Weiter ausgereizt: Wi-Fi 6

802.11ax erhöht die spektrale Effizienz und damit den maximal möglichen Datendurchsatz weiter. Jeder einzelne Stream wird beim Sender mit Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) «gemultiplext». Bei dieser Modulationsart wird jeder Kanal in Dutzende oder gar Hunderte kleinerer Unterkanäle unterteilt, jeder mit einer etwas anderen Frequenz. Indem man diese Signale dann rechtwinklig dreht (=> orthogonal), kann man sie näher aneinander stapeln und beim Empfänger dank ausgeklügelter Algorithmen trotzdem schnell «demultiplexen».

Ergebnis dieser Massnahmen: Mit 160 MHz Kanalbreite, vier parallel genutzten Streams (MIMO) und 1024 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) erreicht man theoretisch eine maximale Übertragungsrate von 4,8 Gbit/s (brutto). Diese klare Verbesserung spiegelt sich in einer weiteren Erhöhung des flächenbezogenen Durchsatzes in Bits pro Quadratmeter (Bit/s/m2) wider. Bildlich gesprochen packt 1024 QAM die Bits pro Quadrant doppelt so eng wie 512 QAM. Und die Packungsdichte nimmt weiter zu: Bereits definiert sind 2048 und 4096 QAM, wobei es lediglich eine Frage der Zeit sein dürfte, bis es passende Chips dazu gibt.

Labortests haben gezeigt, dass allein das verbesserte OFDMA die spektrale Effizienz um das Zehnfache erhöht. Theoretisch könnte man also von einer Verzehnfachung der maximalen Bandbreite sprechen, wobei sich die effektive Funkkapazität gegenüber Wi-Fi 5 etwa vervierfacht hat. OFDMA ähnelt übrigens dem beim Mobilfunkstandard 4G/LTE verwendeten Modulationsverfahren stark und ermöglicht hier wie dort einen effizienteren Umgang mit den knappen Funkfrequenzen sowie deutlich mehr Anwenderinnen und Anwender im gleichen Netz.

Der Vorteil: OFDMA kann den Frequenzbereich eines WLAN-Kanals pro Zeiteinheit in mehrere Frequenzblöcke unterteilen. Die auf diese Weise entstandenen Sub-Carrier werden Resource Unit (RU) genannt und dürfen gemäss Standard bis zu 2 MHz schmal sein, was besonders für die zahlreichen Endgeräte des Internets der Dinge (IoT) völlig ausreicht. Diese schmalen Unterkanäle blockieren im Gegensatz zu allen früheren Wi-Fi-Generationen während Datenübertragungen keine kompletten 20 MHz, 40 MHz oder gar 80 MHz breiten Kanäle mehr für sich allein, was eine Mehrfachnutzung der begehrten Frequenzen erlaubt.

Wi-Fi 6 kann je nach Bedarf aber auch mehrere 2-MHz-Kanäle zu breiteren Datenstrassen zusammenfassen. Überdies können die kompatiblen Endgeräte gleichzeitig senden und empfangen – auch das ist ein Novum in der WLAN-Geschichte. Doch was ist mit der Sicherheit, wenn Hunderte IoT-Endgeräte im WLAN funken?

Dazu bietet der kürzlich vorgestellte Sicherheitsstandard WPA3-Enterprise verbesserte Authentifizierungsmechanismen und eine nochmals stärkere Verschlüsselung. WLAN-Experten sind überzeugt, dass sich WPA3 trotz seiner Komplexität in Business-Umgebungen mit 802.11ax mit zentraler Authentifizierung schnell durchsetzen wird. Gegenüber dem Oldie WPA2 dürfte WPA3 im Geschäfts­bereich für Wi-Fi 6 nach Expertenmeinung schnell obligatorisch werden. Aber auch WPA3-Personal als Variante für den privaten Massenmarkt bringt Verbesserungen in Form von mehr Sicherheit sowie mehr Komfort und dürfte sich in den nächsten Jahren durchsetzen.

Eine weitere Neuentwicklung im Bereich WLAN-Sicherheit trägt den Namen Opportunistic Wireless Encryption (OWE). OWE soll die Sicherheit besonders in PWLANs er­höhen, also in öffentlichen Netzwerken in Bahnhöfen und an Flughäfen. OWE bietet vollautomatische Verschlüsselung, ohne dass ein Benutzereingriff notwendig ist. Zwar sind weder OWE noch WPA3-Personal Voraussetzungen für IEEE 802.11ax. Doch Experten nehmen an, dass beide Verfahren gemeinsam entwickelt und künftig in Wi-Fi-6- basierten WLANs integriert werden.

Im Zuge des IoT-Booms wird jedes und alles vernetzt, was auch vor dem WLAN nicht haltmacht. Auch dort nimmt der Bandbreitenhunger analog zu öffentlichen Mobilfunk­netzen weiter zu. Dank OFDMA verwaltet Wi-Fi 6 durch seine granularen Subkanäle vor allem viele kleine Datenpakete sehr effizient, etwa jene aus IoT-Sensoren. Mit mehr Speed, mehr gleichzeitigen Benutzern sowie höherer Flexibilität und Effizienz punktet Wi-Fi 6 gewaltig und bringt die WLANs einen entscheidenden Schritt voran. Und man darf sicher sein, dass in fünf bis sechs Jahren Wi-Fi 7 lockt.