802.11ac Antennen

WLAN, oder auch Wi-Fi genannt, ist überall: Von Computern und Smartwatches bis hin zu Smartphones und Tablets, aber nicht alle drahtlosen Netzwerke sind gleich. Ob Wi-Fi n, ac, ad oder Wi-Fi 5, 6 oder 7, es ist manchmal schwer, die Unterschiede zwischen den Standards zu entdecken. Hier ist unser Leitfaden, um alles über Wi-Fi und 802.11ac WLAN-Antennen zu erfahren.
 

Die Entwicklung von Wi-Fi

Wi-Fi erblickte Ende der 90er-Jahre das Licht der Welt. Von Wi-Fi war damals noch gar nicht die Rede, aber der Apple AirPort wurde 1999 im iBook gefunden. Einige Jahre später wurde der Begriff Wi-Fi für alle 802.11-Standards verallgemeinert und durch die WECA (jetzt Wi-Fi Alliance) zertifiziert. Wi-Fi deckt viele verschiedene Standards ab, die alle das 802.11-Präfix haben. Ein Suffix in Form eines Buchstabens wird verwendet, um zwischen den Standards zu unterscheiden. Für Einzelpersonen sprechen wir von sieben verschiedenen Generationen: 802.11a / b / g / n / ac / ad / ax. Jede stellt eine Entwicklung im Vergleich zum Vorherigen dar. Bevor auf weitere Details eingegangen wird, sei darauf hingewiesen, dass der in der Praxis erfasste Durchfluss deutlich unter dem maximalen theoretischen Durchfluss liegt. Dies liegt an der Funktionsweise des 802.11-Protokolls. Zudem ist die Durchflussmenge stark abhängig vom Abstand zwischen den Geräten, aber auch von den Hindernissen (z.B. Wänden), die im Weg stehen. Im besten Fall sollten Sie einen praktischen Durchsatz erwarten, der etwa zweimal niedriger ist als der theoretische Durchsatz. Und im schlimmsten Fall (Wände, Störungen) kann die Strömung buchstäblich bis zum Signalverlust zusammenbrechen. So debütierte Wi-Fi 1999 mit den Standards 802.11a (WiFi 1) für Unternehmen und 802.11 b für Privatanwender. Wi-Fi B verwendet das 2,4-GHz-Band und die DSSS-Modulation, mit der es bei 11 Mbit / S die Spitze erreicht. Wi-Fi A verwendet das 5-GHz-Band und die OFDM-Frequenzverteilung, die es ermöglichen, 54 Mbit / S zu erreichen. Denken Sie daran: Je niedriger die Frequenz, desto mehr überträgt das Signal, aber auch desto mehr ist es Interferenzen ausgesetzt.
 

Die Standards von Wi-Fi

Wi-Fi G allein ersetzt Wi-Fi A und B im Jahr 2003. Der IEEE 802.11g-Standard verbindet effektiv die effizientere OFDM-Modulation von Wi-Fi A mit dem 2,4-GHz-Frequenzband von Wi-Fi B, um die theoretische Höchstgeschwindigkeit von 54 Mb/s von Wi-Fi A mit der überlegenen Reichweite von Wi-Fi B zu kombinieren und gleichzeitig die Abwärtskompatibilität mit bereits vorhandener Wi-Fi B-Ausrüstung sicherzustellen. IEEE 802.11n ist eine große Überarbeitung, die den theoretischen maximalen Durchsatz buchstäblich verzehnfacht. Dazu bringt der Standard zwei Entwicklungen mit: MIMO-Technologie und doppelte Bandbreite. Wi-Fi N kann nach wie vor in einem 20-MHz-Breitband betrieben werden - in diesem Fall liefert es maximal 72,2 Mbit / s - und stellt rund 40 MHz bereit. Da der Durchsatz wie bei 4G proportional zur Bandbreite ist, ist ein 40-MHz-Stream doppelt so schnell wie ein 20-MHz-Stream, also 150 Mbit/s.
 

MIMO als Technologie

MIMO steht für Multiple Input Multiple Output. Wie der Name schon sagt, ermöglicht diese Technologie, mehrere Streams gleichzeitig zu betreiben. Wir sprechen zum Beispiel von MIMO 2×2 für zwei Antennen im Senden und zwei im Empfangen, was die Geschwindigkeit gegenüber einer Konfiguration ohne MIMO verdoppelt, also 300 Mb/s mit 40 MHz. Wi-Fi N kann 4 × 4 MIMO erreichen, was ein absolutes Maximum von 600 Mb/s ist.
 

Die Vorteile von Wi-Fi AC

Wi-Fi AC erhöht die Geschwindigkeit weiter, indem jede der verwendeten Übertragungstechniken verbessert wird:

- Aufgrund der Kanalbreite funktioniert Wi-Fi AC nur im 5-GHz-Band, die Access Points wechseln im 2,4-GHz-Band direkt auf Wi-Fi N

- Beamforming, das es Access Points ermöglicht, die Wellen auf die Terminals zu lenken, ist jetzt standardisiert

- Modulation wechselt von 64QAM auf 256QAM, was die Bandbreite um 25 % erhöht

- neue Kanalbreiten von 80 MHz und 160 MHz, die die Bandbreite im Vergleich zu den maximalen 40 MHz von Wi-Fi N verdoppeln und vervierfachen

- bis zu 8 Streams in MIMO, wodurch die Bandbreite im Vergleich zu den maximal 4 Streams von Wi-Fi N weiter verdoppelt wird

- Multi-User-Unterstützung (MU-MIMO von MU), die es Access Points ermöglicht, mit mehreren Terminals gleichzeitig zu kommunizieren, anstatt nacheinander (bei sehr hoher Frequenz)

2014 kamen die ersten 802.11 Ac Wave 1 Geräte. Begrenzt auf Single User und 3 Streams von 80 MHz, lieferten sie bereits eine maximale Bandbreite von 1300 Mb/s (433 Mb/s pro Stream von 80 Mhz). Seit 2017 gibt es 802.11 Ac Wave 2-Produkte, die mit Multi User kompatibel sind, mit 4 Streams von 80 MHz, die 1733 Mbit / S pro Gerät erreichen können. Einige Geräte beanspruchen 2166 Mbit / S oder sogar 5330 Mbit / S, aber es ist eine 1024QAM-Modulation, die nicht standardisiert ist, was Probleme bei der Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Marken aufwerfen kann. Als Nächstes kommt Wi-Fi AD, das nicht so sehr der Nachfolger von Wi-Fi AC als ergänzender Standard ist. Tatsächlich wurde IEEE 802.11 ad vor IEEE 802.11 Ac ratifiziert und hat seine eigene WiGig Alliance, wörtlich "Gigabit Wireless Alliance".
 

Was ist WiGig?

Wie der Name schon sagt, erreicht WiGig Datenraten in Gigabit pro Sekunde mit einem einzigen Stream. Dafür arbeitet es bei sehr hoher Frequenz im 60-GHz-Band mit einer Kanalbreite von … 2160 MHz. Wi-Fi AD geht daher nicht durch Wände, es kann nur von Oberflächen reflektiert werden, um Geräte in indirekter Sicht zu erreichen. Seine maximale Reichweite beträgt 10 Meter. In der Praxis bietet ein Single-Carrier-Modus einen maximalen Durchsatz von 4,6 Gb/s. Der Triple-Band-OFDM-Modus, der ebenfalls die 2,4- und 5-GHz-Bänder nutzt bietet einen maximalen Durchsatz von 7,2 Gb/s. Seit dem Jahr 2017 wird WiGig hauptsächlich dazu verwendet, um drahtlose Docking-Stationen für Business-Laptops zu entwerfen. Sehr hohe Geschwindigkeiten ermöglichen den Anschluss von ein oder zwei Displays und USB-Peripheriegeräten. Für lokale Netzwerke begnügen wir uns weiterhin mit Wi-Fi AC.
 

Probleme mit der Interoperabilität

Im besten aller möglichen Welten wären all diese Standards miteinander kompatibel. Leider befinden wir uns in der IT-Welt und die Interoperabilität zwischen allen Standards kann manchmal schwierig sein. Erstens, wenn der Router im 5-GHz-Band konfiguriert ist, ist er für Geräte im 2,4-GHz-Band nicht sichtbar und umgekehrt. Um diese Einschränkung zu umgehen, sind die meisten Router Dual-Band, sodass der Benutzer zwei verschiedene Wi-Fi-Netzwerke konfigurieren kann: eines im 2,4-GHz-Band und ein weiteres im 5-GHz-Band. Abgesehen von dieser Einschränkung sind alle in diesem Artikel erwähnten Wi-Fi-Standards abwärtskompatibel miteinander. Solange sich beide Geräte auf demselben Frequenzband befinden, passt sich das Gerät, das den neueren (oder besseren) Standard unterstützt, an den älteren (oder niedrigeren) Standard an. So kann sich beispielsweise ein 802.11 g-WLAN-Smartphone mit einem Ac-Router verbinden, wenn dieser Dualband ist und daher ein Netzwerk im 2,4-GHz-Band hat.
 

Vergleich der Standards in Praxis und Theorie

All diese Standards und theoretischen Geschwindigkeiten sind sehr schön, aber wie klingt das in der Praxis? Wie wir bereits im Artikel besprochen haben, halbiert sich der praktische Durchsatz im Vergleich zum theoretischen Durchsatz in etwa um die Hälfte, selbst wenn sich das Gerät neben dem Router befindet. Heutzutage ist das 2,4-GHz-Frequenzband vor allem in städtischen Gebieten oft gesättigt, und 802.11 g- und n-WLAN-Geräte, die es verwenden, werden daher oft auf die einfachsten Aufgaben beschränkt: das Laden von Webseiten und das Musik-Streaming.
 

Smartphone, Tablets und Laptops - welches Wi-Fi wird benötigt?

Mit einem Smartphone oder Tablet orientiert sich die Nutzung zunehmend an der Betrachtung von Videoinhalten. In diesem Fall kann insbesondere für HD-Videos 5 GHz 802.11n Wi-Fi erforderlich sein, um Mikroschnitte zu vermeiden. Wenn Sie über Glasfaser verfügen, bietet Ihre Internetverbindung außerdem mindestens 100 Mbit / s. Es wäre daher zu schade, es mit zu langsamem WLAN einzuschränken. Da die theoretische Geschwindigkeit von 802.11n Wi-Fi auf 70 Mb/s begrenzt ist, wird mindestens 802.11 Ac Wi-Fi benötigt, um die Vorteile von Glasfaser voll auszuschöpfen. Bei Laptops sieht die Situation etwas anders aus, da sie oft mehrere Antennen integriert haben.

Die hochwertigsten Geräte, wie z.B. das 15-Zoll MacBook Pro mit Touchbar, integrieren drei Antennen, welche die theoretischen 1300 Mbit/s erreichen können. Aber das 13 Zoll MacBook Pro ohne Touchbar integriert nur 2 Antennen und ist somit auf 867 Mb/s theoretisch begrenzt. Um diese 3 Antennen nutzen zu können, muss der Router auf jeden Fall auch die 3 Spatial Streams unterstützen, was nicht bei allen Operator-Boxen der Fall ist. Tatsächlich unterstützt nur die Livebox 4 MU-MIMO mit 4 Empfangsantennen im 5-GHz-Band. In anderen Fällen müssen Sie einen kompatiblen Router kaufen, dessen Preis schnell steigen kann. Letztendlich müssen Sie bereit sein, einen kompatiblen Router zu kaufen, da der 802.11 Ac Wi-Fi bereits in seiner einfachsten Form enorme Geschwindigkeit-Anforderungen fordert.