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Mehr Bandbreite für WLAN mit WiFi6E

Wer sich ein wenig mit WLAN auskennt weiß, dass die existierenden Frequenzbänder auf 5GHz und ins besondere 2,4GHz stark frequentiert sind. Stadtbewohner können das gut beobachten in dem Sie einfach mal mit einer App wie „Fritz!App WLAN“ nach benachbarten WLANs scannen. Manchmal kann man die einzelnen WLANs in der Übersichtsgrafik gar nicht mehr auseinanderhalten, so viele werden erkannt und angezeigt. Alle diese WLANs teilen sich die Ressource Funk. Sendet ein WLAN in einem bestimmten Frequenzbereich, dann müssen alle anderen WLANs warten. Dieses Verhalten senkt die erreichbare Datenrate und kann zu Problemen bei z.B. Videokonferenzen oder Online-Spielen führen. Lösen kann man die Situation in dem man die WLANs besser über verfügbare Frequenzen verteilt. Sprich es wird mehr Bandbreite für WLAN benötigt.

Ferner kann man mit dem senden über einen breiteren Frequenzbereich höhere Datenraten erreichen. Damit kann die Qualität der Verbindung steigen, damit Sie z.B. komfortabler im Home-Office angebunden sind. Mit dem älteren WiFi4 (IEEE802.11n) war es die Regel über einen Bereich von 20Mhz zu senden, mit WiFi5 (IEEE802.11ac) über 80Mhz und mit WiFi6 (IEEE802.11.ax) könnten 160Mhz Standard werden. Wenn einzelne WLANs aber mehr Bandbreite verwenden, steigt die Konkurrenz mit den Nachbarnetzwerken und es kommt am Ende vermehrt zu Engpässen. Auch hier ist die Lösung, mehr Bandbreite für WLAN.

Diesem Bedarf wird stattgegeben in dem überall auf der Welt neue Frequenzen für WLAN freigegeben werden. So plant die Bundesnetzagentur für Mitte 2021 die Frequenzen von 5925Mhz bis 6425Mhz für WLAN zur Verfügung zu stellen (Quelle 1). Die Industrieallianz WiFi erweitert dafür WiFi6 um das Kürzel „E“, um Geräte zu kennzeichnen welche in der Lage sind dieses neue Frequenzband zu verwenden. Des Weiteren bringen die ersten Hersteller im zweiten Halbjahr 2021 Geräte nach WiFi6E auf den Markt.

Ist Ihr Interesse an WiFi6E geweckt? In den folgenden Abschnitten lesen Sie weitere Details.

  1. Übersicht über die neuen Frequenzen für WiFi6E
  2. Leistungsfähigkeit der neuen Frequenzen für WiFi6E
  3. Stand der verfügbarkeit von WiFi6E kompatiblen Geräten
  4. Schlusswort

Übersicht über die neuen Frequenzen für WiFi6E

Im folgenden eine Übersicht über die bisherigen und die neuen von WLAN verwendbaren Frequenzen. Die Relation der einzelnen Frequenzbänder wurde dabei beibehalten. Somit können Sie direkt aus der Grafik ersehen, dass die Breite der neuen Frequenzen ca. eine Verdoppelung gegenüber den bisherigen verfügbaren Frequenzbändern darstellt.

Bild: Übersicht WLAN-Frequenzen
Bild: Übersicht WLAN-Frequenzen

Ferner können Sie der Grafik entnehmen, welche WLAN-Varianten auf welchen Frequenzbändern eingesetzt werden können. Die älteren WLAN-Varianten WiFi4 und WiFi5 können das neue Frequenzband um die 6GHz nicht verwenden.

Als letztes wurden die in der Regel verwendeten Frequenzbreiten der einzelnen WLAN-Varianten in Relation dargestellt.

Wundern Sie sich bitte nicht, wenn die Begrifflichkeiten WiFi6 und WiFi6E auftauchen, aber nur einmal IEEE802.11ax. Aus Standardisierungssicht gibt es nur einen IEEE802.11ax Standard, welcher alle Frequenzen abdeckt. Da zur Markteinführung von IEEE802.11ax die Frequenzen um die 6GHz von den nationalen Regulierern (z.B. Bundesnetzagentur) noch nicht zur Verfügung gestellt waren, hat die WiFi-Allianz zur Unterscheidung die Nomenklatur für WiFi6 erweitert.

Notiz: Der Eindruck mag entstehen das mal wieder die Bürokratie zu langsam war. Doch man muss dazu wissen, dass die Hersteller von WLAN-Geräten WiFi6 schon auf den Markt gebracht haben, bevor überhaupt der IEEE802.11ax Standard finalisiert war.

Notiz: Viele wissen es nicht, schon seit Jahren gibt es WLAN für Frequenzen um die 60GHz. Der entsprechende Standard lautet IEEE802.11ad. Auf kurzen Distanzen kann man damit Verbindungen mit sehr hohen Datenraten realisieren. IEEE802.11ad hat aber nie eine große Ausbreitung erfahren und ist bis heute ein Exot. Mehr Informationen finden Sie in dem hier verlinkten Artikel „IEEE802.11ad die vergessene WLAN Variante“.

Leistungsfähigkeit der neuen Frequenzen für WiFi6E

Die WLAN-Frequenzbänder auf 2,4, 5 und jetzt 6GHz haben unterschiedliche Eigenschaften. Diese ergeben sich zu einem aus der Breite der einzelnen Frequenzbänder, zum anderen daraus das Funksignale auf höheren Frequenzen stärker gedämpft werden.

Was bedeutet das für Sie in der Praxis?

  1. Mit WLAN auf 2,4GHz lässt sich eine gute Abdeckung in der Fläche erreichen. WLAN auf 2,4GHz durchdringt besser Wände, Möbel und Luft als WLAN auf 5 und 6GHz. Dafür ist das verfügbare Frequenzband so klein, dass in der Regel nur über eine Frequenzbreite von 20MHz gesendet wird. Damit liegen die netto-Datenraten meist in einem zweistelligen Bereich.

  2. 80Mhz ist die Frequenzbreite mit welcher in der Regel WLAN auf 5GHz funkt. 160Mhz geht auch, wird aber seltener in der Praxis genutzt, da man dann schnell mit benachbarten WLAN-Funkzellen in Konkurrenz tritt. Ferner unterstützen die meisten Endgeräte WiFi5 nur mit maximal 80Mhz Frequenzbreite. Aber schon mit 80MHz können deutlich höhere netto-Datenraten erzielt werden als mit WiFi4. Die Signaldurchdringung von Wänden, Möbeln und Luft ist aber niedriger. Somit ist der WLAN-Empfang, an Stellen welche ein, zwei Räume vom Sender entfernt sind, schlechter. Das wird dadurch etwas kompensiert, dass auf 5GHz das Senden mit einer höheren Signalstärke erlaubt ist (200mW EIRP auf 5GHz zu 100mW auf 2,4GHz). Auf der positiven Seite gibt es auch weniger Konkurrenz durch andere WLANs auf 5GHz alleine dadurch, dass die Reichweite des Signals vergleichsweise gering ist. Auf der negativen Seite muss ein WLAN-Router bei Verwendung von Frequenzen ab 5,25GHz prüfen ob eventuell gerade ein Wetterradar in diesem Bereich sendet (DFS). Wenn ja gilt es den Frequenzbereich zu wechseln oder zu pausieren, das kann zu Unterbrechungen der Verbindung führen.

Das Fazit ist, dass man für weitere Distanzen ausmessen sollte (Signalstärke, netto Datenrate) ob es sich lohnt WLAN auf 2,4 oder 5GHz einzusetzen. Auf kürzeren Distanzen ist WLAN auf 5GHz dem WLAN auf 2,4GHz vorzuziehen.

  1. Für WLAN auf 6GHz gelten die gleichen Aussagen wie für das 5GHz Frequenzband, mit vier Unterschieden. Erstens wird das WLAN-Signal noch ein klein wenig mehr gedämpft als auf 5GHz. Durch die Geringfügigkeit sollte sich das aber kaum bemerkbar machen. Zweitens ermöglicht das neue und breite Frequenzband eher das senden über eine Frequenzbreite von 160Mhz. Drittens gibt es auf 6GHz keine Konkurrenz mit dem Wetterradar und somit entfallen entsprechende potentielle Unterbrechungen. Viertens verwendet bezüglich WLAN nur WiFi6E das 6GHz Frequenzband. Mit WiFi6(E) wurden Funktionen eingeführt welche in gewissem Maß das gleichzeitige Funken verschiedener WLANs ermöglichen, ohne das sich diese jeweils stören. Dadurch kann das 6GHz Frequenzband aus WLAN Sicht effizient verwendet werden.

Kurz zusammengefasst, ermöglicht WLAN auf 6GHz mittels WiFi6E eine Verbindungsqualität welche wenigstens grob WLAN auf 5GHz entsprichen sollte. WiFi6E hat aber das Potential eine merklich bessere Verbindungsqualität zu bieten.

Notiz: Je breiter das über einen Frequenzbereich gesendete Signal, um so mehr verteilt sich die WLAN-Signalstärke über den gesamten Frequenzbereich. Das WLAN-Signal wird am Empfänger als Resultat etwas schwächer empfangen. Wer also Probleme mit dem WLAN-Empfang hat kann versuchsweise mal das senden über einen kleineren Frequenzbereich konfigurieren. Das geht zwar zu Lasten der potentiell erreichbaren netto-Datenrate, doch wenn man dadurch überhaupt einen erträglichen WLAN-Empfang bekommt, lohnt es sich doch.

Notiz: Ein weiterer Gedanke ist, dass es gerade für WLAN-Mesh sehr attraktiv sein kann Geräte einzusetzen welche Ihr Rückgrat über ein 6GHz WLAN aufbauen. Das lässt die 2,4 und 5GHz Frequenzen frei, um sich damit zu den WLAN-Endgeräten zu verbinden. Voraussetzung die WLAN-Mesh fähigen Geräte haben drei Funkeinheiten verbaut (triband), denn nur so lässt es sich es sich wirklich gleichzeitig auf 2,4, 5 und 6GHz senden.

Stand der Verfügbarkeit von WiFi6E kompatiblen Geräten

Am 05.05.2021 habe ich per Webrecherche nach in Deutschland verfügbaren WiFi6E Geräten gesucht.

Das Resultat, es wurden keine verfügbaren WiFi6E fähigen WLAN-Access-Points und keine WiFi6E fähigen WLAN-Repeater gefunden. WiFi6E fähige WLAN-Karten für den Einbau in Notebooks und PCs wurden gefunden und könnten bestellt werden.

Es ist aber damit zu rechnen in der zweiten Jahreshälfte 2021 so nach und nach WLAN-Geräte auf den Markt kommen welche WiFi6E unterstützen.

Ich persönlich würde nicht damit rechnen, das sich heute verfügbare Geräte rein per Software-Update auf WiFi6E aktualisieren lassen. Die Hardware eines Gerätes muss explizit für WiFi6E geeignet sein. Da aber aus meiner Wahrnehmung kein Hersteller damit wirbt ist es besser anzunehmen, dass die derzeitigen WiFi5 und WiFi6 Geräte nicht für WiFi6E ausgelegt sind.

Bitte beachten Sie das für WiFi6E sowohl der Sender als auch Empfänger WiFi6E unterstützen müssen. Unterstützt z.B. der WLAN-Access-Point WiFi6E aber der WLAN-Client nur WiFi6, dann wird weiterhin über 2,4 oder 5GHz gefunkt. Auch sollte man explizit ein Augenmerk auf andere Features wie Frequenzbreite oder Anzahl der parallel gesendeten Datenpfade (MIMO) richten, wenn man WiFi6E optimal nutzen möchte.

Schlusswort

Schon mit der Einführung von WiFi6 (ohne E) stellte sich die Frage, lohnt sich ein Upgrade des heimischen WLAN oder lohnt es sich eher nicht?

Das WiFi6E zeitlich kurz nach WiFi6 eingeführt wurde, kann da einem zu denken geben, wenn man einfach nur die aktuellste Technologie einsetzen möchte. In ein, zwei Jahren wird es wahrscheinlich wieder etwas neues geben. Auf der anderen Seite kann WiFi6E eine Lösung darstellen, wenn die derzeitigen WLAN-Frequenzbänder bei Ihnen überlastet sind.

Ferner sollte man sich immer vor Augen halten, das es meist seine Zeit braucht bis eine neue Technologie und entsprechende Geräte soweit gereift sind, dass sie wirklich zuverlässig funktionieren.

Von daher der Rat meinerseits, prüfen Sie Ihren Bedarf genau. Nur wenn wirklich die aktuellste und potentiell leistungsfähigste WLAN-Variante ein bei Ihnen vorhandenes Problem löst, macht es Sinn sein WLAN kurzfristig mit WiFi6 oder demnächst WiFi6E umzusetzen. Die Bereitschaft sich mit eventuellen Fehlern und Firmware-Updates auseinanderzusetzen ist dabei Voraussetzung. Ferner sollten Sie dann Ihr WLAN-Netzwerk ganzheitlich betrachten, sonst sind z.B. plötzlich die WLAN-Endgeräte oder existierende ältere WLAN-Repeater der Bremsklotz.

Matthias (11.05.2021)

Quelle [1]: https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/DE/2020/20201125_6GHz.html