Wi-Fi 6

High Efficiency Wireless

Was ist Wi-Fi 6?

Wi-Fi 6 bietet gegenüber älteren Standards den Vorteil einer geringeren Latenzzeit pro WLAN-Client. Es geht beim Thema WLAN nicht mehr bloß um mehr Tempo, sondern um die Steigerung des durchschnittlichen Durchsatzes pro WLAN-Client besonders in High-Density-Umgebungen. Wi-Fi 6 steht synonym für IEEE 802.11ax und Wi-Fi 5 für IEEE 802.11ac. Diese Nomenklatur wurde 2018 beginnend mit Wi-Fi 4, was für den IEEE 802.11n-Standard steht, von der Wi-Fi Alliance eingeführt.

Die Überlegenheit von Wi-Fi 6

Im LANCOM Whitepaper 2x2 Wi-Fi 6 vs. 3x3 Wi-Fi 5 erfahren Sie, welche Vorteile eine auf 2x2 MIMO Wi-Fi 6 Access Points basierende WLAN-Infrastruktur gegenüber einer Installation mit 3x3 MIMO Access Points mit Wi-Fi 5 besitzt Das Dokument kann Sie bei der Auswahl der für Sie geeigneten WLAN-Infrastruktur unterstützen.

Laden Sie sich das Whitepaper gerne hier herunter!


Anwendungsfelder

Szenarien mit großen Nutzerzahlen

Die Schwächen vorangegangener Standards zeigten sich vor allem in sogenannten „High-Density-Umgebungen“, also in Gebieten mit einer hohen Anzahl von WLAN-Clients. Denn viele Clients die gleichzeitig funken, sorgen für Kollisionen der versandten Daten, die es zu reduzieren gilt. Durch einen effizienteren Umgang mit den knappen Bändern und Kanälen, die zur Verfügung stehen, bringt Wi-Fi 6 mehr Stabilität und Zuverlässigkeit in diese hoch beanspruchten WLANs. Demnach liegt der Vorteil von Wi-Fi 6 gegenüber älteren Standards in einer geringeren Latenzzeit pro WLAN-Client. Die verfügbaren Bandbreiten werden den einzelnen Clients also wesentlich effizienter zugeteilt.

Immer mehr IoT-Geräte

Zukünftig werden vermehrt auch noch viele IoT-Geräte ins Spiel kommen, was dazu führt, dass die verfügbaren Bandbreiten noch wesentlich effizienter verwaltet und zugeteilt werden müssen. Gerade die nachfolgend beschriebene OFDMA-Technologie und die möglichen Sub Carrier werden hier einen wesentlichen Beitrag leisten. In Umgebungen mit sehr hoher IoT-Device-Dichte, wie z. B. Smart Citys, spielt ein hoher Durchsatz und eine geringe Latenz eine wichtige Rolle. Die durch IoT-Sensoren generierten Daten müssen schnell weitergeleitet, andererseits dürfen dadurch aber bandbreitenhungrige Anwendungen nicht unterbunden oder stark verzögert werden.

Was sich seit dem Vorgängerstandard Wi-Fi 5 geändert hat

Eigenschaften

Der Fortschritt von Wi-Fi 5 zu Wi-Fi 6 kommt durch ein enges Zusammenwirken folgender bereits bekannter, aber auch neuer Eigenschaften zustande:

  • Multi-User MIMO (MU-MIMO) bringt mehr Effizienz bei dicken Datenpaketen, nicht nur im Download, sondern jetzt auch im Upload. Perfekt fürs 4K-Video-Conferencing.
  • OFDMA kann parallel mehrere kleine Datenpakete in nur einem Stream verarbeiten. Durch bis zu 2 MHz schmale Sub Carrier werden die verfügbaren Funkkanäle sehr effizient ausgenutzt und dadurch das ohnehin überfüllte Spektrum in der Luft entlastet.
  • QAM-1024 bei Wi-Fi 6 bringt durch eine hohe Modulationsdichte pro Datenpaket im Vergleich zu QAM-256 bei Wi-Fi 5 25 Prozent mehr Datendurchsatz.
  • Target Wake Time (TWT) verlängert durch intelligente „Aufwach-Mechanismen“ die Akkulaufzeit bei Wi-Fi 6-Clients.
  • Basic Service Set (BSS) Coloring maximiert die Netzwerkleistung durch störungsfreie Koexistenz bei hoher Clientdichte.

Technologien

8x8 MIMO

Bei der MIMO-Technik versendet der Access Point mehrere unabhängige Datenströme, sogenannte Spatial Streams, um Datenpakete zwischen Transmitter und Receiver zu transportieren. Je nach Antennenanzahl kann ein Access Point zwei, vier oder sogar acht Spatial Streams gleichzeitig aussenden. In der Welle 2 des Wi-Fi 5-Standards waren bis zu vier gleichzeitige Datenströme möglich. Wi-Fi 6 unterstützt jedoch bis zu acht breite Fahrbahnen.

Wi-Fi 5, 80 MHz, QAM-256 mit bis zu 4x4 MIMO
Mögliche Downloadgeschwindigkeiten für verschiedene Sender-Empfängerpaarungen bei Wi-Fi 5

1x1

2x2

3x3

4x4

433,3 MBit/s

866,7 MBit/s

1300 MBit/s

1733,3 MBit/s

Wi-Fi 6, 80 MHz, QAM-1024 mit bis zu 8x8 MIMO
Mögliche Downloadgeschwindigkeiten für verschiedene Sender-Empfängerpaarungen bei Wi-Fi 6

1x1

2x2

3x3

4x4

8x8

600 MBit/s

1,2 GBit/s

1,8 GBit/s

2,4 GBit/s

4,8 GBit/s


MU-MIMO im Down- und Upload

Wave 2 des WLAN-Standards Wi-Fi 5 führte das Multi-User-MIMO-Prinzip (MU-MIMO) ein: Durch die Verteilung aller verfügbaren Spatial Streams auf mehrere unterschiedliche Endgeräte gleichzeitig statt wie bisher nacheinander wurde die Effizienz im WLAN massiv erhöht - allerding nur im Downlink.

Mit Wi-Fi 6 wird MU-MIMO nun in beide Richtungen möglich. In Umgebungen mit einer hohen Anzahl an WLAN-Nutzern und bandbreitenhungrigen Echtzeitanwendungen ist das besonders hilfreich, weil es zusätzliche Latenz- und Durchsatzverbesserungen bringt.

Erklärung

Mit MU-MIMO können alle Streams auf mehrere Clients verteilt werden. Beispielsweise kann ein Access Point mit 4x4 MIMO vier Spatial Streams nutzen, um Daten parallel an einen 2x2 MIMO-Client und zwei weitere 1x1 MIMO-Clients (z. B. Notebook und Smartphone) zu übertragen. So werden alle verfügbaren Spatial Streams effizient genutzt.

Sender x Empfänger = Anzahl der Sende- x Empfangsantennen

8x8 MIMO = 8 Sende- und 8 Empfangsantennen
Zuordnung der Streams zwischen Sender und Empfänger(n)

8 Streams

8 1x1 Smartphones

8 Streams

4 2x2 Tablets bzw. 2x2 Notebooks

8 Streams

4 1x1 Smartphones + 1 2x2 Tablet + 1 2x2 Notebook


Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)

OFDMA bietet große Vorteile für WLAN-Clients mit kurzen Datenpaketen, z. B. IoT-Geräte. Schon bei Wi-Fi 5 gab es Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) als Kanal-Management-Methode: Es belegt den gesamten Frequenzbereich eines WLAN-Kanals pro Zeiteinheit für eine Datenübertragung. Mit der Einführung vom OFDMA bei Wi-Fi 6 werden bis zu 2 MHz schmale Sub Carrier erlaubt, wodurch gerade bei kleinen zu übertragenden Datenmengen ein Paket nicht alleine den ganzen Kanal blockiert. Mehrere Sub Carrier teilen sich also einen 20-, 40- oder gar 80 MHz-Kanal, können jedoch auch nach Bedarf zusammengefasst und gemeinsam transportiert werden. Das schafft eine wesentlich höhere Effizienz bei der WLAN-Kanalnutzung. Es ist wie mit Fahrgemeinschaften: Viele mit nur einer Person besetzte Autos hemmen den Straßenverkehr, während weniger, dafür mit mehreren Insassen besetzte Autos auf den Straßen schneller vorankommen.


Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

QAM erhöht den Datendurchsatz durch eine höhere Informationsdichte bei Übertragungsvorgängen. Dabei gilt: Je höher die QAM-Stufe, desto höher der Durchsatz. Im Vergleich zu QAM-256 (8 Bits/Symbol) mit Wi-Fi 5 wird mit Wi-Fi 6 QAM-1024 (10 Bits/Symbol) eingeführt und liefert somit 25 % mehr Durchsatz als der Vorgängerstandard.

Übertragene Bits pro Symbol bei verschiedenen QAM-Stufen

Modulation

Bit je Symbol

Symbolrate

QAM-16

4

4 Bit / Rate

QAM-32

5

5 Bit / Rate

QAM-64

6

6 Bit / Rate

QAM-256

8

8 Bit / Rate

QAM-1024

10

10 Bit / Rate


Basic Service Set Coloring (BSS Coloring) und Spatial Re-Use

Die Theorie: BSS Coloring mit Spatial Re-Use ist ein Mechanismus zur Maximierung der Netzwerkleistung und der Reduktion von Interferenzen zwischen WLAN-Geräten. In Drahtlosnetzwerken stehen den Access Points eine begrenzte Anzahl Kanäle zur Verfügung. Wenn mehrere benachbarte Access Points denselben Kanal nutzen, stören sie sich zwangsläufig gegenseitig. In bisherigen WLAN-Infrastrukturen bedingt dies, dass einer sendet und alle anderen WLAN-Geräte auf dem Kanal warten mussten, auch wenn ausreichend räumlicher Abstand für eine parallele Datenübertragung besteht. Mit Wi-Fi 6 lernen WLAN-Geräte transparenter miteinander zu kommunizieren. Dies geschieht durch eine "farbliche" Markierung der einzelnen SSID. Wi-Fi 6-Geräte unterscheiden diese Farben, erkennen „andersfarbige“ Funkgeräte auf demselben Kanal und interferieren mit diesen nicht mehr so leicht.

Hierzu ein Beispiel aus dem Alltag:

Vergleichbar ist die Technologie mit einem Restaurant, in dem an verschiedenen Tischen unterschiedliche Gruppen sitzen, die nichts miteinander zu tun haben. Die Gruppe an Tisch A interessiert sich nicht für die Gespräche des benachbarten Tisches B, wodurch die Menschen am Nachbartisch bis zu einer gewissen Lautstärke reden können, ohne dass sich die Tischgruppe A gestört fühlt. Erst wenn eine bestimmte Schwelle (Lautstärke) überschritten wird, müssen beide Tische über die Einhaltung dieser Schwelle verhandeln oder eine Gruppe in einen anderen Raum gehen.


Höhere Akku-Laufzeiten dank Target Wake Time (TWT)

Bis Wi-Fi 5 mussten Smartphones, Tablets oder Notebooks ständig empfangsbereit sein. Wer nicht bereit war, verpasste seine ankommenden Datenpakete, was natürlich zulasten der Akku-Ladung ging. Wi-Fi 6 bietet daher nun mit TWT der Stromverschwendung auf der Endgeräteseite die Stirn, weil Access Point und Client nun aushandeln, wann genau der Empfänger aufwachen wird, um den Ruf des Senders zu hören. So manches Smartphone wird dadurch seltener an der Strippe hängen.

Bild von Handy mit höherer Akkulaufzeit

Ausblick

Wi-Fi 6E – Eine neue Epoche für Wireless LAN

Mit der stetig steigenden Anzahl an Endgeräten und zunehmenden Dichte an IoT-Geräten kann die Last in den bestehenden WLAN-Frequenzen kaum noch kollisionsfrei stattfinden. Aus diesem Grund und nach fast 15 Jahren ohne Änderungen innerhalb der Spektrumsnutzungen, hat die Wi-Fi-Industrie die nationalen Regulierungsbehörden aktiv um neue Frequenzen gebeten. Die Wi-Fi Alliance erweitert das bestehende Wi-Fi 6 generell um das 6 GHz-Band und nennt dies „Wi-Fi 6E“. Eine neue Epoche für Wireless LAN beginnt!

Mehr erfahren in unserem Whitepaper: Wi-Fi 6E

Unsere Wi-Fi 6 Produkte

  • LANCOM OX-6402

    Outdoor Wi-Fi 6 Access Point

    Bis zu 3,6 GBit/s, IP67, -30° bis +65°C

    Ideal für extreme Umgebungsbedingungen

  • LANCOM OX-6400

    Outdoor Wi-Fi 6 Access Point

    Bis zu 3,6 GBit/s, IP67, -30° bis +65°C

    Ideal für extreme Umgebungsbedingungen

  • LANCOM OW-602

    Outdoor Wi-Fi 6 Access Point

    Bis zu 1,7 GBit/s, IP67, -30° bis +65°C

    Ideal für extreme Umgebungsbedingungen

  • LANCOM LW-600

    Value Wi-Fi 6 Access Point mit OFDMA

    2x2 MU-MIMO (UL/DL), bis zu 1,8 GBit/s

    Für mittlere Nutzerdichten

  • LANCOM LX-6200

    Business Wi-Fi 6 Access Point mit OFDMA

    2x2 MU-MIMO (UL/DL), bis zu 1,8 GBit/s

    IoT-Support via USB und BLE

  • LANCOM LX-6402

    Business Wi-Fi 6 Access Point mit OFDMA

    4x4 MU-MIMO (UL/DL), bis zu 3,6 GBit/s

    Multi-Gigabit Ethernet

  • LANCOM LX-6400

    Business Wi-Fi 6 Access Point mit OFDMA

    4x4 MU-MIMO (UL/DL), bis zu 3,6 GBit/s

    Multi-Gigabit Ethernet

  • LANCOM GS-4554XP

    54-Port Multi-Gigabit PoE+ Switch (Full L3)

    12x 2,5G / 36x 1G / 4x 10G / 2x 40G

    372 GBit/s Switch-Kapazität, 1.440W PoE-Budget

  • LANCOM GS-4554X

    54-Port Multi-Gigabit Switch (Full L3)

    12x 2,5G / 36x 1G / 4x 10G / 2x 40G

    372 GBit/s Switch-Kapazität

  • LANCOM GS-4530XP

    30-Port Multi-Gigabit PoE+ Switch (Full L3)

    12x 2,5G / 12x 1G / 4x 10G / 2x 40G

    324 GBit/s Switch-Kapazität, 720W PoE-Budget

  • LANCOM GS-4530X

    30-Port Multi-Gigabit Switch (Full L3)

    12x 2,5G / 12x 1G / 4x 10G / 2x 40G

    324 GBit/s Switch-Kapazität

  • LANCOM GS-3528XP

    28-Port Multi-Gigabit PoE+ Switch (L3-Lite)

    12x 2,5G / 12x 1G / 4x 10G (370W PoE-Budget)

    164 GBit/s Switch-Kapazität

  • LANCOM GS-3528X

    28-Port Multi-Gigabit Switch (L3-Lite)

    12x 2,5G / 12x 1G / 4x 10G

    164 GBit/s Switch-Kapazität

  • LANCOM GS-3510XP

    10-Port Multi-Gigabit PoE+ Switch (L3-Lite)

    4x 2,5G / 4x 1G / 2x SFP+ (lüfterlos, 130W PoE)

    68 GBit/s Switch-Kapazität

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