Was ist IEEE 802.11ac?

IEEE 802.11ac ist der Standard für drahtlose Netzwerke und sendet aus­schließ­lich auf dem 5-GHz-Band. Mit den richtigen Geräten sind so ver­gleichs­wei­se hohe Ge­schwin­dig­kei­ten möglich.

Auch wenn Ihnen „802.11ac“ zunächst nichts sagt, kennen Sie si­cher­lich die al­ter­na­ti­ve Be­zeich­nung: Wi-Fi 5. IEEE 802.11ac ist nämlich der Standard für WLAN-Netzwerke mit Da­ten­ra­ten im 5-GHz-Band. Genau wie seine Vor­gän­ger­stan­dards und sein Nach­fol­ger 802.11ax wurde er vom Institute of Elec­tri­cal and Elec­tro­nics Engineers (IEEE) fest­ge­legt. Im Vergleich zu seinen Vor­gän­gern 802.11b, g, a und n schafft der Ende 2013 offiziell ver­öf­fent­lich­te Standard 802.11ac deutlich höhere Band­brei­ten und damit Über­tra­gungs­ra­ten im Gigabit-Bereich. Seine maximale Datenrate liegt theo­re­tisch bei 6.933 Megabit pro Sekunde. Dieser Wert ist in der Praxis al­ler­dings durch ver­schie­de­ne Ein­schrän­kun­gen fast unmöglich zu erreichen.

802.11ac ist also keine komplette Neu­erfin­dung, sondern basiert auf ver­schie­de­nen Vor­gän­gern. Gerade im Vergleich zu 802.11n gibt es bei IEEE 802.11ac nur wenige Neue­run­gen. Die deutlich höhere Über­tra­gungs­ra­te wird erreicht durch mehrere An­pas­sun­gen und Op­ti­mie­run­gen. So bietet 802.11ac breitere Über­tra­gungs­ka­nä­le, die auf 80 MHz oder sogar bis zu 160 MHz erweitert werden können. Außerdem lassen sich bis zu acht MIMO-Kanäle (Multiple Input Multiple Output) simultan nutzen. Ab vier Antennen ist außerdem die Im­ple­men­tie­rung eines Multi-User-MIMO (MUMIMO) möglich, sofern dies vom Access Point und dem Client un­ter­stützt wird. Es werden zudem höhere Mo­du­la­ti­ons­ver­fah­ren wie 256-QAM mit 3/4 und 4/5 FEC verwendet.

802.11ac bietet gegenüber seinen Vor­gän­gern somit einige ent­schei­den­de Vorteile: Die Technik ist leis­tungs­fä­hi­ger und zumindest theo­re­tisch sogar schneller als viele her­kömm­li­che Ethernet-Ver­bin­dun­gen. Die Nutzung eines 5-GHz-Bandes er­mög­licht deutlich höhere Da­ten­ra­ten und weniger Band­brei­ten­pro­ble­me als die mit einem 2-GHz-Band. Die Vorteile kommen al­ler­dings nur dann wirklich zum Tragen, wenn alle ver­wen­de­ten Geräte auch die Neue­run­gen von 802.11ac un­ter­stüt­zen. Dazu gehören vor allem folgende:

Unter MIMO versteht man die drahtlose Kom­mu­ni­ka­ti­on über mehrere Sende- und Emp­fangs­an­ten­nen. 802.11ac er­mög­licht diese Kom­mu­ni­ka­ti­on mit bis zu acht Antennen. Das bedeutet, dass also auch gleich­zei­tig bis zu acht Da­ten­strö­me fließen können und die Über­tra­gungs­ra­te dadurch si­gni­fi­kant erhöht wird.

256-QAM (Quadratur Am­pli­tu­den Mo­du­la­ti­on) ist eines der mo­derns­ten und hoch­wer­tigs­ten Mo­du­la­ti­ons­ver­fah­ren und findet auch bei 802.11ac Ver­wen­dung. Die 256 steht für die 256 Stufen des Mo­du­la­ti­ons­ver­fah­rens. 256-QAM ist dabei viermal so leis­tungs­stark wie das bisherige 64-QAM. Pro Über­tra­gungs­schritt werden bei diesem Verfahren 8 Bit über­tra­gen.

Unter Beam­forming versteht man die Fo­kus­sie­rung der Sen­de­en­er­gie auf einen be­stimm­ten Client, was zur deut­li­chen Ver­bes­se­rung der Funk­ver­bin­dung führt. Hierbei sendet eine Funk­sta­ti­on über mehrere Antennen zeitlich versetzt ein Signal an einen be­stimm­ten Empfänger, wodurch die Über­tra­gungs­ra­te erhöht wird und eine höhere Mo­du­la­ti­ons­stu­fe möglich ist. Bereits der IEEE 802.11n bot diese Mög­lich­keit zumindest theo­re­tisch. In der Praxis waren die Er­geb­nis­se al­ler­dings eher er­nüch­ternd. IEEE 802.11ac er­mög­licht ein deutlich besseres Beam­forming. Aus­schlag­ge­bend ist dabei, dass auch das jeweilige Gerät Beam­forming un­ter­stützt.

IEEE 802.11ac bietet grund­sätz­lich viele ver­schie­de­ne Ge­schwin­dig­keits­stu­fen. Wie hoch die Über­tra­gungs­ra­te jeweils ist, hängt von ver­schie­de­nen Faktoren ab. Neben der Ka­nal­brei­te, der Anzahl der Antennen und dem Mo­du­la­ti­ons­ver­fah­ren müssen auch der Access Point und der Client glei­cher­ma­ßen alle re­le­van­ten Leis­tungs­merk­ma­le un­ter­stüt­zen. Dies ist al­ler­dings nur sehr selten der Fall. Die meisten Geräte verfügen in der Regel lediglich über ein­ge­schränk­te Leis­tungs­merk­ma­le, weshalb die theo­re­ti­sche Ma­xi­mal­ge­schwin­dig­keit von 802.11ac auch fast nie erreicht wird. Diese läge bei den an­ge­spro­che­nen 6.936 Megabit pro Sekunde. Nötig wären dafür die maximale Ka­nal­band­brei­te von 160 MHz, acht­fa­ches MIMO sowie 256-QAM.

Wie bereits be­schrie­ben, sendet 802.11ac aus­schließ­lich im Fre­quenz­be­reich um 5 GHz. In Europa und in vielen anderen Ländern bedingt diese Tatsache, dass die Technik DFS und TPC un­ter­stüt­zen muss. Das ist u. a. deshalb nötig, weil Über­tra­gun­gen ansonsten wichtige Systeme wie den re­gio­na­len Wet­ter­ra­dar stören könnten. DFS (Dynamic Frequency Selection) erkennt die Funk­si­gna­le anderer Systeme. Kommt es zu Über­schnei­dun­gen, er­mög­licht DFS ein Aus­wei­chen auf andere Kanäle. TPC (Transmit Power Control) bietet eine dy­na­mi­sche Steuerung von Access Points oder Routern und er­mög­licht bei guter Funk­ver­bin­dung eine Über­tra­gung der Daten mit ge­rin­ge­rer Sen­de­leis­tung.

Ver­zich­ten Router oder Access Points auf DFS- und TPC-Un­ter­stüt­zung, können diese lediglich auf den Kanälen 36 bis 48 senden und belegen diese voll­stän­dig. Dadurch sinkt nicht nur die Über­tra­gungs­ra­te be­trächt­lich, auch der Zugriff eines anderen Routers ist nicht aus­ge­schlos­sen, wodurch es zu starken Be­ein­träch­ti­gun­gen kommen kann. Geräte, die DFS und TPC nicht un­ter­stüt­zen, eignen sich daher nur sehr bedingt für IEEE 802.11ac.