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Das WLAN kann nie schnell genug sein. Das ist eine Binsenweisheit, die Sie wahrscheinlich jeden Tag am eigenen Leib erfahren. Mit PC, Notebook, Tablet, Smartphone, Drucker und Smart-TV drängen immer mehr Geräte ins Funknetzwerk, die Bandbreite für sich beanspruchen. Und statt Webseiten und E-Mails schicken Sie jetzt Full-HD- oder sogar 4K-Filme durchs Heimnetz. Doch immer mehr Tempo ist eine Sache - die Bandbreite muss auch beim jeweiligen Gerät ankommen.
Diesen Herausforderungen stellen sich der aktuelle Standard 11ac sowie künftige WLAN-Standards: 802.11ad und 802.11ay wollen das Tempo bis auf 30 GBit/s steigern. 802.11ax und 802.11ah sollen dafür sorgen, dass jedes einzelne WLAN-Geräte mit einem garantierten Tempo überträgt. Dafür nutzen die künftigen Standards zahlreiche Vorgehensweisen, die Ihnen auch schon jetzt in einem WLAN mit 11n- oder 11ac-Komponenten Vorteile beim Datentransfer sichern können.
802.11ac: Der aktuelle WLAN-Standard wird noch schneller
WLAN-Router und -Komponenten mit dem Standard 802.11ac gibt es schon seit rund drei Jahren. Die schnellsten Router nutzen drei Antennen zum Übertragen: Pro Datenkanal kann 11ac maximal 433 MBit/s transferieren, was in der Summe 1,3 GBit/s ergibt. Dazu kommen noch 450 MBit/s über die Frequenz 2,4 GHz, weshalb die meisten Hersteller ihre Router als AC1750 bezeichnen.
In diesem Jahr drehen die Router erneut an der Tempo-Schraube - unter der Bezeichnung 11ac Wave 2: Mit vier parallelen Datenkanälen sollen über 2,5 GBit/s drin sein, manche Hersteller behaupten sogar, auf über 5 GBit/s zu kommen. So funktioniert die Technik: Das höhere Tempo erreichen die neuen Router durch mehr Antennen: Sie besitzen vier pro Frequenz, also insgesamt acht.
Damit lassen sich 1,733 GBit/s über 5 GHz übertragen und 600 MBit/s über 2,4 GHz. Zusätzliches Tempo liefern verbesserte Modulationsverfahren: Zum Beispiel beherrschen Router mit einem WLAN-Chipsatz von Broadcom das Verfahren NitroQAM. Diese 10-Bit-Modulation soll gegenüber der standardkonformen 8-Bit-Modulation 256-QAM rund 25 Prozent mehr Tempo liefern. Allerdings bekommen Sie dieses Tempoplus nur, wenn auch die Gegenstelle NitroQAM beherrscht.
Außerdem können die neuen Router auch Funkkanäle nutzen, die 160 MHz breit sind. Bei 11n ist ein Kanal maximal 40 MHz breit, bei der ersten 11ac-Generation sind 80 MHz möglich. Dafür belegen die Router die Kanäle 36 bis 64 sowie 100 bis 140. Die höheren Kanäle können sie aber nur nutzen, wenn sie Dynamic Frequency Selection (DFS) beherrschen: Mit dieser Technik erkennen sie, ob Radaranlagen auf diesen Kanälen funken, und wenn dies der Fall ist, müssen sie den Kanal wechseln. Aber auch WLAN-Clients müssen DFS beherrschen, damit sie sich mit maximalem Tempo mit dem Router verbinden können.
Bei aktuellen Routern ist aber wichtiger als hohes Tempo, dass sie viele Gegenstellen gleichzeitig versorgen können. Im WLAN bestimmt der langsamste Teilnehmer das Netzwerktempo: Auf jeder Frequenz werden die Daten hintereinander an die verschiedenen Gegenstellen übertragen. Schnelle WLAN-Clients müssen also länger warten, wenn ein langsamer WLAN-Adapter gerade mit dem Datentransfer dran ist - was vor allem bei kontinuierlichem Datentransfer, etwa Video-Streaming, das WLAN ausbremst.
Und da Smartphones und Tablets nur über eine oder zwei Antennen verfügen, kann ein schneller Router sie nie mit maximaler Geschwindigkeit anbinden. Dieses Problem soll Multi-User-Mimo (MU-Mimo) lösen. Dabei bedient der Router mehrere langsame Gegenstellen gleichzeitig und verstärkt per Beamforming das Sendesignal in Richtung des jeweiligen Empfängers. Dafür müssen Router und Gegenstelle MUMimo beherrschen, denn der Router passt die Übertragungskanäle und justiert die Sendeleistung seiner Antennen anhand von standardisierten Prüfpaketen, die die Gegenstellen zurückschicken. Außerdem müssen mindestens zwei WLAN-Clients MU-MIMO unterstützen, damit sich ein Tempovorteil ergibt.
Einige Router nutzen die Tri-Band-Technik, um zu verhindern, dass sich WLAN-Clients gegenseitig ausbremsen. Sie besitzen insgesamt drei Sende-Empfangs-Einheiten, zwei für 5 GHz und eines für 2,4 GHz. Der Routerprozessor verteilt die Gegenstellen dann anhand ihres Tempos über diese drei WLANs. Deshalb bezeichnen die Hersteller ihre entsprechenden Produkte frech mit AC5300 oder gar AC5400: Sie zählen einfach die Maximalgeschwindigkeiten über jedes WLAN zusammen.
Das ergibt dann 2167 MBit/s für jedes 5-GHz-WLAN plus 1000 MBit/s für die 2,4-GHz-Frequenz - macht in Summe 5334 MBit/s bei einem Router mit jeweils vier Antennen pro Frequenz sowie der proprietären NitroQAM-Modulation. Die Datenraten in der Praxis sind davon weit entfernt, weil kaum ein WLAN-Adapter vier Antennen besitzt. Außerdem nutzt eines der beiden 5-GHz-WLANs ausschließlich die höheren Funkkanäle: Wenn keine Gegenstelle aufgrund fehlenden DFS darauf übertragen kann, liegt ein WLAN brach, und es kommt wieder zum Stau bei der Datenübertragung.
Laut Standard kann 11ac bis zu acht parallele Datenströme nutzen. Damit und mit 160-MHz-Kanälen würden 11ac-Router bis zu 6,93 GBit/s übertragen. Ob es aber entsprechende Geräte geben wird, ist unklar: Je mehr Antennen im Router stecken, desto teurer und komplexer wird die Herstellung. Außerdem wird es kaum passende Gegenstellen mit mehr als vier Antennen geben, weil in USB-Adaptern, Notebooks und Smartphones dafür kein Platz ist.
Diese Produkte gibt es: Einige Wave-2-Router sind schon verfügbar oder angekündigt. Von AVM wird es die Fritzbox 7580 geben mit 2,53 GBit/s, acht Antennen und MU-Mimo. Ihr Preis ist noch nicht bekannt. Das gleiche Tempo verspricht Netgear mit dem Nighthawk X4S R7800 für rund 280 Euro.
Auf die teurere Tri-Band-Technik und Nitro- QAM setzen unter anderem Asus mit dem RTAC5300 für rund 450 Euro, D-Link mit dem DIR-895L (Preis noch nicht bekannt), Netgear mit dem Nighthawk X8 R8500 (Preis rund 440 Euro) sowie TP-Link mit dem Archer C5400 (Preis noch nicht bekannt).
802.11ad: Extrem schnell auf der Kurzstrecke
Eine Datenrate von knapp 7 GBit/s liefert der Standard 802.11d. Allerdings beschränkt sich dieses hohe Tempo auf eine sehr kurze Reichweite von höchstens zehn Metern. 11d ist also WLAN innerhalb eines Raumes: Sein Einsatzgebiet ist daher die kabellose Verbindung von Rechner und Peripherie. Per 11d lassen sich PC und Notebook per Funk mit Monitoren, Maus und Tastatur verbinden. Die hohe Datenrate kann aber auch für 4K-Videostreaming, schnelle Downloads oder Kopieren umfangreicher Datenbestände genutzt werden. Ebenso bietet sich 11d für kabellose Virtual-Reality-Brillen an. Schließlich ließen sich mit 11d auch öffentliche WLANs in Hotels oder an Flughäfen mit großer Bandbreite ausstatten.
So funktioniert die Technik: 11d funkt auf der Frequenz 60 GHz. Diese Frequenz liegt deutlich höher als die von 11ac-WLAN, das auf 5 GHz funkt. Da das Funksignal nur schwer Wände durchdringen kann und durch den Sauerstoff der Luft stark gedämpft wird, ist die Reichweite von 11ad viel geringer, erlaubt aber kleine Antennen, sodass sich 11d-Geräte sehr kompakt bauen lassen. Die kurze Reichweite hat weitere Vorteile: Die Übertragung lässt sich schwerer abhören, und Störsignale sind selten.
Die hohe Datenrate erreicht 11d durch sehr breite Funkkanäle von 2 GHz. 11d-Funkchips können verschiedene Übertragungsmethoden nutzen: Beim Single-Carrier-Modus beträgt die Datenrate maximal 4,6 GBit/s, allerdings sind die Signale unempfindlicher gegen Störungen. Für Akku-betriebene Geräte gibt es einen sparsamen Low-Power-Modus. Nur Chips, die OFDM als Modulationsverfahren einsetzen, erreichen die maximal mögliche Bandbreite von knapp 7 GBit/s. 11ad ist kompatibel zu den anderen WLAN-Standards, sofern die Geräte passende Antennen für die jeweilige Frequenz besitzen.
Diese Produkte gibt es: TP-Link hat den WLAN-Router Talon AD7200 angekündigt, der im Herbst für einen noch nicht bekannten Preis auf den Markt kommen soll. Er vereint die WLAN-Standards 11ad, 11ac und 11n und kann so eine maximale Bandbreite von 7,2 GBit/s: 4,6 GBit/s über 11ad, 1,73 GBit/s über 11ac und 800 MBit/s über 11n. Als erstes Notebook hat das Acer Travelmate P648 einen WLAN-Chip mit 11ad eingebaut. Der Business-Laptop mit 14-Zoll-Display kostet rund 1100 Euro.
In beiden Geräten sitzt ein 11ad-Chip von Qualcomm, der deutlich günstiger ist als die vergleichbare Hardware von Intel. Die sitzt zum Beispiel in den kabellosen Docking-Stationen von Dell und HP, die jeweils rund 250 Euro kosten. Sie ermöglichen den Anschluss von Monitoren über Displayport, VGA und HDMI sowie PC-Peripherie über USB 3.0. Allerdings lassen sie sich nur mit Notebooks verbinden, in denen der Intel- WLAN-Chip Tri-Band-Wireless 17265 sitzt - das sind meist teure Business-Laptops wie das HP Elite x2 1011 für rund 2000 Euro.
Schnelles WLAN sofort: Gratis-Tipps für Reichweite und Tempo Mehr Reichweite und höheres Tempo für jedes Gerät: Was künftige WLAN-Standards mit neuer Technik lösen wollen, können Sie schon jetzt haben. Mit unseren Tipps und ein bißchen Ausprobieren verhelfen Sie Ihrem Funknetz ohne neue Geräte zu mehr Durchsatz. Mehr Reichweite Wenn sich die Funksignale ungehindert ausbreiten können, lassen sich große Entfernungen zwischen WLAN-Router und Gegenstelle überbrücken, ohne dass das WLAN-Tempo in die Knie geht. 1. Router optimal platzieren: Die Antennen im Router sind Rundstrahler. Sie senden die Funkwellen gleichmäßig in alle Richtungen und zwar in Form eines Kegels im 90-Grad-Winkel zur Antenne. Deshalb sollte der Router im Zentrum des Bereiches stehen, den Sie mit WLAN versorgen wollen. Richten Sie zudem die Router-Antennen entsprechend aus: Wollen Sie einen WLAN-Client im gleichen Stockwerk erreichen, richten Sie die Antennen am Router vertikal aus. Soll das WLAN ein Stockwerk überwinden, sollten Sie die Antennen horizontal einstellen. 2. Umgehen Sie WLAN-Bremsen: Beton, feuchte Wände und Metall schlucken die Funkwellen und reduzieren die Reichweite. 3. Steuern Sie die Funkwellen: Spiegel und einige andere Oberflächen, die Licht reflektieren, leiten auch Funkwellen um. Damit können Sie zum Beispiel das WLAN-Signal um die Ecke lenken, wenn sich Router und Gegenstelle nicht besser platzieren lassen. Mehr Tempo Erreichen die Datensignale per WLAN ungestört die Gegenstelle, hat der Empfänger keine Verständnisprobleme. Andernfalls muss er den Sender um eine erneute Übertragung bitten, was die Geschwindigkeit im gesamten WLAN senkt: Die Übertragung der gleichen Datenmenge dauert nun doppelt so lange, und andere WLAN-Stationen können in dieser Zeit nicht senden und empfangen. 1. Beseitigen Sie Störungen: Geräte, die auf der gleichen Frequenz wie das WLAN arbeiten, stören Ihr Funknetz. Das sind beispielsweise Mikrowellen, schnurlose Telefone, Bluetooth oder kabellose Mäuse und Tastaturen. 2. Wählen Sie den richtigen Funkkanal: Meist ist Ihr WLAN nicht alleine: Ihr Router und Ihre WLAN-Clients empfangen auch Signale von Funknetzwerken aus der Nachbarschaft. Alle teilen sich die gleichen Übertragungsfrequenzen: Wenn WLANs auf denselben Kanälen übertragen, müssen sie aufeinander warten, was den Durchsatz pro WLAN reduziert. Wenn Sie auf Kanälen arbeiten, die sich überlappen, behindern sie sich gegenseitig durch Störsignale, was das Tempo weiter senkt. Die meisten Router finden eigentlich automatisch den besten Kanal. Ist Ihr WLAN aber trotzdem langsam, können Sie selbst den optimalen Kanal festlegen: Wählen Sie zwischen den Kanälen 1, 6 und 11 denjenigen, auf dessen umliegenden Kanälen die wenigsten WLANs senden. 3. Weichen Sie auf 5 GHz aus: Wenn Sie einen Dual-Band-Router und -Clients besitzen, sollten Sie die Gegenstellen, die schnelles WLAN benötigen, über ein WLAN in der 5-GHz-Frequenz anbinden. Weil es noch wenige Dual-Band-Geräte gibt, übertragen auf dieser Frequenz weniger WLANs. Außerdem können über 5 GHz mehr WLANs ungestört nebeneinander funken. Dafür sollten Ihr Router und die WLAN-Clients aber die Funktion Dynamic Frequency Selection (DFS) beherrschen. Nur dann dürfen sie auch Kanäle oberhalb von 5,25 GHz nutzen. Ist das nicht der Fall, bremst schon ein einziges 5-GHz-WLAN in der Nachbarschaft den Durchsatz. |
802.11ax: Rettung für überfüllte Funknetze
11ax ist die sechste WLAN-Generation und der direkte Nachfolge-Standard für 11ac. Er soll allerdings nicht unbedingt mehr Tempo bringen. Das Ziel von 11ax ist ein schnellerer Datentransfer für jedes einzelne WLAN-Gerät, indem Störungen durch Nachbar-WLANs reduziert werden - mindestens um das Vierfache soll die Übertragungsgeschwindigkeit pro Gerät steigen. Das soll auch für große öffentliche WLANs Vorteile bringen, damit sich Funknetze in Hotels, Flughäfen oder ganzen Stadtteilen leichter aufbauen lassen. Ein störungsfreies WLAN hilft auch Smartphones und Tablets: Denn diese Geräte können dann mit geringer WLAN-Leistung arbeiten, was die Akkulaufzeit verlängert.
So funktioniert die Technik: 11ax wird abwärtskompatibel zu den bestehenden Standards sein und auch über die gleichen Frequenzen 2,4 und 5 GHz arbeiten. Da es nicht mehr Platz im Frequenzspektrum gibt, um ein höheres Tempo zu erreichen, sollen die bestehenden Frequenzen effizienter genutzt werden: Das soll eine verbesserte Fehlerkorrektur erreichen, bei der WLAN-Geräte fehlerhaft empfangene Dateien selbst korrigieren können und nicht eine erneute Übertragung anfordern müssen.
Mit der Technik Dynamic Sensitivity Control sollen zwei WLAN-Clients gleichzeitig über denselben Funkkanal an verschiedene Router senden können. Das geht derzeit nicht, da ein Client den Funkkanal komplett für sich belegt. Mit 11ax soll MU-Mimo auch in Richtung vom Client zum Router funktionieren, bei 11ac geht es nur in die andere Richtung. Auch über Duplex-WLAN wird diskutiert: Dann könnten WLAN-Geräte gleichzeitig senden und empfangen.
Diese Produkte gibt es: 11ax befindet sich noch in der Entwicklungsphase, ein erster Entwurf des Standards wird für 2018 erwartet. 11ax-Produkte sollen dann ab 2019 verfügbar sein. Viele Hersteller wollen aber aufs Tempo drücken, da die meisten WLANs schon jetzt überlastet sind.
802.11ay: Das schnelle WLAN für 8K-Streaming
11ay wird als Nachfolger von 11ad entwickelt. Er soll das Kurzstrecken-WLAN auf gleich zwei Arten verbessern: Die maximale Datenrate soll damit 10 bis 30 GBit/s betragen und eine Reichweite zwischen wenigen Zentimetern und 500 Metern ermöglichen - aber nur per Punkt-zu- Punkt-Verbindung zwischen zwei Stationen, die im gegenseitigen Blickfeld liegen.
Die Entwickler zählen zahlreiche Anwendungen für die riesige Bandbreite auf: Download von großen Datenmengen in Sekundenschnelle - zum Beispiel, um HD-Filme vom Fahrkartenautomaten auf das Smartphone zu laden, während Sie auf den Zug warten. Im Zug oder Flugzeug lassen sich damit Video-on-Demand-Dienste realisieren, die hochauflösende Filme auf das Smartphone oder die VR-Brille transportieren.
Zu Hause soll das kabellose Streamen von 8K-Filmen vom Smartphone oder dem Zuspieler an den Fernseher klappen. Schließlich soll 11ay auch den derzeitigen Einsatzzweck von 11ad verbessern: Mit der höheren Bandbreite können kabellose Docking-Stationen 8K-Monitore, 3D-Webkameras sowie schnellere USB-Peripherie mit PC und Notebook verbinden.
So funktioniert die Technik: Mit besserem MU-Mimo und exakterem Beamforming können mehrere WLAN-Clients von einem Router gleichzeitig mit höherer Bandbreite bedient werden. Außerdem werden für die Übertragung mehrere 2-GHz-Kanäle zusammengefasst, um für das höhere Tempo zu sorgen.
Diese Produkte gibt es: Die Entwicklung von 11ay steht noch ganz am Anfang. Ein erster Entwurf ist für Mitte 2017 geplant. Verabschiedet werden soll der Standard Ende 2019, sodass schon 2018 oder Anfang 2019 erste Produkte, die auf dem zweiten Vorentwurf beruhen, auf den Markt kommen könnten.
802.11ah: WLAN für das Internet of Things
Eine Funktechnik, die alle Geräte - vom Kühlschrank bis zum Auto - ins Internet bringen will, muss große Reichweite und geringe Leistungsaufnahme bieten. Das will 802.11ah leisten. Der Standard soll im smarten Zuhause oder der smarten Fabrik zum Einsatz kommen, Wearables bei Fitness oder im Krankenhaus vernetzen und in Connected Cars den Verkehr steuern. Damit tritt 11ah in Konkurrenz zu Bluetooth sowie Zigbee und Z-Wave.
So funktioniert die Technik: Die hohe Reichweite von über einem Kilometer erreicht 11ah, weil es auf Frequenzen unter 1 GHz funkt. Je niedriger die Frequenz, desto besser breiten sich Signale aus. Ein Problem für Geräteentwickler könnte sein, dass weltweit unterschiedliche Frequenzbereiche für 11ah freigegeben sind. Zum Beispiel ist in den USA der Frequenzbereich 902 bis 928 MHz vorgesehen, während in Europa 11ah-Geräte nur im Bereich 863 bis 870 MHz funken dürfen.
Von den pro Region möglichen Kanäle, die mindestens 1 MHz breit sein müssen, hängt die Maximalgeschwindigkeit von 11ah ab. Da aber vor allem kurze Statusmeldungen oder kleine Datenmengen übertragen werden müssen, reicht eine Bandbreite von rund 150 KBit/s pro Funkkanal aus. 11ah arbeitet sehr sparsam, da der Standard in erster Linie Geräte mit kleinem Akku verbinden soll: Diese sollen sich daher sehr lange Schlafphasen gönnen dürfen, ohne dass sie der Router aus dem Netzwerk hinauswirft, weil sie nicht mehr aktiv sind.
Diese Produkte gibt es: Der Standard wird Mitte 2016 verabschiedet. Die ersten Produkte sind für 2017 geplant. Ab 2018 wird die Wi-Fi-Alliance dann Kompatibilitätstests durchführen und ein Zertifikat für Wi-Fi Halow vergeben - so lautet der Marketingname von 11ah. (PC Welt)