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Im sechsten Gang mit Vollgas durchs Netz

Weiter ausgereizt: Wi-Fi 6

von - 14.05.2020
802.11ax erhöht die spektrale Effizienz und damit den maximal möglichen Datendurchsatz weiter. Jeder einzelne Stream wird beim Sender mit Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) „gemultiplext“. Bei dieser Modula­tionsart wird jeder Kanal in Dutzende oder gar Hunderte kleinerer Unterkanäle unterteilt, jeder mit einer etwas anderen Frequenz. Indem man diese Signale dann rechtwinklig dreht (orthogonal), kann man sie näher aneinander stapeln und beim Empfänger dank ausgeklügelter Algorithmen trotzdem schnell „demultiplexen“.
Ergebnis dieser Maßnahmen: Mit 160 MHz Kanalbreite, vier parallel genutzten Streams (MIMO) und 1024-Quadrature-Amplitude-Modulation (QAM) erreicht man theoretisch eine maximale Übertragungsrate von 4,8 GBit/s (brutto). Diese klare Verbesserung spiegelt sich in einer weiteren Erhöhung des flächenbezogenen Durchsatzes in Bits pro Quadratmeter (Bit/s/m2) wider. Bildlich gesprochen packt 1024-QAM die Bits pro Quadrant doppelt so eng wie 512-QAM.
Und die Packungsdichte nimmt weiter zu: Bereits definiert sind 2048- und 4096-QAM, wobei es lediglich eine Frage der Zeit sein dürfte, bis es passende Chips dazu gibt.
Labortests haben gezeigt, dass allein das verbesserte OFDMA die spektrale Effizienz um das Zehnfache erhöht. Theoretisch könnte man also von einer Verzehnfachung der maximalen Bandbreite sprechen, wobei sich die effektive Funkkapazität gegenüber Wi-Fi 5 etwa vervierfacht hat. OFDMA ähnelt übrigens dem beim Mobilfunkstandard 4G/LTE verwendeten Modulationsverfahren stark und ermöglicht hier wie dort einen effizienteren Umgang mit den knappen Funkfrequenzen sowie deutlich mehr Anwender im gleichen Netz.
Der Vorteil: OFDMA kann den Frequenzbereich eines WLAN-Kanals pro Zeiteinheit in mehrere Frequenzblöcke unterteilen. Die auf diese Weise entstandenen Sub-Carrier werden Resource Unit (RU) genannt und dürfen gemäß Standard bis zu 2 MHz schmal sein, was besonders für die zahlreichen Endgeräte des Internets of Things (IoT) völlig ausreicht.
Diese schmalen Unterkanäle blockieren im Gegensatz zu allen früheren Wi-Fi-Generationen während Datenübertragungen keine kompletten 20 MHz, 40 MHz oder gar 80 MHz breiten Kanäle mehr für sich allein, was eine Mehrfachnutzung der begehrten Frequenzen erlaubt.
Wi-Fi 6 kann je nach Bedarf aber auch mehrere 2-MHz-Kanäle zu breiteren Datenstraßen zusammenfassen. Überdies können die kompatiblen Endgeräte gleichzeitig senden und empfangen – auch das ist ein Novum in der WLAN-Geschichte. Doch was ist mit der Sicherheit, wenn Hunderte IoT-Endgeräte im WLAN funken?

Höhere Sicherheit dank WPA3

Dazu bietet der kürzlich vorgestellte Sicherheitsstandard WPA3-Enterprise verbesserte Authentifizierungsmechanismen und eine nochmals stärkere Verschlüsselung. WLAN-Spezialisten sind überzeugt, dass sich WPA3 trotz seiner Komplexität in Business-Umgebungen mit 802.11ax mit zentraler Authentifizierung schnell durchsetzen wird.
Gegenüber dem Oldie WPA2 dürfte WPA3 im Geschäftsbereich für Wi-Fi 6 nach Expertenmeinung schnell obligatorisch werden. Aber auch WPA3-Personal als Variante für den privaten Massenmarkt bringt Verbesserungen in Form von mehr Sicherheit und mehr Komfort und dürfte sich in den nächsten Jahren durchsetzen.
Eine weitere Neuentwicklung im Bereich WLAN-Sicherheit trägt den Namen Opportunistic Wireless Encryption (OWE). OWE soll die Sicherheit besonders in PWLANs erhöhen, also in öffentlichen Netzwerken in Bahnhöfen und an Flughäfen. OWE bietet vollautomatische Verschlüsselung, ohne dass ein Benutzereingriff notwendig ist. Zwar sind weder OWE noch WPA3-Personal Voraussetzungen für IEEE 802.11ax, Experten nehmen jedoch an, dass beide Verfahren gemeinsam entwickelt und künftig in Wi-Fi-6-basierten WLANs integriert werden.
WLAN-Standards im Vergleich

Generation

Wi-Fi 1

Wi-Fi 2

Wi-Fi 3

Wi-Fi 4

Wi-Fi 5

Wi-Fi 6

IEEE-Standard 1)

802.11

802.11b

802.11g

802.11n

802.11ac

802.11ax

Veröffentlichung

1997

1999

2003

2009

Wave 1: 2013, Wave 2: 2015

2018

Geschwindigkeit in MBit/s

2

11

54

< 600

86–1300, 2600–6900

4800

Frequenzband in GHz

2,4

2,4

2,4

2,4 / 5

5

2,4 4) / 5

Kanalbreite in MHz 2)

20

20

20

40

80 (160) (160)

40 4) / 160

Modulation 3)

FHSS/DSSS

DSSS

OFDM

OFDM

OFDM

OFDMA

Abwärtskompatibel

● (802.11n)

● (802.11n/ac)

Reichweite in Metern

ca. 20

ca. 35

ca. 35

ca. 70

ca. 50

ca. 50

1) Hier nicht aufgeführte Standards: Der frühe Standard 802.11a arbeitete auf dem 5-GHz-Band. Dieses Band war bei dessen Veröffentlichung 1999 in Europa noch nicht verfügbar, weshalb 802.11a hier keine Bedeutung erlangte. Der Standard 802.11ad beschreibt schnelle Punkt-zu-Punkt-Verbindungen im Nahbereich und hat bisher ebenfalls keine große Bedeutung erlangt
2) Kanalproblematik: Der zunehmende Bedarf an schnellen Verbindungen wird mit neuen Modulationsverfahren wie Multikanal-Antennen und breiteren Kanälen erreicht. Es ist ratsam, einen Router mindestens nach Standard 802.11n oder gleich nach der neuen Spezifikation 11ax zu wählen. Seit der Einführung von Wi-Fi 4 können ältere WLANs in der Nähe kaum mehr Verbindungen aufbauen, sobald Modelle mit Wi-Fi 4 und höher funken
3) Modulationsverfahren: FHSS = Frequency Hopping Spread Spectrum; DSSS =
Direct Sequence Spread Spectrum; OFDM = Orthogonal Frequency Division Multi­plex; OFDMA = Orthogonal Frequency Division Multiple Access 
4) 802.11ax auf 2,4 GHz: Nur die Kanäle 1, 6 und 11 nutzen effektiv 40 MHz Kanalbreite
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