Wi-Fi-Standards erklärt: 802.11ac, 802.11b/g/n, 802.11a

Alle modernen Internetnutzer kennen den Begriff WLAN. Es ist eine Möglichkeit, sich drahtlos mit dem Internet zu verbinden. Wi-Fi ist eine Marke der Wi-Fi Alliance. Diese Organisation ist für die Zertifizierung von Wi-Fi-Produkten verantwortlich, wenn sie die von der IEEE festgelegten 802.11-Wireless-Standards erfüllen. Was sind das für Standards? Sie sind im Grunde eine Reihe von Spezifikationen, die mit der Verfügbarkeit neuer Frequenzen ständig wachsen. Ziel ist es, mit jedem neuen Standard den drahtlosen Durchsatz und die Reichweite zu steigern.

Sie können auf diese Standards stoßen, wenn Sie neue Geräte für drahtlose Netzwerke kaufen möchten. Es gibt eine Reihe verschiedener Standards mit jeweils eigenen Fähigkeiten. Nur weil ein neuer Standard veröffentlicht wurde, bedeutet das nicht, dass er dem Verbraucher sofort zur Verfügung steht oder Sie auf ihn umsteigen müssen. Der zu wählende Standard hängt von Ihren Anforderungen ab.

Verbraucher finden die Standardnamen in der Regel schwer verständlich. Dies liegt an dem vom IEEE übernommenen Namensschema. Vor kurzem (im Jahr 2018) hat sich die Wi-Fi Alliance zum Ziel gesetzt, die Standardnamen benutzerfreundlich zu machen. So haben sie sich jetzt leicht verständliche Standardnamen/Versionsnummern einfallen lassen. Die einfacheren Namen gelten jedoch nur für die neueren Standards. Und IEEE bezieht sich immer noch auf die Standards, die das alte Schema verwenden. Daher ist es eine gute Idee, auch mit dem IEEE-Namensschema vertraut zu sein.

Wi-Fi-Standards erklärt: 802.11ac, 802.11b/g/n, 802.11a

Einige der neueren Wi-Fi-Standards sind 802.11n, 802.11ac und 802.11ax. Diese Namen können den Benutzer leicht verwirren. Daher sind die Namen dieser Standards von der Wi-Fi Alliance – Wi-Fi 4, Wi-Fi 5 und W-Fi 6. Sie werden feststellen, dass in allen Standards „802.11“ enthalten ist.

Was ist 802.11?

802.11 kann als die grundlegende Grundlage angesehen werden, auf der alle anderen drahtlosen Produkte entwickelt wurden. 802.11 war der erste WLAN Standard. Es wurde 1997 von IEEE erstellt. Es hatte eine 66-Fuß-Indoor-Range und eine 330-Fuß-Outdoor-Range. 802.11-Wireless-Produkte werden aufgrund ihrer geringen Bandbreite (kaum 2 Mbit/s) nicht mehr hergestellt. Viele andere Standards wurden jedoch um 802.11 herum aufgebaut.

Werfen wir nun einen Blick darauf, wie sich die WLAN-Standards seit der Entwicklung des ersten WLANs entwickelt haben. Im Folgenden werden die verschiedenen Wi-Fi-Standards, die seit 802.11 eingeführt wurden, in chronologischer Reihenfolge besprochen.

1. 802.11b

Obwohl 802.11 der erste WLAN-Standard überhaupt war, war es 802.11b, der Wi-Fi populär machte. 2 Jahre nach 802.11, im September 1999, wurde 802.11b veröffentlicht. Während es immer noch die gleiche Funksignalfrequenz von 802.11 (ca. 2,4 GHz) verwendete, stieg die Geschwindigkeit von 2 Mbit/s auf 11 Mbit/s. Dies war immer noch die theoretische Geschwindigkeit. In der Praxis betrug die erwartete Bandbreite 5,9 Mbit/s (für TCP) und 7,1 Mbit/s (für UDP). Er ist nicht nur der älteste, sondern hat auch die geringste Geschwindigkeit unter allen Standards. 802.11b hatte eine Reichweite von etwa 150 Fuß.

Da es auf einer ungeregelten Frequenz arbeitet, können andere Haushaltsgeräte im 2,4-GHz-Bereich (z. B. Öfen und schnurlose Telefone) Störungen verursachen. Dieses Problem wurde vermieden, indem das Gerät in einer Entfernung von Geräten installiert wurde, die möglicherweise Störungen verursachen könnten. 802.11b und sein nächster Standard 802.11a wurden beide gleichzeitig genehmigt, aber es war 802.11b, der zuerst auf den Markt kam.

2. 802.11a

802.11a wurde gleichzeitig mit 802.11b erstellt. Die beiden Technologien waren aufgrund des Frequenzunterschieds nicht kompatibel. 802.11a arbeitet mit einer 5-GHz-Frequenz, die weniger überfüllt ist. Somit wurde die Wahrscheinlichkeit einer Störung minimiert. Aufgrund der hohen Frequenz hatten 802.11a-Geräte jedoch eine geringere Reichweite und die Signale konnten Hindernisse nicht leicht durchdringen.

802.11a verwendet eine Technik namens Orthogonales Frequenzmultiplexing (OFDM) um ein drahtloses Signal zu erzeugen. 802.11a versprach auch eine viel höhere Bandbreite – ein theoretisches Maximum von 54 Mbit/s. Da 802.11a-Geräte zu dieser Zeit teurer waren, beschränkte sich ihr Einsatz auf Geschäftsanwendungen. 802.11b war der unter den einfachen Leuten vorherrschende Standard. Daher hat es mehr Popularität als 802.11a.

3. 802.11g

802.11g wurde im Juni 2003 genehmigt. Der Standard hat versucht, die Vorteile der letzten beiden Standards – 802.11a und 802.11b – zu kombinieren. Somit lieferte 802.11g die Bandbreite von 802.11a (54 Mbit/s). Aber es bot eine größere Reichweite, indem es auf der gleichen Frequenz wie 802.11b (2,4 GHz) arbeitete. Während die letzten beiden Standards nicht miteinander kompatibel waren, ist 802.11g abwärtskompatibel mit 802.11b. Dies bedeutet, dass 802.11b-Wireless-Netzwerkadapter mit 802.11g-Access Points verwendet werden können.

Dies ist der günstigste Standard, der noch verwendet wird. Obwohl es fast alle heute verwendeten drahtlosen Geräte unterstützt, hat es einen Nachteil. Wenn 802.11b-Geräte angeschlossen sind, wird das gesamte Netzwerk verlangsamt, um seiner Geschwindigkeit zu entsprechen. Somit ist er nicht nur der älteste verwendete Standard, sondern auch der langsamste.

Dieser Standard war ein bedeutender Sprung in Richtung besserer Geschwindigkeit und Abdeckung. Dies war die Zeit, in der die Verbraucher angaben, es zu genießen Router mit besserer Abdeckung als die vorherigen Standards.

4. 802.11n

Dieser von der Wi-Fi Alliance auch als Wi-Fi 4 bezeichnete Standard wurde im Oktober 2009 genehmigt. Es war der erste Standard, der die MIMO-Technologie nutzte. MIMO steht für Multiple Input Multiple Output. Bei dieser Anordnung arbeiten viele Sender und Empfänger entweder an einem Ende oder sogar an beiden Enden der Verbindung. Dies ist eine wichtige Entwicklung, da Sie für eine Zunahme der Daten nicht mehr auf eine höhere Bandbreite oder Sendeleistung angewiesen sind.

Mit 802.11n wurde Wi-Fi noch schneller und zuverlässiger. Vielleicht haben Sie den Begriff Dual-Band von LAN-Anbietern gehört. Das bedeutet, dass Daten über 2 Frequenzen geliefert werden. 802.11n arbeitet mit 2 Frequenzen – 2,45 GHz und 5 GHz. 802.11n hat eine theoretische Bandbreite von 300 Mbit/s. Es wird angenommen, dass die Geschwindigkeiten sogar 450 Mbps erreichen können, wenn 3 Antennen verwendet werden. Aufgrund von Signalen hoher Intensität bieten 802.11n-Geräte eine größere Reichweite im Vergleich zu denen früherer Standards. 802.11 bietet Unterstützung für eine Vielzahl von drahtlosen Netzwerkgeräten. Allerdings ist es teurer als 802.11g. Auch bei Verwendung im Nahbereich mit 802.11b/g-Netzwerken kann es aufgrund der Verwendung mehrerer Signale zu Interferenzen kommen.

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5. 802.11ac

Dieser im Jahr 2014 veröffentlichte Standard ist heute der am häufigsten verwendete Standard. 802.11ac erhielt von der Wi-Fi Alliance den Namen Wi-Fi 5. Die heutigen drahtlosen Heimrouter sind Wi-Fi 5-kompatibel und arbeiten mit einer 5-GHz-Frequenz. Es verwendet MIMO, was bedeutet, dass es mehrere Antennen an sendenden und empfangenden Geräten gibt. Es gibt reduzierte Fehler und hohe Geschwindigkeit. Die Besonderheit hierbei ist, dass ein Multi-User MIMO verwendet wird. Dadurch wird es noch effizienter. In MIMO werden viele Streams an einen einzelnen Client geleitet. In MU-MIMO können Spatial Streams gleichzeitig an viele Clients geleitet werden. Dies kann die Geschwindigkeit eines einzelnen Clients möglicherweise nicht erhöhen. Aber der Gesamtdatendurchsatz des Netzwerks wird deutlich erhöht.

Der Standard unterstützt mehrere Verbindungen auf beiden Frequenzbändern, in denen er arbeitet – 2,5 GHz und 5 GHz. 802.11g unterstützt vier Streams, während dieser Standard bis zu 8 verschiedene Streams unterstützt, wenn er auf der 5-GHz-Frequenz betrieben wird Band.

802.11ac implementiert eine Technologie namens Beamforming. Dabei senden die Antennen Funksignale so, dass sie auf ein bestimmtes Gerät gerichtet sind. Dieser Standard unterstützt Datenraten bis zu 3,4 Gbit/s. Dies ist das erste Mal, dass die Datengeschwindigkeit auf Gigabyte angestiegen ist. Die angebotene Bandbreite beträgt rund 1300 Mbit/s im 5-GHz-Band und 450 Mbit/s im 2,4-GHz-Band.

Der Standard bietet die beste Signalreichweite und -geschwindigkeit. Seine Leistung ist vergleichbar mit Standard-Kabelverbindungen. Die Leistungsverbesserung ist jedoch nur bei Anwendungen mit hoher Bandbreite zu sehen. Außerdem ist es der teuerste Standard für die Implementierung.

Andere WLAN-Standards

1. 802.11ad

Der Standard wurde im Dezember 2012 ausgerollt. Es ist ein extrem schneller Standard. Es arbeitet mit einer unglaublichen Geschwindigkeit von 6,7 Gbps. Es arbeitet im 60-GHz-Frequenzband. Der einzige Nachteil ist die kurze Reichweite. Die besagte Geschwindigkeit kann nur erreicht werden, wenn sich das Gerät in einem Radius von 11 Fuß vom Zugangspunkt befindet.

2. 802.11ah

802.11ah wird auch als Wi-Fi HaLow bezeichnet. Es wurde im September 2016 genehmigt und im Mai 2017 veröffentlicht. Ziel ist es, einen Funkstandard bereitzustellen, der einen geringen Energieverbrauch aufweist. Es ist für Wi-Fi-Netzwerke gedacht, die die Reichweite der üblichen 2,4-GHz- und 5-GHz-Bänder überschreiten (insbesondere solche Netzwerke, die unterhalb des 1-GHz-Bands arbeiten). In diesem Standard können Datengeschwindigkeiten bis zu 347 Mbit/s erreicht werden. Der Standard ist für Low-Energy-Geräte wie IoT-Geräte gedacht. Mit 802.11ah ist eine Kommunikation über große Reichweiten ohne großen Energieverbrauch möglich. Es wird angenommen, dass der Standard mit der Bluetooth-Technologie konkurrieren wird.

3. 802.11aj

Es ist eine leicht modifizierte Version des 802.11ad-Standards. Es ist für den Einsatz in Regionen gedacht, die im 59-64-GHz-Band arbeiten (hauptsächlich China). Daher hat der Standard auch einen anderen Namen – die China Millimeterwelle. Es arbeitet im 45-GHz-Band Chinas, ist jedoch abwärtskompatibel mit 802.11ad.

4. 802.11ak

802.11ak zielt darauf ab, Hilfe bei internen Verbindungen innerhalb von 802.1q-Netzwerken zu Geräten bereitzustellen, die über 802.11-Fähigkeit verfügen. Im November 2018 hatte die Norm einen Entwurfsstatus. Es ist für Home-Entertainment und andere Produkte mit 802.11-Fähigkeit und 802.3-Ethernet-Funktion gedacht.

5. 802.11ay

Der 802.11ad-Standard hat einen Durchsatz von 7 Gbit/s. 802.11ay, auch bekannt als 60GHz der nächsten Generation, zielt darauf ab, einen Durchsatz von bis zu 20 Gbit/s im 60-GHz-Frequenzband zu erreichen. Weitere Ziele sind – erhöhte Reichweite und Zuverlässigkeit.

6. 802.11ax

Im Volksmund als Wi-Fi 6 bekannt, wird dies der Nachfolger von Wi-Fi 5. Es hat viele Vorteile gegenüber Wi-Fi 5, wie z. B. bessere Stabilität in überfüllten Bereichen, hohe Geschwindigkeit, auch wenn mehrere Geräte verbunden sind, besseres Beamforming usw. Es ist ein hocheffizientes WLAN. Es wird erwartet, dass es in dichten Regionen wie Flughäfen eine hervorragende Leistung bietet. Die geschätzte Geschwindigkeit ist mindestens 4-mal höher als die aktuelle Geschwindigkeit in Wi-Fi 5. Es arbeitet im gleichen Spektrum – 2,4 GHz und 5 GHz. Da es auch bessere Sicherheit verspricht und weniger Strom verbraucht, werden alle zukünftigen drahtlosen Geräte so hergestellt, dass sie Wi-Fi 6. sind konforme.

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Zusammenfassung

• Wi-Fi-Standards sind eine Reihe von Spezifikationen für die drahtlose Konnektivität.
• Diese Standards werden vom IEEE eingeführt und von der Wi-Fi Alliance zertifiziert und genehmigt.
• Viele Benutzer sind sich dieser Standards aufgrund des verwirrenden Namensschemas des IEEE nicht bewusst.
• Um es den Benutzern einfacher zu machen, hat die Wi-Fi Alliance einige häufig verwendete Wi-Fi-Standards in benutzerfreundliche Namen umgetauft.
• Mit jedem neuen Standard gibt es zusätzliche Funktionen, bessere Geschwindigkeit, größere Reichweite usw.
• Der heute am häufigsten verwendete WLAN-Standard ist WLAN 5.