WLAN-Standards und Vergleich

Aktuelle ac-Router und alle Fakten zu Wireless LAN

Der n-WLAN-Standard mit 300 Mbit/s galt bis zuletzt als richtig flott. Die neuen ac-Router sind mit 1300 Mbit/s gleich viermal so schnell. Wir verraten, ob sich der Umstieg auf den neuen ac-WLAN-Standard lohnt.

Wir verraten Ihnen alles zu WLAN und vergleichen verschiedene ac-Router.

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Wir verraten Ihnen alles zu WLAN und vergleichen verschiedene ac-Router.

Kaum haben sich viele Anwender und Hardware-Hersteller mit n-WLAN angefreundet, gibt es bereits die ersten Geräte mit einem neuen, noch schnelleren Standard. Der Nachfolger von n-WLAN heißt 802.11ac oder kurz: ac-WLAN. Die neuen Geräte versprechen Funkübertragungsraten von bis zu 1300 Mbit/s. Wir verraten, ob sich der Umstieg lohnt und zeigen die verschiedenen WLAN-Standards im Überblick.

Die bisher schnellsten Heimnetz-Router der (noch) aktuellen n-WLAN-Klasse liegen mit Übertragungsraten von maximal 450 Mbit/s deutlich darunter. Welche Verbesserungen bietet also die neue WLAN-Generation gegenüber ihren Vorgängern? Und lohnt sich der Umstieg auf einen neuen ac-Router jetzt schon? Hierbei spielen vor allem Eigenschaften und Verbreitung der vorangehenden WLAN-Standards eine entscheidende Rolle.

Bevor es um die technischen Eckpunkte von ac-WLAN geht, zunächst ein kurzer Überblick über die verbeiteten WLAN-Standards, die aktuell in den verschiedenen Netzwerkgeräten im Handel und zu Hause anzutreffen sind. Nur mithilfe dieser Informationen lassen sich das Für und Wieder für die Anschaffung eines ac-WLAN-Routers sinnvoll abschätzen.

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Die Werte sind Maximalgeschwindigkeiten und Bruttowerte. In der Praxis halbieren sich die Geschwindigkeiten, wobei die Verhältnisse gleich bleiben.

Die Übersichtstabelle im Folgenden zeigt die wichtigsten Gemeinsamkeiten und Unterschiede aller relevanten WLAN-Standards. Die Informationen beziehen sich auf Heimnetzgeräte in Deutschland und die entsprechenden Dualband-Kombinationen.

Für den WLAN-Funk stehen aktuell zwei verschiedene Funkfrequenzbänder zur Verfügung: das 2,4-GHz-Band und das 5-GHz-Band. Damit eine drahtlose Verbindung zustande kommt, müssen Empfänger und Sender im selben Frequenzband übertragen. Ein Router, der nur bei 2,4 GHz funkt, kann keine drahtlose Verbindung mit einem Notebook eingehen, dessen WLAN-Adapter ausschließlich im 5-GHz-Band sendet. Welches Frequenzband (und welche maximale Übertragungsrate) ein WLAN-Gerät verwenden kann, geht aus den auf der Verpackung oder im Handbuch angegebenen WLAN-Standards hervor.

Die Klassiker: a- und g-WLAN

Der in Deutschland noch immer verbreitete, inzwischen aber veraltete g-WLAN-Standard (802.11g) überträgt beispielsweise im 2,4-GHz-Band mit einer maximalen Bruttodatenrate von 54 Mbit/s. Dabei nutzt g-WLAN einen Übertragungskanal mit einer Bandbreite von 20 MHz. Obwohl g-WLAN in den vergangenen Jahren durch den Nachfolgestandard n-WLAN (2,4 GHz) ersetzt wurde, finden sich nach wie vor viele g-WLAN-Geräte in deutschen Haushalten. Sogar der Handel bietet solche Geräte noch an.

Der eher in den USA verbreitete und ebenfalls veraltete a-WLAN-Standard (802.11a) überträgt ebenfalls bis maximal 54 Mbit/s - allerdings im 5-GHz-Frequenzband. Reine a-WLAN-Geräte können deshalb keine Verbindung mit reinen g-WLAN-Geräten eingehen. Um dieses Verständigungsproblem zu lösen, gab es bereits in der Vergangenheit erste dualbandfähige Geräte, deren WLAN-Module in beiden Frequenzbändern funken konnten.

Solche WLAN-Adapter waren oft in Business-Notebooks anzutreffen. Geschäftsanwender konnten sich damit nicht nur in die hierzulande vorherrschenden g-WLANs einklinken, sondern bei Bedarf auch ein entsprechendes a-WLAN-Netz im Ausland nutzen.

Funk-Solo: einfaches n-WLAN

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Der AC-Router EA6500 von Cisco überträgt im 5-GHz-Band mit bis zu 80 MHz Bandbreite. Wegen fehlender DFS-Unterstützung darf auch dieser ac-Router nur die Kanäle 36 bis 48 nutzen.

Ebenso wie g-WLAN nutzt auch dessen Nachfolger n-WLAN grundsätzlich das 2,4-GHz-Band, wobei hier der Übertragungskanal von 20 MHz auf 40 MHz erweitert werden kann. Eine weitere Steigerung der Geschwindigkeit erfolgt bei n-WLAN durch die Datenübertragung über mehrere parallele Datenströme. Der Fachbegriff hierzu: "MIMO" für "Multiple-Input-Multiple-Output" oder zu Deutsch: "mehrfacher (Daten-) Eingang - mehrfacher (Daten-) Ausgang".

Je nach Anzahl der Antennen und der im WLAN-Modul verbauten Sende- und Empfangseinheiten erhöht MIMO die Übertragungsleistung bei Heimnetzgeräten auf bis zu 450 Mbit/s. Laut 802.11n-Vorgaben sind sogar bis zu 600 Mbit/s möglich.

Damit auch die Verständigung zu älteren WLAN-Geräten klappt, ist n-WLAN zum g-WLAN-Standard abwärtskompatibel. Auf der Geräteverpackung findet sich in der Regel ein Hinweis oder ein entsprechendes Zertifikat der WiFi-Alliance, welches in Kleinbuchstaben alle unterstützten Standards auflistet, wie zum Beispiel 802.11b/g/n.

Das "b" steht für einen Standard, der ebenfalls im 2,4-GHz-Band überträgt. Er ist mit g- und n-WLAN kompatibel, hat jedoch nur eine Übertragungsrate von maximal 11 Mbit/s. Obwohl dieser b-WLAN-Standard im Heimnetzbereich längst keine Rolle mehr spielt, wird er nach wie vor auf jeder Verpackung eines WLAN-Gerätes mit angegeben.

Download: Tabelle

Doppelte Übertragung: Dualband-n-WLAN

Die meisten neueren n-WLAN-Geräte sind inzwischen dualbandfähig und stellen neben dem 2,4-GHz-Band eine zusätzliche Verbindungsmöglichkeit im 5-GHz-Band bereit. Die Höchstgeschwindigkeit im 5-GHz-Bereich liegt ebenso wie die von n-WLAN mit 2,4 GHz bei derzeit 450 Mbit/s. Dazu müssen die maximale Bandbreite (40 MHz) und drei parallele Datenströme genutzt werden. Auch n-WLAN mit 5 GHz ist abwärtskompatibel zu seinem langsameren Vorgängerstandard a-WLAN. Dann ist allerdings die Übertragungsrate auf 54 Mbit/s beschränkt.

Dualbandfähige n-WLAN-Router können somit gleichzeitig jeweils ein WLAN im 2,4-GHz-Band und ein zweites im 5-GHz-Band aufspannen. Die Standards eines dualbandfähigen n-WLAN-Routers werden heute meist mit der Bezeichnung 802.11a/b/g/n zusammengefasst. Die leistungsfähigsten Dualband-Router laufen auch unter dem Namen "N900", da sie in jedem Frequenzband jeweils ein WLAN mit 450-Mbit/s aufspannen können. Doch was für einen Nutzen bietet ein zweites WLAN im 5-GHz-Band?

Warum ein zweites Frequenzband?

Nach wie vor schicken WLANs in deutschen Haushalten Daten vornehmlich über das 2,4-GHz-Band, da nahezu alle heimnetzfähigen Geräte hierzulande mit 2,4-GHz-WLAN (802.11b/g/n) ausgestattet sind. Selbst bei optimaler Aufteilung der Übertragungsfrequenzen können nur drei bis vier benachbarte WLANs funken, ohne sich gegenseitig zu stören. In dichter besiedelten Wohngegenden wird dieser Wert meist sehr schnell überschritten.

Die gegenseitige Überlagerung der Funknetze führt zu sinkenden Übertragungsraten und schränkt außerdem die Reichweite der einzelnen WLANs ein. So kommt es zum Beispiel bei Videoübertragungen zu lästigen Verbindungsabbrüchen. Wer einen schnellen a/b/g/n-Router (N900, N750) besitzt, kann bandbreitenintensive und zeitkritische Übertragungen über das derzeit noch wenig genutzte 5-GHz-WLAN leiten. Allerdings müssen dann auch die entsprechenden WLAN-Clients im Heimnetz mit einem schnellen a/b/g/n-WLAN-Adapter ausgestattet sein.

Leider finden sich nach wie vor nur sehr wenige Geräte im Handel, die mit 5-GHz-WLAN ausgestattet sind, wie zum Beispiel wenige teure Notebooks. Netzwerkfähige Geräte der Unterhaltungselektronik, wie beispielsweise Blu-ray-Player, Media Player oder Smart-TVs, besitzen meist nur einen Netzwerkanschluss und b/g/n-WLAN. Von 5-GHz-WLAN keine Spur. Hier ist fast immer eine Nachrüstung erforderlich. Für Wohnzimmergeräte ist schnelle Ethernet-Bridge mit a/b/g/n-WLAN die beste Lösung.

Damit lassen sich mehrere LAN-Geräte gleichzeitig über das 5-GHz-Band mit dem Dualband-Router verbinden. Allerdings wird eine n-WLAN-Verbindung mit 5 GHz durch Hindernisse wie Mauern oder Geschossdecken erheblich stärker gedämpft als eine n-WLAN-Verbindung bei 2,4 GHz.

ac-WLAN: der 5-GHz-Band-Turbo

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Auch bei ac-WLAN erreicht die gemessene Netto-Datenrate (hier: 609 Mbit/s) im Idealfall etwa knapp die Hälfte der auf der Verpackung beworbenen Bruttodatenrate (1300 Mbit/s).

Der 802.11ac-Standard (ac-WLAN) verspricht bei Übertragungsleistungen im 5-GHz-Band hingegen erheblich mehr Performance. Zunächst einmal beschreibt ac-WLAN ausschließlich Funkverbindungen im 5-GHz-Band. Der Grund: Im 5-GHz-Band stehen mehr als 300 MHz Bandbreite zur Verfügung, die der neue ac-WLAN-Standard für Übertragungen einsetzen kann. Obwohl die ersten verfügbaren ac-Router nur einen Teil dieser Bandbreite nutzen, erreichen sie damit bereits die dreifache Übertragungsrate eines schnellen N900 Routers.

Im 2,4-GHz-Band ist hingegen mit n-WLAN (2,4 GHz) das Limit erreicht. Noch schnellere Datenverbindungen lassen sich im 2,4-GHz-Band kaum noch realisieren, da hier nur ein schmaler Übertragungskorridor von maximal 80 MHz Bandbreite verfügbar ist.

Diese Vervielfachung der Übertragungsrate bei ac-WLAN gelingt zum einen durch eine zusätzliche Verbreiterung der Übertragungsbandbreite auf 80 MHz (optional sogar bis 160 MHz). Im Vergleich zum 2,4-MHz-Band bietet das 5-GHz-Band eine drei-bis viermal so große Anzahl nutzbarer Übertragungskanäle. Eine weitere Steigerung der Geschwindigkeit erfolgt durch eine leistungsfähigere Codierung des Datensignals über die sogenannten Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM).

Und schließlich lassen sich mit ac-WLAN die Anzahl der parallelen Datenströme (MiMo) auf bis zu acht erhöhen, während beim n-WLAN-Standard maximal vier MiMo-Streams definiert sind. Für eine bessere Verbindung auch über ungünstige Verbindungsstrecken sorgt außerdem das im ac-WLAN-Standard festgeschriebene Beamforming. Hierbei ermittelt der ac-Router über seine Mehrfachantennen den jeweils besten Verbindungsweg zum WLAN-Client.

Beamforming erlaubt es dem Router bis zu einem gewissen Grad, sein Funksignal auf den WLAN-Client auszurichten und Hindernissen auszuweichen. Für eine maximale Übertragungsrate zwischen ac-Routers und Empfänger, muss jedoch auch der WLAN-Client mit ac-WLAN ausgestattet sein.

Aktuell gibt es noch keine Geräte mit integriertem ac-WLAN. Bereits verfügbare USB-2.0-Adapter erreichen die maximale Übertragungsrate von ac-WLAN nicht, da die USB-Schnittstelle auf 480 Mbit/s beschränkt ist. Als passende Gegenstelle für ac-WLAN-Router sind derzeit nur ac-WLAN-Bridges zu empfehlen. Solche bieten Trendnet und Cisco an.

Kanal-Einschränkung

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Beim Betrieb eines ac-Routers werden die Anwendungen auf die beiden vorhandenen Frequenzbereiche aufgeteilt - damit soll ein optimaler Datenfluss erreicht werden.

Alle derzeit auf dem Markt befindlichen ac-WLAN-Router nutzen ausschließlich den untersten Frequenzblock im 5-GHz-Band mit den Kanälen 36 bis 48. Dieser Block wird von dem 80 MHz breiten Übertragungskanal im ac-Übertragungsmodus komplett belegt. Sollte einer der Nachbarn sein Heimnetz ebenfalls auf ac-WLAN umrüsten, funkt sein ac-Router ebenfalls auf den Kanälen 36 bis 48. Das wirkt sich zwangsläufig auf die maximale Übertragungsleistung beider WLAN-Netze aus, die deutlich herabgesetzt wird.

Um auf alternative und ungenutzte 5-GHz-Kanäle ausweichen zu können, müssen die ac-Router den automatischen Frequenzwechsel (Dynamic Frequency Control, kurz DFS) beherrschen. Zusätzlich müssen sie ihre Sendeleistung mithilfe von Transmit Power Control (TCP) reduzieren können. Solange ein ac-Router kein DFS oder TCP unterstützt, darf er das übrige 5-GHz-Frequenzspektrum nicht nutzen.

In den restlichen Funktionen und Ausstattungsmerkmalen sind die ac-Router ihren N900-Vorgängern hingegen recht ähnlich. Auch alle ac-Router haben zusätzlich ein schnelles 2,4-GHz-n-WLAN integriert, besitzen einen Gigabit-Switch mit vier vier LAN-Ports und ein oder zwei USB-Ports mit NAS-Funktion zur Einbindung von USB-Speicher ins Heimnetz. Einen kleinen Überblick liefert die Marktübersicht auf.

Fazit

Die neuen ac-WLAN-Router nutzen das in Deutschland noch wenig genutzte 5-GHz-WLAN deutlich besser aus, als die Dualband-Router des Vorgängerstandards n-WLAN. Das zeigt sich auch bei der Überbrückung schwieriger Verbindungsstrecken mithilfe von Beamforming. Wer Spitzengeschwindigkeiten und bestmögliche Verbindungsleistung im Heimnetz erreichen möchte, benötigt eine entsprechend flotte Gegenstelle.

Die ist aktuell nur als ac-WLAN-Ethernet-Bridge verfügbar. Alternative Client-Geräte mit integriertem ac-WLAN gibt es zurzeit nicht auf dem Markt. Bei ac-WLAN-Sticks wird das schnelle WLAN durch das langsame USB 2.0 gebremst.

Problematisch ist die aktuell bei allen ac-Routern eingeschränkte Kanalnutzung im 5-GHz-Band. DFS und TCP werden sich voraussichtlich nicht mittels Firmware-Update nachrüsten lassen, sondern erst in der folgenden ac-Router-Generation verfügbar sein. Ohne diese Funktionen ist die Nutzung des restlichen 5-GHz-Bandes nicht erlaubt.

Wer bereits einen leistungsfähigen n-WLAN-Dualband-Router im Einsatz hat, sollte mit dem Umstieg auf ac-WLAN noch so lange warten, bis die ac-Router mit DFS den automatischen Frequenzwechsel unterstützen. Wer umgehend einen schnellen Dualband-Router benötigt, sollte zum ac-Router und nicht zu einem N900-Gerät greifen. Der deutliche Leistungssprung im 5-GHz-Band überwiegt den geringen Preisunterschied zwischen den beiden Geräteklassen bei Weitem.

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