Was ist IEEE 802.11ac?

IEEE 802.11ac ist der Standard für drahtlose Netzwerke und sendet ausschließlich auf dem 5-GHz-Band. Mit den richtigen Geräten sind so vergleichsweise hohe Geschwindigkeiten möglich.

Auch wenn Ihnen „802.11ac“ zunächst nichts sagt, kennen Sie sicherlich die alternative Bezeichnung: Wi-Fi 5. IEEE 802.11ac ist nämlich der Standard für WLAN-Netzwerke mit Datenraten im 5-GHz-Band. Genau wie seine Vorgängerstandards und sein Nachfolger 802.11ax wurde er vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) festgelegt. Im Vergleich zu seinen Vorgängern 802.11b, g, a und n schafft der Ende 2013 offiziell veröffentlichte Standard 802.11ac deutlich höhere Bandbreiten und damit Übertragungsraten im Gigabit-Bereich. Seine maximale Datenrate liegt theoretisch bei 6.933 Megabit pro Sekunde. Dieser Wert ist in der Praxis allerdings durch verschiedene Einschränkungen fast unmöglich zu erreichen.

802.11ac ist also keine komplette Neuerfindung, sondern basiert auf verschiedenen Vorgängern. Gerade im Vergleich zu 802.11n gibt es bei IEEE 802.11ac nur wenige Neuerungen. Die deutlich höhere Übertragungsrate wird erreicht durch mehrere Anpassungen und Optimierungen. So bietet 802.11ac breitere Übertragungskanäle, die auf 80 MHz oder sogar bis zu 160 MHz erweitert werden können. Außerdem lassen sich bis zu acht MIMO-Kanäle (Multiple Input Multiple Output) simultan nutzen. Ab vier Antennen ist außerdem die Implementierung eines Multi-User-MIMO (MUMIMO) möglich, sofern dies vom Access Point und dem Client unterstützt wird. Es werden zudem höhere Modulationsverfahren wie 256-QAM mit 3/4 und 4/5 FEC verwendet.

802.11ac bietet gegenüber seinen Vorgängern somit einige entscheidende Vorteile: Die Technik ist leistungsfähiger und zumindest theoretisch sogar schneller als viele herkömmliche Ethernet-Verbindungen. Die Nutzung eines 5-GHz-Bandes ermöglicht deutlich höhere Datenraten und weniger Bandbreitenprobleme als die mit einem 2-GHz-Band. Die Vorteile kommen allerdings nur dann wirklich zum Tragen, wenn alle verwendeten Geräte auch die Neuerungen von 802.11ac unterstützen. Dazu gehören vor allem folgende:

Unter MIMO versteht man die drahtlose Kommunikation über mehrere Sende- und Empfangsantennen. 802.11ac ermöglicht diese Kommunikation mit bis zu acht Antennen. Das bedeutet, dass also auch gleichzeitig bis zu acht Datenströme fließen können und die Übertragungsrate dadurch signifikant erhöht wird.

256-QAM (Quadratur Amplituden Modulation) ist eines der modernsten und hochwertigsten Modulationsverfahren und findet auch bei 802.11ac Verwendung. Die 256 steht für die 256 Stufen des Modulationsverfahrens. 256-QAM ist dabei viermal so leistungsstark wie das bisherige 64-QAM. Pro Übertragungsschritt werden bei diesem Verfahren 8 Bit übertragen.

Unter Beamforming versteht man die Fokussierung der Sendeenergie auf einen bestimmten Client, was zur deutlichen Verbesserung der Funkverbindung führt. Hierbei sendet eine Funkstation über mehrere Antennen zeitlich versetzt ein Signal an einen bestimmten Empfänger, wodurch die Übertragungsrate erhöht wird und eine höhere Modulationsstufe möglich ist. Bereits der IEEE 802.11n bot diese Möglichkeit zumindest theoretisch. In der Praxis waren die Ergebnisse allerdings eher ernüchternd. IEEE 802.11ac ermöglicht ein deutlich besseres Beamforming. Ausschlaggebend ist dabei, dass auch das jeweilige Gerät Beamforming unterstützt.

IEEE 802.11ac bietet grundsätzlich viele verschiedene Geschwindigkeitsstufen. Wie hoch die Übertragungsrate jeweils ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Neben der Kanalbreite, der Anzahl der Antennen und dem Modulationsverfahren müssen auch der Access Point und der Client gleichermaßen alle relevanten Leistungsmerkmale unterstützen. Dies ist allerdings nur sehr selten der Fall. Die meisten Geräte verfügen in der Regel lediglich über eingeschränkte Leistungsmerkmale, weshalb die theoretische Maximalgeschwindigkeit von 802.11ac auch fast nie erreicht wird. Diese läge bei den angesprochenen 6.936 Megabit pro Sekunde. Nötig wären dafür die maximale Kanalbandbreite von 160 MHz, achtfaches MIMO sowie 256-QAM.

Wie bereits beschrieben, sendet 802.11ac ausschließlich im Frequenzbereich um 5 GHz. In Europa und in vielen anderen Ländern bedingt diese Tatsache, dass die Technik DFS und TPC unterstützen muss. Das ist u. a. deshalb nötig, weil Übertragungen ansonsten wichtige Systeme wie den regionalen Wetterradar stören könnten. DFS (Dynamic Frequency Selection) erkennt die Funksignale anderer Systeme. Kommt es zu Überschneidungen, ermöglicht DFS ein Ausweichen auf andere Kanäle. TPC (Transmit Power Control) bietet eine dynamische Steuerung von Access Points oder Routern und ermöglicht bei guter Funkverbindung eine Übertragung der Daten mit geringerer Sendeleistung.

Verzichten Router oder Access Points auf DFS- und TPC-Unterstützung, können diese lediglich auf den Kanälen 36 bis 48 senden und belegen diese vollständig. Dadurch sinkt nicht nur die Übertragungsrate beträchtlich, auch der Zugriff eines anderen Routers ist nicht ausgeschlossen, wodurch es zu starken Beeinträchtigungen kommen kann. Geräte, die DFS und TPC nicht unterstützen, eignen sich daher nur sehr bedingt für IEEE 802.11ac.