6-GHz-WLAN sorgt für eine neue technologische Welle

Im Februar 2021 schloss sich Brasilien zahlreichen weiteren Ländern an, die das 6-GHz-Spektrum zur lizenzfreien Nutzung zur Verfügung stellten, darunter die Vereinigten Staaten, Mitgliedsstaaten der Europäischen Union, Großbritannien, Japan und weitere. Diese Ankündigung stellt einen Meilenstein in der Geschichte des WLANs dar und ist Musik in den Ohren von Entwickeln, Anbietern und Nutzern, da der neue drahtlose Kommunikationsstandard eine neue Innovationswelle, hohe Leistung und wirtschaftliches Wachstum ermöglicht.

Der Wi-Fi Alliance zufolge ist das lizenzfreie Spektrum, in dem das WLAN arbeitet, eines der wertvollsten Güter der Gesellschaft. Es hat auf der ganzen Welt bedeutende Ressourcen und Vorteile geschaffen. Eine von der Institution in Auftrag gegebene Studie ergab, dass sich der globale wirtschaftliche Wert des WLANs voraussichtlich auf 3,3 Billionen US-Dollar belaufen wird, wenn man die Kommunikationsnachfrage, technologische Entwicklungen, den Zugang zum zusätzlichen Spektrum und weitere Faktoren berücksichtigt. Es wird erwartet, dass sich diese Zahl im Jahr 2025 auf 4,9 Billionen US-Dollar beläuft.

Trotz dieser Relevanz stand das lizenzfreie Spektrum zwei Jahrzehnte lang still – um 600 MHz in den 2,4-GHz- und 5-GHz-Bändern. Erst jetzt, mit der Freigabe von 1200 MHz in den Bereichen von 5925 GHz und 7125 GHz, bekannt als 6-GHz-Band, werden dem Wi-Fi neue Türen geöffnet.

Was es ist und wofür es gedacht ist Es ist wichtig, WLAN, das über das 6-GHz-Band arbeitet, nicht mit Wi-Fi 6 und Wi-Fi 6E zu verwechseln – dies sind drei verschiedene Konzepte, die jedoch miteinander verbunden sind. Wi-Fi 6E ist der Standard, der über das 6-GHz-Band laufen wird. „E“ steht für „extension“ oder Wi-Fi 6 (hier steht die 6 für Wi-Fi der sechsten Generation, Standard IEEE 802.11ax), erweitert um das kürzlich freigegebene Spektrum für die lizenzfreie Nutzung.

Man könnte sagen, dass die Vorteile von Wi-Fi 6E die gleichen sind wie die von Wi-Fi 6: mehr Effizienz, weniger Überlastung, geringere Latenz und längere Akkulaufzeiten für Mobilgeräte – aber über eine größere Reichweite. Tatsächlich wurde die Kompatibilität des WLANs zwischen einer Version und den vorherigen Generationen beibehalten – und bei Wi-Fi 6E ist das nicht anders.

Der Hauptunterschied besteht darin, dass Wi-Fi 6E über ein zusammenhängendes Spektrum betrieben wird; das heißt, dass es keine Unterbrechungen gibt. Nicht angrenzende Frequenzbereiche wurden dem Wi-Fi-Betrieb im Laufe der Zeit zugewiesen, sobald sie aufgrund veralteter Technologien verfügbar wurden. Das Ergebnis ist, dass nur eine begrenzte Menge an zusammenhängendem Spektrum zur Verfügung steht, was viele Benutzer dazu zwingt, sich die verfügbare Bandbreite zu teilen, sodass es zur Überlastung kommt.

Zusammenhängende Frequenzblöcke über das 6-GHz-Band können 14 Kanäle mit einer Bandbreite von 80 MHz und sieben Kanäle mit 160 MHz Bandbreite beherbergen. Das führt zu weniger Überlastung, weniger Signalstörungen, einer geringeren Latenz und insgesamt zu einer besseren Leistung für Wi-Fi-Netzwerke.

In der Praxis ermöglicht das zusätzliche Spektrum zuverlässigere WLAN-Netzwerke selbst in überlasteten Umgebungen, beispielsweise in Fußballstadien, deren Publikum Anwendungen mit hohen Leistungsanforderungen nutzt, zum Beispiel Videostreaming oder Virtual Reality.

Ein Bericht, der von WifiForward finanziert wurde, einer Gruppe zur Förderung der Industrie, deren Mitglieder Google, Microsoft und Comcast sind, zeigt Zahlen zu den potenziellen Auswirkungen des lizenzfreien 6-GHz-Bandes auf, das von der Federal Communications Commission (FCC) in den USA bereitgestellt wurde:

• 106 Milliarden US-Dollar zusätzlicher Beitrag zum US-Bruttoinlandsprodukt (BIP) bis 2025 aufgrund der Erhöhung der Breitbandgeschwindigkeiten, der beschleunigten Einführung des Internets der Dinge (IoT) und der Ausweitung von Augmented Reality und Virtual Reality.
• 69 Milliarden US-Dollar Produzentenrente aufgrund von Einsparungen beim drahtlosen Datenverkehr in Unternehmen und beim Verkauf von Wi-Fi und AR/VR-Geräten.
• 8 Milliarden US-Dollar Konsumentenüberschuss durch höhere Breitbandgeschwindigkeiten.

Zwei Gruppen sind für die Wi-Fi-Entwicklung verantwortlich. Das IEEE definiert die technischen Spezifikationen für den 802.11 Standard, während die Wi-Fi Alliance sich auf die Zertifizierung und Kommerzialisierung von Wi-Fi-Geräten und die Vermarktung der Technologie konzentriert. Die Mitglieder der Wi-Fi Alliance haben bereits Wi-Fi 6E Geräte entwickelt, die dort vermarktet werden sollen, wo das 6-GHz-Spektrum verfügbar ist. Die Organisationen prognostizieren, dass im Jahr 2021 mehr als 300 Millionen Wi-Fi 6E-Geräte verfügbar sein werden.

Um die neuen Wi-Fi 6-GHz-Kanäle nutzen zu können, benötigen Anwender einen Router und ein Client-Gerät (zum Beispiel Laptops, Mobiltelefone oder smarte Geräte), das mit Wi-Fi 6E kompatibel ist. Das bedeutet, dass auch Nutzer mit relativ neuen Wi-Fi 6-Routern auf Wi-Fi 6E-Modelle umrüsten müssen.

Merkmale des Wi-Fi 6E

Kanäle mit größerer Bandbreite: Das zusätzliche 6-GHz-Spektrum kann in mehrere Kanäle unterteilt werden, wodurch mehr Kommunikationswege oder 160-MHz-Kanäle ermöglicht werden, die breiter sind als die mit 80 MHz über das 5-GHz-Band und 20 MHz über das 2,4-GHz-Band. Dies ermöglicht beispielsweise Anwendungen für Umgebungen mit hoher Benutzerdichte, zum Beispiel Stadien oder Virtual-Reality-Systeme, die hohe Anforderungen hinsichtlich der Leistung stellen, zum Beispiel für Ultra-HD-Videostreaming.

Geringere Interferenzen: Obwohl Wi-Fi 6 über 80-MHz- und 160-MHz-Kanäle verfügt, werden diese in der Praxis kaum genutzt. Die wenigen auf diesen Frequenzen über das 5-GHz-Band verfügbaren Kanäle sind nie frei von Interferenzen. Mit der Einführung des GHz-Bandes kann Wi-Fi 6E auf bis zu sieben zusammenhängenden Kanälen mit einer Bandbreite von 160 MHz arbeiten. Durch mehr zur Verfügung stehende Kanäle, die sich nicht überschneiden und nicht überlastet werden, werden Interferenzprobleme höchstwahrscheinlich nahezu gänzlich verschwinden.

Geringe Latenz: Die Standards Wi-Fi 6 und Wi-Fi 6E nutzen viele der Technologien, die auch der 5G-Mobilfunkstandard verwendet: OFDMA (Orthogonales Frequenzmultiplexverfahren bzw. Orthogonal Frequency-Division Multiple Access); MU-MIMO (Multi-User, Multiple Input, Multiple Output); Advanced QAM (Quadratur-Amplituden-Modulation) und Beam-Forming. Dies ermöglicht eine effizientere Nutzung des Funkspektrums und Datenübertragungsraten im Gigabitbereich. Über das 6-GHz-Band ist Wi-Fi 6E den vorherigen Wi-Fi-Generationen deutlich überlegen und konkurriert mit 5G in vielen Anwendungen mit niedriger Latenz, insbesondere in Innenräumen.

Bessere Übertragungsraten: Der Wi-Fi 6-Standard hat Geschwindigkeitsvorteile mit sich gebracht, indem er überfällte Netzwerke mit vielen Nutzern und Geräten besser verwaltet. Andererseits ist Wi-Fi 6E eine erweiterte Version, die auf ähnliche Weise arbeitet, jedoch in einem größeren Bereich des Spektrums, sodass sie mehr Platz zum Arbeiten hat.

Geringere Reichweite : Das 6-GHz-Band und sein 1200-MHz-Spektrum eignen sich am besten für Verbindungen mit kurzer Reichweite, zum Beispiel für im gleichen Raum befindliche Geräte. In solchen Situationen können große Datenvolumen übertragen werden. Es ist so, als hätten Sie ein großes Loch in einen Eimer gebohrt: Das Wasser quillt heraus, aber es kommt nicht sehr weit. Im Vergleich dazu ist über die 2,4-GHz- und 5-GHz-Bänder, die über kleinere Frequenzintervalle verfügen, die Reichweite größer, da „kleinere Löcher“ verwendet werden.

Wi-Fi 6E x 5G NR-U – Freunde oder Feinde?

Mit dem lizenzfreien Netz assoziiert man in erster Linie Wi-Fi, doch andere Techonlogien können in diesem Frequenzbereich koexistieren – beispielsweise der 5G NR-U Standard (5G für lizenzfreie Bänder).

Wie Monica Paolini, Gründerin und Analystin von Senza Fili, erklärt, wird Wi-Fi über das 6-GHz-Band größere Konkurrenz erfahren. Was wird die präferierte Lösung für Einzelpersonen, Unternehmen und Serviceprovider sein – Wi-Fi 6E oder 5G? Paolini zufolge ist dies eine noch offene Zukunftsfrage. Obwohl beide Technologien unterschiedliche Verbindungsanforderungen erfüllen, verfügen sie beide über eine zunehmend vergleichbare Performance.

Auf kurze Sicht ist es jedoch schwierig zu sagen, wie 5G die Rolle von Wi-Fi in allen Frequenzbereichen, in denen es betrieben wird, einschließlich des 6-GHz-Bands, überwinden und verringern kann. Es gibt keine Anzeichen dafür, dass Nutzer Wi-Fi vollständig aufgeben werden, selbst wenn sie über 5G-kompatible Endgeräte verfügen. Die Umstellungskosten sind im Vergleich zu den Leistungsvorteilen sehr hoch.

Manche sagen, dass die Wahl zwischen Wi-Fi 6E und 5G keine Entscheidung zwischen „schwarz oder weiß“ ist. Die Entscheidung hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Der 5G-Standard mag das bevorzugte Netzwerk für großflächige Implementierungen sein, aber Wi-Fi ist allgegenwärtig und wird auch zukünftig eine wirtschaftlichere Lösung am Arbeitsplatz sein als Mobiltelefone; ebenso in anderen Anwendungsbereichen im Innenraum, die eine niedrige Latenz erfordern, beispielsweise 4K/8K-Videostreaming, mobile Virtual/Augmentet Reality Anwendungen und Spiele.

Hier finden Sie einen detaillierten Vergleich zwischen Wi-Fi 6E und dem 5G-Standard.