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WLAN-Standards

Was kann 802.11ac wirklich?

1. Juli 2014, 13:52 Uhr | Willi Dütsch, Technical-Director, EMEA, Xirrus

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Nutzen von 802.11ac in der Praxis

Acht simultane Datenströme
Die Verwendung von bis zu acht simultanen Datenströmen mit acht Antennen ist ein Kernelement von 802.11ac und ermöglicht somit einen Durchsatz von bis zu 6,93 GBit/s. Dadurch können Signale von mehreren Antennen übertragen und empfangen werden, was die Datenrate zwischen den Endgeräten erhöht. Gegenüber dem vorherigen Standard 802.11n mit vier Datenströmen, die bis zu 600 MBit/s übertragen konnten, wird somit eine Verdoppelung erzielt. Allerdings setzen acht Antennen in einem einzelnen mobilen Gerät weitere technische Fortschritte voraus. Die derzeit erhältlichen Wave-1-Produkte unterstützen bis zu drei Datenströme. Für die erste Serie der Wave-2-Produkte geht man von bis zu vier Strömen aus.

Multi-User Multiple-Input Multiple-Output (MU-MIMO)
Mit 802.11ac wird das Konzept des Paralleltransports über MU-MIMO eingeführt. Dabei empfangen mehrere Clients die Pakete gleichzeitig von einem einzelnen Access-Point (AP). Ein AP kann somit Daten an mehrere Client-Geräte im selben Frequenzspektrum gleichzeitig übertragen, wodurch sich die Wireless-Systemleistung insgesamt erhöht. Im Unterschied dazu wurde bei 802.11n der gesamte Verkehr zu jedem Zeitpunkt an einen einzigen Client geleitet. Falls die vorhandenen Geräte aus schnellen und langsamen Clients bestanden, konnte es daher sein, dass der schnelle Verkehr durch die Übertragung an die langsamen Clients erheblich verzögert wurde. Bei 802.11ac MU-MIMO werden einige Inhaltsströme an einen Client sowie andere Inhaltsströme an andere Clients geleitet, und zwar an bis zu vier gleichzeitig. MU-MIMO ist besonders bei einer großen Zahl von Clients wirksam – beispielsweise in Stadien, in der Nähe von Hotspots und in großen Unternehmen.

Hohe Genauigkeit und Empfindlichkeit
Zur Erhöhung der Transportrate nutzt 802.11ac ein Modulationsschema mit höherer Rate, das als 256-QAM bezeichnet wird. Hierbei werden 33 Prozent mehr Daten als bei 64-QAM übertragen, das im Standard 802.11n zum Einsatz kommt. Die Empfänger müssen allerdings einen deutlich kleineren Signalpegel unterscheiden können, was eine höhere Empfindlichkeit der Empfänger und eine höhere Genauigkeit der Sender erfordert. 802.11ac unterstützt weiterhin niedrigere QAM-Pegel, die für Übertragungen mit erweiterter Reichweite und in Bereichen mit hoher Client-Dichte verwendet werden.

Kanalbreiten von 80 und 160 MHz
802.11n nutzte eine Basiskanalbreite von 20 MHz mit der Möglichkeit, zwei Kanäle zu einem 40-MHz-Kanal zu bündeln. 802.11ac arbeitet mit Bandbreiten von 80 MHz und 160 MHz und unterstützt weiterhin Kanäle mit 20 und 40 MHz. Die Bündelung von zwei 40-MHz-Kanälen zu 80 MHz ergibt eine Steigerung der Datenrate von 117 Prozent gegenüber 40 MHz. Die Bündelung von zwei 80-MHz-Kanälen ergibt eine Steigerung von 333 Prozent gegenüber einem einzelnen 40-MHz-Kanal. Produkte für Wave-1-802.11ac werden Kanäle mit 20, 40 und 80 MHz unterstützen. 802.11ac arbeitet ausschließlich im Frequenzband 5 GHz. Damit wird der beengte 2,4-GHz-Bereich umgangen, der aufgrund Mikrowellenöfen, Bluetooth-Headsets und anderen Geräten störanfällig ist.

Beamforming
Beamforming ist eine Technologie zur Optimierung der Kommunikation zwischen APs und Clients zur Unterdrückung von Interferenzen. Beim Beamforming kommuniziert der AP mit den Clients, um die Art der Beeinträchtigung zwischen beiden Kommunikationspartnern zu ermitteln. Der AP "präcodiert" dann den übermittelten Frame mit dem Kehrwert der Beeinträchtigung, so dass der nächste Frame mit einer besseren Signalintegrität empfangen wird. Da zwei Clients niemals an demselben Ort sind und zudem beweglich sein können, muss Beamforming auf Client-by-Client-Basis und konstant angewandt werden.

Als evolutionärer Schritt in der WLAN-Technik führt ac einige neue Technologien ein. Damit die Vorteile dieser Technologien voll zur Geltung kommen, sind allerdings einige Voraussetzungen zu erfüllen: Der Implementierung muss eine sorgfältige Planung vorausgehen, die eine Nutzung von fünf Jahren antizipiert. Zudem sollten APs ausgewählt werden, die über nötige Kapazität, Erweiterbarkeit und Steuerbarkeit zur Migration auf 802.11ac verfügen.