IEEE 802.11ax / High Efficiency WLAN

IEEE 802.11ax ist ein Standard für ein High Efficiency WLAN mit Übertragungsgeschwindigkeiten im Gigabit-Bereich. Es handelt sich um den sechsten WLAN-Standard nach 802.11, 802.11b, 802.11g/11a, 802.11n und 802.11ac. IEEE 802.11ax ist der direkte Nachfolger von 802.11n bei 2,4 GHz und 802.11ac bei 5 GHz.

Inzwischen erstreckt sich das Einsatzgebiet von WLAN nicht nur auf mobile Geräte, sondern auch auf Fernseher, Settop- und Streaming-Boxen. Das größte Datenvolumen entsteht dabei durch Streaming-Anbieter und -Konsumenten, die immer schnellere Übertragungsraten fordern. Doch mit dem Vorgänger IEEE 802.11ac hat man bereits die Grenze, was die technische Machbarkeit bei Kanalbreite und Modulationsverfahren angeht, erreicht.

Eine noch höhere Geschwindigkeit zu realisieren, ist also nicht so einfach. Deshalb ist man daran interessiert, den Unterschied zwischen der rechnerischen Datenübertragungsrate (Brutto) und der vom Anwender gefühlten Geschwindigkeit zu reduzieren. Es geht also um die Erhöhung der Effizienz beim Betrieb vieler WLAN-Stationen am gleichen Ort. Genau genommen geht es um die Erhöhung des flächenbezogenen Durchsatzes in Bits pro Quadratmeter (Bit/s/m2).

Ideen für ein High Efficiency WLAN

Das Ziel von IEEE 802.11ax ist, die Effizienz des WLAN-Protokolls bei hoher Teilnehmerdichte zu verbessern. Damit ist eine Geschwindigkeitsvervierfachung gegenüber dem Vorgänger IEEE 802.11ac vorgesehen.

  • Künftig wird man vielleicht auf die rückwärtskompatible Unterstützung von IEEE 802.11 und IEEE 802.11b verzichten. Das bedeutet, dass die Übertragungsarten Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS, 1/2 MBit/s) und Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS, 11 MBit/s) aus dem Standard fliegen. Parallel dazu ist die Arbeitsgruppe 802.11mc mit der Wartung der Norm beauftragt.
  • IEEE 802.11ac soll mit seiner feinerstufigen Modulation (QAM256) auf das 2,4-GHz-Spektrum übertragen werden.
  • Im 2,4-GHz-Spektrum sollen nur noch die Kanäle 1, 6 und 11 unterstützt werden. So sollen Beeinträchtigungen durch sich gegenseitig störende Signale, durch sich überlappende Kanäle, vermieden werden.
  • IEEE 802.11ax wird auf OFDMA setzen und damit LTE ähnlicher werden.
  • Bei großen Datenpaketen soll die Funksymbollänge von 4 auf 16 Mikrosekunden erhöht und mit weiteren Optimierungen der Nettodurchsatz um 30 Prozent gesteigert werden.
  • Bei einem 160 MHz breiten Funkkanal, vier parallel genutzen Antennen (MIMO) und dem Modulationsverfahren 1024QAM (10 Bit pro Symbol) kommt man statt 3,5 auf 4,8 GBit/s Bruttodatenrate.

Eigenschaften von IEEE 802.11ax

  • Optimierungen am WLAN-Protokoll
  • individuelle Datenrate für unterschiedlich gut erreichbare Clients
  • beiden Übertragungsrichtungen mit OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access)
  • Modulationsverfahren 1024QAM
  • Multi-User-MIMO im Uplink
  • Spatial Reuse

Alle Maßnahmen sollen den Summendurchsatz in der WLAN-Funkzellen steigern. So hofft man den Durchsatz für einzelne Clients gegenüber 802.11ac zu vervierfachen.

Spatial Reuse

Spatial Reuse bedeutet, dass benachbarte WLAN-Stationen auf demselben Funkkanal gleichzeitig senden dürfen. Normalerweise stören sie sich dabei gegenseitig. Es gibt allerdings Situationen, bei der der Störabstand und die Signalstärke in den einzelnen Zellen groß bzw. gut genug ist und deshalb trotzdem gesendet werden darf.

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