Die Technik des WLAN-Standards 802.11ac

Wenn die Aufrüstung eines bestehenden WLAN-Netzwerks auf 802.11ac diskutiert wird, so sind viele IT-Verantwortliche der Meinung, dies sei schon allein deswegen nicht notwendig, weil bereits ein WLAN nach dem Standard 802.11n zur Verfügung stehe.

Der Wechsel von 802.11n zur neuen ac-Technik bedeutet in der Tat eher einen evolutionären als einen revolutionären Schritt. Wer sich aber genauer mit den technischen Einzelheiten befasst, merkt schnell, dass in 802.11ac mehr steckt.

Höhere Übertragungsgeschwindigkeit: Ein Problem fast aller WLAN-Netze besteht darin, dass die Nutzer immer den Eindruck haben, die Datenübertragung sei zu langsam. WLAN 802.11ac verspricht eine spürbare Geschwindigkeitssteigerung, theoretisch soll das Tempo bis zu 1,3 GBit/s betragen. Auch die breiteren Übertragungskanäle von bis zu 160 MHz tragen zu einer deutlich höheren Datenrate bei.

Allerdings weiß jeder IT-Profi, dass auch bei dieser Technik niemals 100 Prozent Bandbreite zur Verfügung stehen. Ebenso wichtig: Nur wenn die Clients den Standard vollständig unterstützen, kommen die Nutzer in den Genuss der vollen Übertragungsrate.

Beamforming: Diese Technik wurde bereits beim Standard 802.11n festgelegt, kommt aber durch eine weitaus genauere Spezifikation erst in der Nachfolgetechnik zum Einsatz. Beamforming überwindet einen großen Nachteil der bisherigen WLAN-Techniken, bei denen die Funkwellen in Form von konzentrischen Kreisen in alle Richtungen ausgestrahlt werden.

Durch Beamforming kann der Access-Point (AP) nun das Funksignal auf die Position des Client-Systems ausrichten und so die Qualität der Übertragung verbessern. Dadurch kann eine höhere Modulationsstufe erreicht werden, die grundsätzlich einen höheren Datendurchsatz möglich macht.

MU MIMO: Ein weiteres Konzept, das mit 802.11ac Einzug hält, ist die parallele Übertragung von Daten via Multi-User MIMO (Multiple Input Multiple Output).

Die MIMO-Technik wird bereits bei den Geräten mit 802.11n eingesetzt. Einige Anbieter bezeichnen sie auch als SU MIMO, wobei SU für Single-User steht. Ein Client-Gerät bekommt dabei, während es seinen Zeitanteil nutzt, vollständigen und exklusiven Zugang zur Bandbreite des Access-Points. Danach ist der nächste Client an der Reihe. Während diese reine MIMO-Technik, die mehrere Sende- und Empfangsantennen zur drahtlosen Übertragung der Daten verwendet, bei fast allen Routern nach dem 802.11n-Standard zu finden ist, können WLAN-ac-Router auch die Multi-User-MIMO-Technik nutzen. Das setzt jedoch voraus, dass der Router mindestens vier Antennen hat, von denen er dann mit jeweils zwei Antennen auch zwei Empfänger gleichzeitig mit Daten versorgen kann. Der Client seinerseits muss die MU-MIMO-Technik ebenfalls unterstützen.

Null Steering: Auf Seiten der Client-Geräte funktioniert die MIMO-Technik ohne Probleme, wenn sie eine Mehrfachantenne haben, zum Beispiel bei 3x3-MIMO.

Die erste Zahl gibt dabei die Anzahl der Antennen an, die gleichzeitig senden können (Spatial Streams), die zweite die Anzahl der Antennen, die gleichzeitig empfangen können.

Allerdings setzen die Anwender zunehmend Geräte wie Smartphones und Tablets ein, die nur einen oder – bei den Ta­blets – nur zwei dieser Streams nutzen. Das wirkt sich nachteilig aus, wenn im Netz zwar schon ein Access-Point mit 802.11ac verwendet wird, der drei oder vier Streams anzu­bieten hat, aber viele mobile Clients mit nur einer oder zwei Antennen zum Einsatz kommen. Dann bleibt in jedem Zeitabschnitt ein Teil der verfügbaren Bandbreite einfach ungenutzt, und es scheint so, als wäre bei vielen Endgeräten im Netz trotz aktueller WLAN-ac-Technik zu wenig Bandbreite vorhanden.

Hier hilft eine Technik, die als Null Steering bezeichnet wird. Im Zusammenhang mit Beamforming kann der Access-Point die Funkwellen mit Hilfe von Null Steerings direkt auf einen der Clients ausrichten, während er gleichzeitig die abgestrahlte Energie in Richtung der anderen Clients drosselt. Auf diese Weise werden auch Interferenzen reduziert, die bei einzelnen Clients durch den Datenstrom der anderen auf­treten.