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Mobile Devices verlangen höhere Geschwindigkeiten – aktueller WLAN-Standard IEEE 802.11ac

Die Ansprüche an das WLAN (Wireless Local Area Network) in Unternehmen steigen stetig. Mobile Geräte wie Tablets, Smartphones, Notebooks und auch AR- (Augmented-Reality-) und VR- (Virtual-Reality-) Technologien werden vermehrt eingesetzt und erwarten hohe Übertragungsgeschwindigkeiten. Industrie 4.0 verlangt eine schnelle Verarbeitung der Daten und Antwortzeiten in Echtzeit, die mit herkömmlichen Technologien nicht erreicht werden können.

Der häufig noch genutzte WLAN-Funkstandard IEEE 802.11n hat eine theoretische Bandbreite von 150 Megabit pro Sekunde (Mbps, Single Stream) bis zu 450 Mbps (Three Streams). Die theoretische Bandbreite bedeutet, dass diese Leistung oft nicht erreicht wird, weil eine Wand, Stahlregale oder längere Distanzen zwischen den Endgeräten und den Access Points die Geschwindigkeit schmälern. Gesendet wird über das 2,4-GHz-Band über 20- und 40-MHz-Kanäle. Bei vielen Anwendern treten inzwischen Engpässe auf, und die Antwortzeiten verschlechtern sich. Das Institute of Electrical and Electronics Engineering (IEEE) hat Ende 2013 den aktuellen IEEE-Standard 802.11ac zunächst als Wave 1 ratifiziert und final freigegeben. Dieser Standard bietet eine maximale Bandbreite von 1,3 Gigabit pro Sekunde – etwa das Dreifache der Geschwindigkeit des IEEE-802.11n-Standards. Er eignet sich besonders für

  • Videokonferenzen
  • Multimedia-Anwendungen
  • Traffic-intensive Anwendungen
  • Anwendungen im Industrieumfeld, die kurze Antwortzeiten in Echtzeit verlangen, z.B. im Industrie-4.0-Umfeld

Gesendet wird ausschließlich über das 5-GHz-Band über die Kanäle 20, 40 und 80 MHz mit der integrierten Single-User-MIMO- (MIMO: Multiple Input, Multiple Output) Technologie. Diese Technologie überträgt die Daten zeitgleich über drei parallele Datenstreams. (ein Datenstream kann bis zu 433,3 Mbps übertragen). MIMO ist eine Antennentechnologie, die aus mehreren Antennen besteht und wesentlich mehr Bits pro Sekunde übertragen kann. Diese Weiterentwicklung war ein erster notwendiger Schritt, um höhere Geschwindigkeiten bereitzustellen.

Die Vorteile der Weiterentwicklung zu Wave 2

Inzwischen wurde der IEEE-Standard 802.11ac weiterentwickelt, und der IEEE-Standard 802.11ac Wave 2 wurde Ende 2016 verabschiedet. Diese Technologie erhöht den Datendurchsatz auf maximal 1.733 Mbps. Allerdings besteht auch hier die Gefahr, dass Wände und andere Hindernisse die Signale ausbremsen und die Reichweite reduzieren. Die Produkthersteller setzen dabei auf die Beamforming-Technik, die die Signale wieder verstärkt. Die Endgeräte müssen jedoch den gleichen Standard implementiert haben, um die Geschwindigkeit auch nutzen zu können. Endgeräte und die Netzwerk-Devices wie Acess Points, Switches und Router werden bereits angeboten. Der Durchsatz verbessert sich bezogen auf Wave 1 durch die folgenden drei Aspekte:

  • Verdoppelung des Übertragungskanals von 80 auf 160 MHz,
  • Erweiterung von 3 auf 4 Datenstreams und
  • die Innovation des MU MIMO (Multi User MIMO)

Mit der MU-MIMO-Technologie können die Access Points zeitgleich mehrere Datenstreams an unterschiedliche Clients senden. Der einzelne User muss nicht warten, bis die anderen User bedient worden sind und dadurch Bandbreite ungenutzt verloren geht. Diese neue Technologie ist neben der starken Datenbeschleunigung der Hauptnutzen.

Hinweise für die Migration

Bevor mit der Migration auf die neue WLAN-Technologie begonnen wird, muss auch das vorhandene Unternehmensnetzwerk auf den Prüfstand gestellt werden. Die hohen Durchsatzraten erfordern neue Access Points mit einer Power-over-Ethernet-Leistung von 30 Watt. Viele Access Points stellen jedoch nur 15 Watt zur Verfügung. Auch die Switch- und Router-Umgebung sowie die Leistung der WLAN-Controller müssen untersucht werden, ob diese für die neue Technologie geeignet sind. Beim Einsatz der Access Points mit dem neuen Standard lassen sich viele Geräte, die mit dem alten Standard ausgestattet sind, damit verbinden. Viele Access Points sind abwärtskompatibel. Ein ausgiebiger Test bleibt dem Anwender jedoch nicht erspart.

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