11. März 2019

Wi-Fi 6 alias WLAN 802.11ax ist da. Aruba Serie 510 ganz vorne mit dabei

Mehr Spitzen-Speed für einzelne Power-User klingt immer gut, doch in vielen WLANs gibt es ein größeres Thema: Die explodierende Anzahl der WLAN-Geräte pro Access Point (AP). Wi-Fi 6 alias 802.11ax kann Beides: Mehr Speed für Wenige, und mehr Netzwerk-Kapazität für Viele. 

WLAN wächst und wächst: Nicht nur bei Smartphones, Laptops und Tablets wird der Bestand immer größer. Vor allem Funk-fähige IoT-Devices, Fühler und Sensoren boomen. Gleichzeitig wird aber auch der Datenhunger vor allem bei den stärkeren WLAN-Geräten immer größer: Man denke an Funk-basiertes Video-Conferencing, AR, VR, AI, 4K und 8K in Wirtschaft, Medizin, Forschung, Hotels, Hotspots, in Smart Cities und Smart Buildings.

Just diese beiden Herausforderungen managt 11ax deutlich besser als 11ac: Erstens kann 11ax eine weitaus größere Zahl an WLAN-Geräten und IoT-Devices pro Access Point (AP) sicher und stabil versorgen: Das technische Zauberwort heißt OFDMA, die weitaus wichtigste Neuerung bei 11ax. Damit eignet sich 11ax besser für dichte Umgebungen wie Großraumbüros, Konferenzräume oder Stadien als jede andere WLAN-Gattung zuvor. Zweitens schafft 11ax mehr Top-Speed für einzelne Power-User in der Funkzelle, vor allem dank MU-MIMO und QAM-1024, Details weiter unten.

OFDMA im Downlink und Uplink 

Beim bisherigen 11ac-WLAN wurde OFDM (ohne A) alias Orthogonal Frequency Division Multiplexing als Kanal-Management-Methode genutzt: Es belegt den gesamten Frequenzbereich eines WLAN-Kanals pro Zeiteinheit für eine Daten-Übertragung.

Mit 11ax zieht nun erstmals eine komplexere Technik namens OFDMA ins WLAN ein. Das Kürzel steht für Orthogonal Frequency Division Multiple Access und ist schon vom LTE-Mobilfunk her bekannt.

Schmale Unterkanäle für IoT 

OFDMA kann den Frequenzbereich eines WLAN-Kanals pro Zeiteinheit in mehrere Frequenzblöcke unterteilen. Diese Sub-Carrier, quasi Unter-Kanäle, werden auch Resource Unit alias RU genannt. Sie dürfen bis zu 2 MHz schmal sein. Damit blockieren kleine Daten-Übertragungen keinen kompletten 20-, 40- oder gar 80-MHz-breiten Kanal mehr für sich alleine. Der 11ax-AP kann aber auch mehrere 2-MHz-Kanäle ganz nach Bedarf zu breiteren Datenstraßen zusammenfassen.  

OFDMA, der smarte Daten-Laster 

Vor 11ax war es beim WLAN so, als ob ein ganzer LKW pro Fahrt nur ein einziges Paket zu einem einzigen Haus befördert und dafür jedes Mal den kompletten Laderaum samt einer Spur auf einer Autobahn belegt. Mit 11ax und OFDMA wird WLAN nun so effizient wie ein schlauer LKW, der pro Fahrt mehrere Pakete zu mehreren Häusern transportiert.

OFDMA funktioniert bei 11ax im Downlink und im Uplink, vom AP zum Client, und vom Client zum AP, also beim Senden und beim Empfangen. Der Nutzen von OFDMA ist vor allem bei vielen kleinen Datentransporten in sehr dichten Umgebungen beträchtlich. Im Gegensatz zu anderen Effizienz-Boostern wie QAM-1024 kann OFDMA nicht nur bei kurzen, sondern auch bei mittleren und großen WLAN-Distanzen gut funktionieren.

Grafik OFDMA
Rechts: Mit dem neuen OFDMA funkt 11ax effizienter und ressourcen-sparender als 11ac. Im Bild bedient es gerade 6 WLAN-User. Links: Das ältere OFDM kann das Frequenz-Spektrum nicht so granular nutzen wie 11ax. Hier bedient es nur 4 User in derselben Zeiteinheit (Bild: Aruba).

Top-Speed dank MU-MIMO 

Natürlich lässt sich 11ax auch beim Speed-Zuwachs nicht lumpen: Das bestätigt ein Blick zurück: Seit 11ac hat sich das Prinzip MU-MIMO durchgesetzt. MU steht für Multi-User. MIMO steht für Multiple Input, Multiple Output: Seit 11ac-Wave-1 konnte ein WLAN-AP dank 3-Stream-MIMO drei verschiedene WLAN-Geräte über drei verschiedene WLAN-Kanäle gleichzeitig bedienen, allerdings nur im Downstream. Typischer DL-Speed war 1300 Mbps Brutto. Seit 11ac-Wave-2 war 4-Stream-MIMO auf vier Kanälen möglich, aber nur im Downstream. Typischer DL-Speed war 1733 Mbps Brutto und 1000 Mbps Netto.

Der neue Mainstream: 4804 Mbps bei 5 GHz 

Seit 11ax wird MU-MIMO nun dank 8×8-MIMO auf acht Kanäle ausgedehnt. Und zwar im Downlink, also vom WLAN-AP zum WLAN-Client. Aber auch im Uplink, vom Client zum AP. Rein theoretisch wären damit 9608 Mbps Brutto im 5 GHz Band möglich.

In der Praxis wird man vor allem 11ax-APs mit 4×4-MIMO sehen, wie etwa die schon seit Ende 2018 lieferbaren Aruba 510er APs. Sie schaffen 4804 Mbps Brutto im 5 GHz Band. Netto dürften davon um die 2500 Mbps bleiben. Zum Vergleich: Die Vorgänger der Gattung 11ac-Wave-2 bringen mit 4-Stream-MIMO auf vier Kanälen einen typischen DL-Speed von 1733 Mbps Brutto und 1000 Mbps Netto. Der Fortschritt beim Top-Speed ist also beachtlich. 

3-Stream-Geräte brauchen 3 Antennen. 4-Stream-Geräte haben 4 Antennen. 8-Stream-Geräte benötigen 8 Antennen, egal ob diese nun extern sichtbar oder innerhalb eines APs versteckt montiert sind.

Die MU-MIMO-Technik ist besonders hilfreich, wenn mehrere WLAN-Nutzer in gut gefüllten WLAN-Umgebungen dicke Datenpakete hoch-senden wollen. Das passiert im echten Leben tatsächlich immer öfter, etwa beim aktiven Social-Media-Posting mit hoch auflösenden Fotos und Videos, oder beim Business-Video-Conferencing via WLAN in HD-720p, Full-HD-1080p, 4K-UHD und bald auch in 8K-Video-Qualität.

Man muss die acht Funkkanäle von 8×8-MU-MIMO übrigens nicht auf acht verschiedene WLAN-Verbraucher verteilen. Man kann sie auch auf weniger Geräte bündeln. Das erhöht dann den Speed pro Gerät, etwa beim Video-Streaming. Ähnliches gilt auch beim realistischeren 4×4-MU-MIMO.

Speed-Booster QAM-1024 

QAM steht für Quadrature Amplitude Modulation. Dieses raffinierte Modulations-Verfahren kann die damit übertragenen Informationen mit jeder neuen WIFI-Generation immer enger packen: 11ag brachte QAM-64. 11ac brachte QAM-256. 11ax schafft bis zu QAM-1024. Der jüngste Schritt von QAM-256 auf QAM-1024 erhöht die Zahl der Bits pro Symbol von 8 auf 10. Das bringt, laut Aruba, einen Speed- und Spektral-Effizienz-Zuwachs von circa 25 Prozent (Bild: Aruba).

Der Speed-Booster QAM-1024 braucht keine zusätzlichen Antennen, er funktioniert einfach nur durch das raffiniertere Modulations-Verfahren. Allerdings nur unter optimalen Bedingungen, auf kurze Distanz, bei sehr gutem Signal und sehr geringen Störungen.

 

11ax-Endgeräte ab Frühling 2019 

Um alle Vorteile von 11ax konsequent zu nutzen, braucht man passende Endgeräte mit OFDMA, MU-MIMO, QAM-1024 und allen weiteren 11ax-Raffinessen. Schnelle 11ax-Endgeräte werden frühestens ab Frühling 2019 erwartet. Wer schon vorher das volle Potenzial aus 11ax heraus kitzeln will, kann schon seit Ende 2018 zwei identische Aruba-510er-APs gegeneinander testen und betreiben. 

Zu guter Letzt sollen mit 11ax auch die Reichweiten steigen und die Pingzeiten fallen. Natürlich haben die neuen 11ax-Top-Geräte nicht nur schnellere Funkmodule, sondern auch schnellere CPUs und schnellere LAN-Ports als die bisherigen 11ac-Basistationen. Sonst könnten sie den schnellen 11ax-Verkehr ja nicht mehr bremsfrei in die dahinter liegenden Netzstrukturen durchschaufeln. Wer eine Modernisierung seiner WLAN-Infrastruktur plant, sollte 11ax intensiv prüfen. Vor allem wenn mit einem weiteren Anstieg der WLAN-Geräte und des Datendurchsatzes zu rechnen ist. 

Hier finden Sie ausführliche Informationen zu den Aruba 510er Access Points.

 

Bildquelle: Aruba, a Hewlett Packard Enterprise company, AdobeStock

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