802.11a/b/g/n/ac Entwicklung und Differenzierung

802.11a/b/g/n/ac Entwicklung und Differenzierung
Seit der ersten Veröffentlichung von Wi-Fi für Endverbraucher im Jahr 1997 wurde der Wi-Fi-Standard kontinuierlich weiterentwickelt, typischerweise durch höhere Geschwindigkeiten und eine größere Reichweite. Mit der Hinzufügung von Funktionen zum ursprünglichen IEEE-802.11-Standard wurden diese durch dessen Ergänzungen (802.11b, 802.11g usw.) überarbeitet.

802.11b 2,4 GHz
802.11b nutzt dieselbe 2,4-GHz-Frequenz wie der ursprüngliche 802.11-Standard. Er unterstützt eine theoretische Höchstgeschwindigkeit von 11 Mbit/s und eine Reichweite von bis zu 45 Metern. 802.11b-Komponenten sind günstig, allerdings bietet dieser Standard die höchste und gleichzeitig niedrigste Geschwindigkeit aller 802.11-Standards. Da 802.11b mit 2,4 GHz arbeitet, können Haushaltsgeräte oder andere 2,4-GHz-WLAN-Netzwerke Störungen verursachen.

802.11a 5GHz OFDM
Die überarbeitete Version „a“ dieses Standards wurde zeitgleich mit 802.11b veröffentlicht. Sie führt eine komplexere Technologie namens OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) zur Erzeugung drahtloser Signale ein. 802.11a bietet gegenüber 802.11b einige Vorteile: Es arbeitet im weniger stark frequentierten 5-GHz-Frequenzband und ist daher weniger störungsanfällig. Zudem ist seine Bandbreite mit einem theoretischen Maximum von 54 Mbit/s deutlich höher als die von 802.11b.
Möglicherweise sind Ihnen bisher nur wenige Geräte oder Router mit dem Standard 802.11a begegnet. Das liegt daran, dass Geräte mit dem Standard 802.11b günstiger sind und sich im Endkundenmarkt zunehmender Beliebtheit erfreuen. 802.11a wird hauptsächlich in Unternehmen eingesetzt.

802.11g 2,4 GHz OFDM
Der 802.11g-Standard nutzt dieselbe OFDM-Technologie wie 802.11a. Wie 802.11a unterstützt er eine theoretische Maximalrate von 54 Mbit/s. Allerdings arbeitet er, wie 802.11b, im stark frequentierten 2,4-GHz-Frequenzband (und ist daher denselben Interferenzproblemen wie 802.11b ausgesetzt). 802.11g ist abwärtskompatibel zu 802.11b-Geräten: 802.11b-Geräte können sich mit 802.11g-Zugangspunkten verbinden (allerdings mit der Geschwindigkeit von 802.11b).
Mit 802.11g haben Verbraucher deutliche Fortschritte bei WLAN-Geschwindigkeit und -Reichweite erzielt. Gleichzeitig werden WLAN-Router für Endverbraucher im Vergleich zu früheren Produktgenerationen immer leistungsfähiger und bieten eine höhere Reichweite.

802.11n (Wi-Fi 4) 2,4/5 GHz MIMO
Mit dem 802.11n-Standard ist WLAN schneller und zuverlässiger geworden. Er unterstützt eine maximale theoretische Übertragungsrate von 300 Mbit/s (bis zu 450 Mbit/s mit drei Antennen). 802.11n nutzt MIMO (Multiple Input Multiple Output), bei dem mehrere Sender und Empfänger gleichzeitig an einem oder beiden Enden der Verbindung arbeiten. Dadurch kann die Datenübertragungsrate deutlich erhöht werden, ohne dass eine höhere Bandbreite oder Sendeleistung erforderlich ist. 802.11n funktioniert in den Frequenzbändern 2,4 GHz und 5 GHz.

802.11ac (Wi-Fi 5) 5GHz MU-MIMO
802.11ac steigert die WLAN-Geschwindigkeit auf 433 Mbit/s bis hin zu mehreren Gigabit pro Sekunde. Um diese Leistung zu erzielen, arbeitet 802.11ac ausschließlich im 5-GHz-Frequenzband, unterstützt bis zu acht Spatial Streams (im Vergleich zu den vier Streams von 802.11n), verdoppelt die Kanalbreite auf 80 MHz und nutzt Beamforming. Dank Beamforming können Antennen Funksignale gezielt auf bestimmte Geräte ausrichten.

Eine weitere wichtige Weiterentwicklung von 802.11ac ist Multi-User-MIMO (MU-MIMO). Während MIMO mehrere Datenströme an einen einzelnen Client weiterleitet, kann MU-MIMO räumliche Datenströme gleichzeitig an mehrere Clients senden. Obwohl MU-MIMO die Geschwindigkeit einzelner Clients nicht erhöht, kann es den gesamten Datendurchsatz des Netzwerks verbessern.
Wie Sie sehen können, entwickelt sich die Leistung von WLAN ständig weiter, wobei die potenziellen Geschwindigkeiten und die Performance sich den kabelgebundenen Geschwindigkeiten annähern.

802.11ax Wi Fi 6
Im Jahr 2018 ergriff die WiFi Alliance Maßnahmen, um die Namen der WiFi-Standards verständlicher und einprägsamer zu gestalten. Der kommende Standard 802.11ax wird in WiFi 6 umbenannt.

Wi-Fi 6, wo ist die 6?
Zu den verschiedenen Leistungsindikatoren von WLAN gehören Übertragungsdistanz, Übertragungsrate, Netzwerkkapazität und Akkulaufzeit. Mit der technologischen Entwicklung und dem Wandel der Zeit steigen die Anforderungen der Nutzer an Geschwindigkeit und Bandbreite stetig.
Bei herkömmlichen Wi-Fi-Verbindungen gibt es eine Reihe von Problemen, wie z. B. Netzwerküberlastung, geringe Reichweite und die Notwendigkeit, ständig die SSID zu wechseln.
Wi Fi 6 wird jedoch neue Veränderungen mit sich bringen: Es optimiert den Stromverbrauch und die Reichweite der Geräte, unterstützt die gleichzeitige Nutzung hoher Geschwindigkeiten durch mehrere Benutzer und kann in benutzerintensiven Szenarien eine bessere Leistung erbringen, während es gleichzeitig größere Übertragungsdistanzen und höhere Übertragungsraten ermöglicht.
Insgesamt besteht der Vorteil von Wi-Fi 6 gegenüber seinen Vorgängern in der „doppelten hohen und doppelten niedrigen Übertragungsgeschwindigkeit“:
Hohe Geschwindigkeit: Dank der Einführung von Technologien wie Uplink MU-MIMO, 1024QAM-Modulation und 8 * 8MIMO kann die maximale Geschwindigkeit von Wi Fi 6 9,6 Gbit/s erreichen, was angeblich einer Schlaggeschwindigkeit entspricht.
Hohe Zugriffskapazität: Die wichtigste Verbesserung von Wi-Fi 6 ist die Reduzierung von Netzwerküberlastungen und die Ermöglichung der gleichzeitigen Verbindung von mehr Geräten. Während Wi-Fi 5 derzeit die gleichzeitige Kommunikation mit vier Geräten unterstützt, ermöglicht Wi-Fi 6 die gleichzeitige Verbindung mit bis zu Dutzenden von Geräten. Wi-Fi 6 nutzt zudem OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) und Mehrkanal-Signal-Beamforming-Technologien, die von 5G abgeleitet sind, um die Spektraleffizienz bzw. die Netzwerkkapazität zu verbessern.
Geringe Latenz: Durch Technologien wie OFDMA und SpatialReuse ermöglicht Wi-Fi 6 mehreren Nutzern die parallele Übertragung innerhalb eines Zeitintervalls. Dadurch entfällt das Warten auf Warteschlangen, die Konkurrenz wird reduziert, die Effizienz gesteigert und die Latenz verringert. Von 30 ms bei Wi-Fi 5 auf 20 ms – eine durchschnittliche Latenzreduzierung von 33 %.
Geringer Energieverbrauch: TWT, eine weitere neue Technologie in Wi-Fi 6, ermöglicht es Access Points (APs), die Kommunikation mit Endgeräten auszuhandeln. Dadurch wird die Zeit für die Aufrechterhaltung der Übertragung und die Suche nach Signalen reduziert. Dies führt zu einem geringeren Akkuverbrauch und einer längeren Akkulaufzeit, was eine Reduzierung des Stromverbrauchs der Endgeräte um 30 % zur Folge hat.

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