Neuerungen bei Wi-Fi 6
Kommunikation auf voller Bandbreite
Im medialen Schatten von 5G erhält auch das WLAN mit Wi-Fi 6 einen neuen Standard, der unter anderem höhere Kapazitäten und Datenraten verspricht. Auf diese Weise soll ein Funknetz nach 802.11ax seine Vorteile vor allem in sogenannten High-Density-Umgebungen ausspielen können.
Derzeit ist eine regelrechte Euphorie um den neuen Mobilfunkstandard 5G ausgebrochen. Doch auch beim WLAN stehen in diesem Jahr noch wichtige Neuerungen an. So hat die Organisation Wi-Fi Alliance angekündigt, noch in diesem Jahr die Zertifizierung für den neuen WLAN-Standard 802.11ax (Wi-Fi 6) zu verabschieden. Damit sollen auch drahtlose Netzwerke die Herausforderungen, die die wachsende Anzahl an Endgeräten und immer datenhungrigere Anwendungen verursachen, meistern können.
"Auch wenn mehrere Devices eingebucht sind, bietet Wi-Fi 6 die Hocheffizienz, um eine gleichbleibend hohe Netzwerkleistung für alle Geräte aufrechtzuerhalten", sagt Abhay Borkar, Director Product Management, Connected Home im Headquarter von Netgear. Laut der Wi-Fi Alliance soll der neue WLAN-Standard eine Datenübertragung von bis zu 9,6 GBit/s erreichen. Beim Vorgänger Wi-Fi 5 (802.11ac) liegt die maximale Datenrate rechnerisch bei 6.936 MBit/s. Dabei ermöglicht vor allem die Funktion Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), dass mit 802.11ax mehr Geräte parallel von der höheren Geschwindigkeit profitieren können, so die Organisation weiter.
Die aus dem LTE-Mobilfunk bekannte Technik nutzt pro Zeiteinheit mehrere Frequenzblöcke, wie Michael Müller, Vice President WLAN und Switches bei Lancom Systems, erklärt: "Dies (OFDMA, d.Red) ermöglicht gleichzeitiges Senden und Empfangen mehrerer Datenströme bis zu 8×8 MU-MIMO." Massimo Mazzeo Ocello, Senior Director, Systems Engineering EMEA bei Ruckus Netzworks, vergleicht die neuen Möglichkeiten mit einer mehrspurigen Autobahn, "auf der mehrere Autos mit hoher Geschwindigkeit parallel fahren, im Vergleich zu einer einspurigen Straße, auf der ein Formel-1-Auto mit maximaler Geschwindigkeit fährt."
Weitere Hauptfunktionen des neuen WLAN-Standards sind MU-MIMO (Multi-User Multiple Input, Multiple Output), das eine höhere Datentransferrate ermöglicht und eine größere Anzahl an Endgeräten im drahtlosen Netzwerk erlaubt. Die Vervierfachung der Symbole von QAM-256 auf QAM-1024 bei Wi-Fi 6 steigert zudem die Bandbreite im selben Frequenzband gegenüber dem aktuellen 802.11ac-Wave2-Standard. Mit TWT (Target Wake Time) verfügt der neue ax-Standard zudem über ein Energie-Management, das die Akkulaufzeit von WLAN-Clients schont, indem diese in den Standby-Modus gehen können, wenn sie nicht über das drahtlose Netzwerk kommunizieren.
Frequenzen kommen an ihre Grenzen
Wie der Vorgänger Wi-Fi 5 wird auch Wi-Fi 6 über das 2,4-GHz- und 5-GHz-Band funken. Dies führt aber laut Lancoms Müller zu erheblichen Problemen, da vor allem das 2,4-GHz-Band bereits am Limit sei und auch das 5-GHz-Band keinen ausreichenden Spielraum mehr biete. "In Sachen WLAN-Frequenzen herrscht in Europa seit Jahren Stagnation, während beim Mobilfunk regelmäßig neue Frequenzen allokiert wurden", erläutert Müller gegenüber LANline. Während der Mobilfunk derzeit bereits 714,2 MHz an exklusivem Spektrum zur Verfügung habe und mit 5G sogar weitere 100 MHz hinzu kämen, stünden beim WLAN nur 538,5 MHz eingeschränkt zur Verfügung, da im 5-GHz-Band aufgrund bestehender Schutzvorschriften für Radarsysteme nur 355 MHz beschränkt nutzbar seien. Auch auf dem 2,4-GHz-Band müsse sich das WLAN zudem die Frequenzen mit anderen Techniken teilen, etwa mit Bluetooth oder einer Mikrowelle. Für Lancom ist es daher unausweichlich, dass mittelfristig die Freigabe eines zusätzlichen WLAN-Spektrums im 6-GHz-Bereich nötig ist, wie es bereits die US-amerikanische Regulierungsbehörde FCC (Federal Communications Commission) beschlossen und in diesem Rahmen 1.200 MHz an zusätzlicher Bandbreite für WLAN freigegeben hat.
Die neuen durch die FCC für die USA bestimmten Frequenzen im 6-GHz-Band sollen im Bereich zwischen 5.925 bis 7.125 liegen. "Vergleicht man dies mit den bisher verfügbaren Frequenzbändern bei 2,4 und 5 GHz, bedeutet dies nicht weniger als eine Vervielfachung des Frequenzbereichs", ergänzt Müller. Darüber hinaus erlaube das 6-GHz-Band die Nutzung deutlich breiterer Kanäle, was wiederrum die Grundlage für deutlich höhere WLAN-Geschwindigkeiten jenseits der Gigabit-Marke biete. In Europa seien hingegen 500 MHz an neuem Spektrum zwischen 5.925 und 6.425 GHz in der Diskussion. Wann dieser laut Müller "untere" Bereich des 6-GHz-Bandes in Europa zugänglich wird, ist jedoch noch unklar: "Gleichzeitig ist Wi-Fi 6 aber bereits für 6 GHz vorbereitet, sodass wir in Europa in naher Zukunft eine entsprechende Frequenzzuteilung benötigen." Das CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) ist jedenfalls bereits seit Dezember 2017 von der EU-Kommission beauftragt worden, die Erweiterung des zulässigen Spektrums zu prüfen, so der Lancom-Mann.
Ein weiteres Problem bei der Einführung stellt laut Lancom die Norm EN 301 893 dar, die in ihrer gültigen Fassung (Version 2.1.1) die für Wi-Fi 6 wichtige Nutzung des 5-GHz-Bandes einschränkt. Demnach darf 802.11ax das 5-GHz-Band nicht in gleicher Weise nutzen, wie das bei den Vorgängern 802.11a/n/ac der Fall ist. Mit der Aktualisierung der Norm ist jedoch erst zum Jahreswechsel 2019/2020 zu rechnen, sodass Wi-Fi-6-Geräte, die sich nicht an die Einschränkung halten, rechtlich gesehen derzeit nicht in Europa verkauft werden dürfen, wie Müller erklärt.
Trotz der derzeitigen Probleme wird 802.11ax vor allem in Umgebungen mit hoher Client-Dichte (High Density) zum Einsatz kommen, um die zur Verfügung stehenden Bandbreite zu erhöhen, wie Axel Simon, Chief Technologist bei HPE Aruba, festhält. Neben IoT-Umgebungen, wo eine Vielzahl von IoT-Geräten auf wenig Raum zum Einsatz kommen und Anforderungen an Bandbreite und Latenz stellen, seien dies unter anderem auch Stadien, öffentliche Bereiche oder Veranstaltung mit sehr hohen Besucherzahlen. "Mit der extrem stark steigenden Anzahl von Sensoren und Aktuatoren im IoT ist es erforderlich, gleichzeitige Kommunikation zu ermöglichen." Wi-Fi 6 bricht seiner Meinung nach mit dem Paradigma, dass ein Endgerät nach dem anderen die zur Verfügung stehende Bandbreite exklusiv nutzen konnte. Stattdessen sei es nun möglich, das Frequenzband in mehrere Subträger aufzuteilen, sodass viele Endgeräte gleichzeitig kommunizieren und die vorhandene Bandbreite effizienter nutzen können.
Unternehmen, die ihre kabellose Infrastruktur mit ax-fähigen Access Points aufrüsten wollen, haben laut Netgears Abhay Borkar die Möglichkeit, weniger Access Points zu installieren, da diese mit Wi-Fi 6 mehr Clients bedienen können, oder die Anzahl der APs beizubehalten und so die WLAN-Kapazität zu erhöhen, etwa wenn das Unternehmen in der Zukunft mit steigenden Client-Zahlen rechnet.
Damit die propagierten Geschwindigkeiten aber auch ausgeliefert werden können, muss auch die darunter liegende kabelgebundene Netzwerkinfrastruktur darauf ausgelegt sein. "Insbesondere die Switches müssen für diesen Datenfluss geeignet sein. Die 1-GBit/s-Ports haben ihren Dienst geleistet, aber gerade in Umgebungen mit hoher Dichte ist der Übergang zu Multi-Gigabit-Ports notwendig", erläutert Ruckus-Mann Ocello. Auch Michael Müller geht davon aus, dass Wi-Fi-6-basierte Drahtlosnetze ein entsprechend leistungsstarkes Multi-Gigabit-Ethernet-Netzwerk benötigen. "Dies bedeutet, dass neben den Access Points viele ?Standard-Switches?, die nur 1-GBit/s pro Port bieten, durch Modelle mit 2,5- beziehungsweise 5-GBit/s-Ports ersetzt werden müssen. Auch eine ältere Netzwerkverkabelung muss eventuell ersetzt werden", prognostiziert der Lancom-Mann.
Wi-Fi 6 versus 5G
In der Summe wird dies voraussichtlich dazu führen, dass die Adaption des neuen WLAN-Standards noch einige Zeit dauern wird, zumal die derzeit verfügbaren Wi-Fi-6-Geräte am Markt derzeit noch "Pre-Standard-basierend" (Wave 1) sind und vornehmlich Privatanwender-Funktionen umfassen, wie Michael Müller weiter erklärt. Zudem sei es nicht garantiert, dass Wave-1-Geräte sich später per Firmware-Update auf den finalen Standard aktualisieren lassen, was möglicherweise den Verlust bereits betätigter Investitionen verursachen kann. Erst mit der zweiten Generation (Wave 2) sollen dann die notwendigen Funktionen für den B2B-Bereich festgelegt und zertifiziert werden. Da sich außerdem laut Müller im B2B-Bereich "noch nicht mal der Vorgängerstandard IEEE 802.11ac flächendeckend durchgesetzt hat", rechnet er damit, dass der neue Standard erst in einigen Jahren signifikante Marktanteile im Business-Bereich erreichen wird.
Anwender behält Datenhoheit
Als weiteren bremsenden Faktor für den WLAN-Einsatz sieht Arubas Axel Simon außerdem die "überzogene Polemik im 5G-Bereich". Seiner Meinung nach könne Wi-Fi 6 schon heute die etwas überzogene Erwartungshaltung an 5G erfüllen. "Technologisch gesehen ähneln sich beide Techniken, etwa durch die Verwendung von OFDMA, und bieten sich für IoT-Anwendungen an", fasst Simon zusammen. Den großen Vorteil bei Wi-Fi 6 sieht er jedoch darin, dass der Anwender die Datenhoheit behält, und damit seine eigenen Dienste gestalten und die Infrastruktur wahlweise eigenbetrieben oder in einem Abrechnungsmodell ausrollen kann. Bei Aruba geht man davon aus, dass sich der neue WLAN-Standard weiter im Inhouse-Bereich behaupten wird, und dass sich sowohl Wi-Fi 6 als auch 5G als zueinander komplementäre Technologien etablieren werden. Netgear, das bereits schon Wi-Fi 6 in einigen Produkten implementiert hat, rechnet damit, dass Wi-Fi 6 bereits im kommenden Jahr den großen Durchbruch erleben wird. Auch Ruckus erwartet, dass die Nachfrage nach kompatiblen Access Points exponentiell steigen wird, sobald die ersten Schwergewichte der Geräteindustrie ihre Flaggschiffe mit Wi-Fi 6 vorstellen.
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