IEEE 802.11ac

Die Arbeitsgruppe 802.11ac hat 2013 den Standard für Very High Throughput (VHT), einem Gigabit-WLAN, standardisiert. Es handelt sich um eine Weiterentwicklung von 802.11n, das ebenso wie dieses mit OFDM-Multiplex im 5-GHz-Band, dem UNII-Band, arbeitet. In 802.11ac wird ein Physical Layer (PHY) mit einem Datendurchsatz von 6,93 Gbit/s spezifiziert. Vermarktet wird die 802.11ac-Technik, in Anlehnung an die Mobilfunktechnik der 5. Generation (5G) auch unter der Bezeichnung 5G WiFi.


802.11ac überträgt über mehrere Verbindungen, wobei pro Verbindung mindestens 500 Mbit/s übertragen werden; theoretisch kann ein Stream eine Datenrate von 866 Mbit/s erreichen. Die Übertragungsgeschwindigkeit wird von dem Modulation and Coding Scheme (MCS) bestimmt. Sie ist abhängig von der Kanalbreite, dem Modulationsverfahren, der Anzahl an Funkkanälen und der Coderate.

Frequenzbereiche und Kanalbreiten bei 802.11ac in Europa

Frequenzbereiche und Kanalbreiten bei 802.11ac in Europa

Das WLAN nach 802.11ac arbeitet wie 802.11n mit BPSK, QPSK und Quadraturamplitudenmodulation (QAM), 16QAM und 64QAM, kann darüber hinaus auch mit 256QAM arbeiten, bei dem jedes Symbol mit 8 Bit codiert wird.

Funkkanäle und Datenraten

Die Funkkanäle haben eine Kanalbreite von 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz und 160 MHz. 160-MHz-Kanäle können auch durch die Kanalbündelung, Channel Bundling, von zwei benachbarten 80-MHz-Kanälen hergestellt werden.

MCS-Werte 
   und Datenraten für IEEE 802.11ac

MCS-Werte und Datenraten für IEEE 802.11ac

Im 5-GHz-Band stehen nur zwei 160-MHz-Kanäle zur Verfügung. In der ersten Version von 802.11ac für die Car-to-Car-Kommunikation, die von der Arbeitsgruppe Wireless Access for Velicalur Environment (WAVE 1) spezifiziert wurde, stehen drei Streams zur Verfügung, die mit Single-User MIMO (SU-MIMO) übertragen werden. Die erreichbare Datenrate beträgt bei einer Bandbreite von 80 MHz 433 Mbit/s. Die resulierende Datenrate für die drei Streams beträgt somit 1,3 Gbit/s. In der Version Wave 2 wurde die Anzahl an Streams auf vier erhöht. Die Übertragung im Downlink erfolgt in Multi-User MIMO (MU-MIMO) und benutzt Beamforming. Die erreichbaren Datenraten liegen bei einer Bandbreite von 160 MHz (2x80 MHz) bei 3,4 Gbit/s (4x866 Mbit/s). Bei 8x8-MIMO sind theoretisch Datenraten von bis zu 6,936 Gbit/s möglich.

Zur weiteren Erhöhung der Datenrate arbeitet 802.11ac mit maximal acht Spatial Streams (SS) und Multi-User MIMO (MU-MIMO). Die damit erreichbare maximale Datenrate liegt 6,9 Gbit/s. Das Guard Interval (GI) beträgt 400 ns oder 800 ns.

802.11n im Vergleich zu 802.11ac

802.11n im Vergleich zu 802.11ac

Der Standard sieht die Kompatibilität zu anderen 802.11-Geräten vor sowie die Koexistenz mehrerer 802.11-Geräte. Das 5-GHz-Band hat gegenüber dem ISM-Band bei 2,4 GHz den Vorteil, dass es weitaus weniger genutzt wird und sich dadurch weniger Interferenzen bilden können. Nachteilig ist die geringere Ausdehnung, die durch die Freiraumdämpfung bedingt ist. Die Weiterentwicklung von 802.11ac ist 802.11ax, mit der Datenraten von mehr als 10 Gbit/s realisiert werden können

Da im 5-GHz-Frequenzband nur wenige parallele 160-MHz-Frequenzbänder zur Verfügung stehen, weicht man bei der Entwicklung der Gigabit-WLANs auf das 60-GHz-Band aus. Mit dieser Thematik beschäftigen sich die Arbeitsgruppen 802.11ad und 802.11ay.

Der 802.11ac-Frame

Frameformat von 802.11ac

Frameformat von 802.11ac

Das 802.11ac-Frame besteht aus einer Präambel, die der des 802.11n-Frames entspricht, und 802.11ac-spezifischen Datenfeldern. Die Präambel hat drei Datenfelder: Short Training Field (L-STF), Long Training Field (L-LTF) und Signal (L-SIG). Die ersten beiden Datenfelder dienen dem Frequenzoffset und der Timing-Synchronisation, das SIG-Feld enthält Informationen über die Paketlänge. Die 802.11ac-spezifischen Datenfelder haben die Bezeichnung Very High Throughput (VHT), gefolgt von der Abkürzung für deren Inhalt: VHT-SIG oder VHT-LTF. Sie zeigen die Paketlänge oder die Nutzdatenlänge an, oder dienen der Frequenzwahl.

Der Anschluss des Access Point

Da über den Access Point von 802.11ac Datenraten von weit über 1 Gbit/s übertragen werden, muss auch die Anbindung des Zugangspunktes entsprechende Datenraten verkraften. Die Anbindung muss somit Datenraten von mehreren Gigabit pro Sekunde unterstützen. Diese Anbindung an ein schnelles Ethernet kann über Link-Aggregation mittels Link Aggregation Control Protocol (LACP) erfolgen oder über den Ethernet-Standard 802.3bz, der Datenraten von 2,5 Gbit/s und 5 Gbit/s über vorhandene STP-Kabel der Kategorie Cat 5e und Cat 6 überträgt. Außerdem unterstützt dieser Standard die Energieübertragung über Power over Ethernet (PoE).

Nach der Zertifizierung durch die WiFi-Allianz entspricht 802.11ac WiFi 5.

Informationen zum Artikel
Deutsch: 802.11ac
Englisch: IEEE 802.11ac
Veröffentlicht: 12.08.2019
Wörter: 676
Tags: #802.11
Links: 5. Generation, 5G Wifi, 60-GHz-Band, 802.11ax, 802.11ay