Chip Magazin Sonderheft WLAN Handbuch 2018

SCHNELLES NETZ | ax-WLAN
ax-WLANlöst
Funk-Bremsen
Schneller als bisher wirdes, das ist klar.Der neue WLAN-
Standard802.11ax setzt aber noch einen Schwerpunkt: Er
nutzt LTE-Technik, um mehr Geräte zu versorgen
VON JÖRG GEIGER
AlteWLAN-Gerätekönnen aber nicht alle
neuen ax-Funktionen nutzen. In dessen
Paket-Header sind deshalb zwei Bereiche
vorgesehen: Ein Legacy-Teil für die Kompatibilität
mit bestehenden Standards
und einer für High Efficiency. Dass ein
einzigerBuchstabe viel ausmachen kann,
zeigtvor allem dasneue Modulationsverfahren,
das nur ax-Clients verstehen. Zusätzlich
zum bestehenden OFDM (Orthogonal
Frequency-Division Multiplexing)
beherrscht das neue ax-WLAN OFDMA
(Orthogonal Frequency-Division Multiple
Access). Das haben die Entwickler von
LTEübernommen. OFDMA ist dann erforderlich,
wenn die Zahl der gleichzeitigen
Nutzer sehr hoch und beim Standardbetrieb
die Mehrheit der Clients mit
Warten beschäftigt ist. Die üblichen Kanäle
von 20, 40, 80und 160 MHz werden
dazu inviele kleine Subcarrier unterteilt,
die dann festen WLAN-Clients zugewiesen
werden. Die kleinen Subcarrier-Bündel
(Resource Units) werden dabei dynamisch
aufdie vorhandenenWLAN-Geräte
aufgeteilt, und zwar immer alle. ImVergleich
zu OFDM reduziert OFDMA den
Overhead an Steuerungsdaten, was besonders
bei kleinen Datenpaketen wie
Messenger-Nachrichten viel ausmacht.
Seit 2013 tüftelt eine Arbeitsgruppe
am WLAN der Zukunft. Der Nachfolger
der beiden aktuellen Standards
802.11n (2,4 GHz) und 802.11ac (5
GHz) wird 802.11ax heißen. Bis erste ax-
Geräte auf den Markt kommen, wird es
zwar noch ein bisschen dauern, aber
große Tech-Firmen wie Qualcomm oder
Quantenna liefern schon Test-Equipment
für das WLAN von morgen aus. Ein ax-
Router wird wahrscheinlich erst 2019 in
unsere Wohnungen einziehen. Aber die
Wahrscheinlichkeit ist hoch, dass auf der
Packung dieses Routers „10 GBit-WLAN“
oder Ähnliches stehen wird.
Theoretisch stimmt das sogar, denn
ein ax-Router kann acht Datenströme
gleichzeitig aussenden, von denen jeder
maximal 1.200 MBit/s schafft. Das ergibt
summa summarum 9.600 MBit/s, und
wenn man nicht kleinlich ist, kann man
von 10GBit/s reden. Den um 27 Prozent
höheren Datendurchsatz im Vergleich
zumVorgänger ac holt sich dasax-WLAN
durch Tuning an der Modulation: Bisher
konnte im WLAN eine 8-Bit-Modulation
mit 256 Symbolen (256-QAM, Quadratur-
Amplituden-Modulation) genutztwerden.
802.11ax beherrscht nun 10Bit und damit
1024-QAM. Einen damit machbaren großen
Speed-Boost haben die Entwickler
von 802.11ax jedoch gar nicht im Sinn,
zumindest nichtbei der maximal erreichbarenDatenrate.
Gegen die WLAN-Überfüllung
Der neue Standard ist zwar noch nicht
finalisiert, aber in den entsprechenden
Arbeitsgruppen nennt man ihn heute
schon High-Efficiency-Wireless. Der Effizienzgedanke
dahinter: ax-WLAN soll
nicht nur mehr Nutzer versorgen als die
Vorgänger, sondern diese auch schneller
bedienen, und das vor allem, wenn andere
Nutzer schon viel Bandbreite abknapsen.
Höhere Effizienz bedeutet hier konkret:
Wenn es eng wird imWLAN, sollen
ax-Router den durchschnittlichen Funknetz-Nutzer
viermal schneller beliefern.
Das spiegelt die schon
jetzt erlebte Praxis wieder,
denn die Zahl der WLANfähigen
Geräte in einem
durchschnittlichen Haushalt
steigt ständig. Die
Überfüllung hat mit der
Einführung von 802.11ac
und der Nutzung des 5-GHz-Frequenzbandes
nur eine kurze Verschnaufpause
eingelegt, nachdem das 2,4-GHz-Band bis
dahin hoffnungslos überfrachtet war.
802.11ax funkt in beiden Frequenzbändern
und kann mit bestehenden WLAN-
Clients umgehen. Abwärtskompatibel ist
ax bis zum 1999 eingeführten 802.11b.
Kompatibilitätsprobleme mit Ihrem bestehenden
WLAN-Gerätepark sollten also
dieabsoluteAusnahme bilden.
LTE-Technik übernommen
Mehr MU-MIMO
im Upload
behebt den Flaschenhals
in aktuellen Heimnetzen,
die mit ac-WLAN funken
Multi-User-MIMO im Uplink
Das Warten auf freie Kanäle hat der Vorgänger
802.11ac durch Multi-User-MIMO
(Multiple Input Multiple Output) verkürzt.
Bis zu acht WLAN-Geräte kann
eine Basisstation nach 802.11ac Wave 2
gleichzeitig versorgen (8x8), aber das
klappt bisher nur im Downstream.
Dagegen integriert ax-
WLAN das Multi-User-
MIMO vollständig inden
Upstream, sodass bis zu
acht Geräte gleichzeitig
Daten andie Basisstation
senden können. Ein netter
Nebeneffekt: Den Upload-
Boost spüren selbst ältere ac-Geräte, weil
sie nicht so lange warten müssen.
Möglichst schnelle Uploadssind für Live-
Streaming oder Video-Sharing nötig. Für
das gleichzeitige Senden und Empfangen
mit mehreren Geräten bedient sich ax-
WLAN der bekannten Beamforming-
Technik, bei der jedes WLAN-Gerät mit
einer Art Fingerabdruck identifiziert
wird. Dieser ergibt sich aus der räumlichen
Anordnung der Antennen. Gleichzeitig
optimiert ax an anderen Stellen
und unterteilt das Frequenzspektrum feiner
auf mehrere Subcarrier. Die Symbollänge
wird von 4(AC) auf 16 Mikrosekunden
gestreckt.Zieldieser Maßnahmen ist
eine robustere Übertragung bis anden
Rand der Funkzelle.
Ein neuer Scheduler sorgt dafür,dass
Basisstation und Geräte die Nutzung des
stärkeren Upstreams vernünftig aushandeln.
Das Sagen hat dabei die Basisstation,
die analle WLAN-Geräte einen sogenannten
Trigger-Frame sendet. Dieser
Frame legt fest, welche Streams ein Gerät
wann für den Uplink nutzen darf. Auch
wenn es nurkurze Wartezeiten sind, können
Geräte bis dahin in einen Tiefschlaf
fallen und so Strom sparen.
24 2018 | WLAN-Handbuch