Dort stehen theoretisch bis zu neun Kanäle bei 40 MHz Kanalbandbreite überlappungsfrei zur Verfügung, während im 2,4-GHz-Bereich in einer interferenzfreien Umgebung nur maximal drei Kanäle eingesetzt werden können.
Parallelbandfunktion und optimierte Antennentechnik
Wireless-AC-fähige Geräte wie beispielsweise AC-Access-Points verfügen in der Regel über eine Dualband-Funktion. Das bedeutet, sie funken auf beiden Frequenzen gleichzeitig und erlauben somit auch den Betrieb von Clients ohne 5 GHz-Funkfunktion. Darüber hinaus sind sie abwärtskompatibel zu bestehenden a/b/g/n-Clients. Die höheren Bandbreiten werden beim neuen Standard durch die Kombination verschiedener Modifikationen von zum Teil bereits heute in Wireless-N eingesetzten Technologien erreicht. Zum einen wurde die Bandbreite eines Funkkanals vergrößert: Statt wie bislang 20 oder 40 MHz, werden nun auch 80 MHz breite Kanäle genutzt, welche sich bei Bedarf nochmals auf 160 MHz verdoppeln lassen. Zusätzlich wurde das Modulationsverfahren verändert, so dass sich über das jetzt genutzte QAM 256 mehr Bits pro Übertragungsschritt transportieren lassen. Weiterhin findet das so genannte MIMO (Multiple-Input, Multiple-Output) Anwendung, das die parallele Nutzung mehrerer Datenströme ermöglicht. Durch den Einsatz mehrerer Antennen beziehungsweise Sende- und Empfangsmodule parallel sowie dem zielgerichteten Senden an einen Client – das Beamforming – bringt MIMO zusätzliche Bandbreite. Dies ist zwar bereits aus Wireless-N-Zeiten bekannt, wird aber jetzt exakter spezifiziert und ist daher besser nutzbar. Bis zu acht Datenströme können somit parallel laufen. Darüber hinaus wurde mit Wireless-AC das so genannte Multi-user-MIMO eingeführt. Dadurch können parallele Datenströme an unterschiedliche Nutzer gesendet werden, was den Gesamt-Datendurchsatz nochmals steigert. Bezogen auf einen Datenstrom ergibt sich so eine Bandbreite von 433 MBit/s bei einem 80 MHz breiten Kanal. Wireless-N bietet hier als Vergleich 150 MBit/s bei 40 MHz. Unter optimaler Ausnutzung aller zuvor aufgeführten Modifikationen sind somit derzeit Bandbreiten von bis zu 1.300 MBit/s brutto realisierbar. Oftmals rechnen Hersteller die erreichbare Bandbreite auf dem 2,4 GHz Band dazu, so dass Bezeichnungen wie AC 1.750 existieren (1.300 MBit/s auf AC und 450 MBit/s auf Wireless-N).
Immer wieder wird in Zusammenhang mit Wireless-AC auch das Argument der höheren Reichweite genannt. Dem entgegen steht zunächst einmal die Tatsache, dass höhere Frequenzen auch einer höheren Dämpfung unterliegen. Physikalisch gesehen hätte die Datenkommunikation auf Basis von 2,4 GHz somit eine höhere Reichweite als eine Kommunikation auf 5 GHz. Der Standard 802.11a kompensiert dies jedoch durch eine stärkere Sendeleistung von 1 Watt und macht damit höhere Reichweiten möglich. Aus diesem Grund wird das 5-GHz-Band auch bevorzugt für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen im Außenbereich eingesetzt. Um diese Sendeleistung auch im oberen Kanalband einsetzen zu können, muss ein Access-Point allerdings die dynamische Frequenzwahl (DFS) und die Regelung der Sendeleistung (TPC) unterstützen, damit beispielsweise das Wetterradar nicht gestört wird. Bei Wireless-AC kommen die beschriebenen Techniken wie Beamforming und Multi-User-MIMO hinzu, mit denen einzelne Clients von einer besseren Datenverbindung profitieren können. Zusätzlich sind Interferenzen im überlaufenen 2,4-GHz-Band wesentlich häufiger als bei 5 GHz, was sich maßgeblich auf den Datendurchsatz und Werte wie Paketverlust oder Delay auswirkt. Betrachtet man demnach die Verbindungsqualität der Clients zum Access-Point, so bietet Wireless-AC viele Vorteile.
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