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Was ist WiFi 6? Infos rund um IEEE 802.11ax und mehr

Wi-Fi 6 erhöht die Übertragungsgeschwindigkeit, erhöht die Effizienz und minimiert die Netzwerküberlastung bei der Verwendung mehrerer Geräte.
Was ist WiFi 6? Infos rund um IEEE 802.11ax u.m.
Die Wi-Fi Technologie ist heutzutage ein fester Bestandteil des Lebens: Bei der Arbeit, zu Hause und unterwegs. Sie ist in praktisch jedem Smartphone, Computer und Tablet vorhanden. Wi-Fi ist eine Voraussetzung für eine wachsende Anzahl an Geräten, von Fernsehern und Haushaltsgeräten bis hin zu Sicherheitssystemen und Sensoren. Die technologische Innovation hat viele Anwendungen für Wi-Fi auf den Markt gebracht und neue Möglichkeiten wie virtuelle Realität und High-Density Anwendungen. (z.B. Super Bowl 2021)

Dies zeigt einen klaren Trend zur Anbindung von immer mehr mobilen Geräten an das drahtlose Netz.

Durch den Wi-Fi 6 oder 802.11ax Standard werden Technologien wie höhere Bandbreite, verbesserte Netzwerk Kapazität und ein sparsamerer Leistungsverbrauch mit den Access Points verbunden.
 

Wofür Wi-Fi 6?

Wi-Fi 6 ist dafür ausgelegt, dass es für jeden Anwendungszweck perfekt funktioniert.

Enterprise: Durch den hohen Datendurchsatz kann eine Vielzahl an Videokonferenzen gleichzeitig und wenig, Verzögerung durchgeführt werden. Zudem profitieren Produktionsumgebungen von der Wi-Fi 6 Technologie durch die verbesserte MU-MIMO Technologie, welche unten beschrieben wird. 

Heimnetzwerke: Wi-Fi 6 smart-home Produkte und individuelle Geräte wie Smartphone, Laptop und auch schon Kameras können effizient und zeitgleich verwendet werden ohne das nennenswerte Leistungseinbrüche erkennbar wären.

Wi-Fi - Der Vergleich

  802.11n
(Wi-Fi 4)
802.11ac
(Wi-Fi 5)
802.11ax
(Wi-Fi 6)
 Frequenzbänder 2.4 und 5 GHz 2.4 und 5 GHz 2.4; 5 und 6 GHz
 Kanalgröße (MHz) 20, 40 20, 40, 80, 80+80 und 160 20, 40, 80, 80+80 und 160
 Maximale Bandbreite 150 Mbit/s* 3.5 Gbit/s* 9.3 Gbit/s*
 Frequenzmultiplexing OFDM OFDM OFDM und OFDMA
 Modulationen BPSK, QPSK,
16QAM,
64-QAM
BPSK, QPSK,
16QAM,
64-QAM,
256-QAM
BPSK, QPSK,
16QAM,
64-QAM,
256-QAM,
1024-QAM
 MU-MIMO - DL DL und UL
 OFDMA - - DL und UL
* Abhängig von der Anzahl der Spatial Streams und dem verwendeten Kanal

Wi-Fi 6 Schlüsseltechnologien

In diesem Abschnitt versuchen wir die Schlüsselelemente von Wi-Fi 6 hervorzuheben und dadurch das Mysterium von WLAN aufzuklären:
  
  • OFDMA (Orthogonal frequency division multiple access) 
Der große Vorteil besteht darin, dass kleinere Datenmengen bei mehreren Geräten schneller und effizienter übertragen werden können.

Dadurch das der Kanal in kleinere Abschnitte, genannt RUs (Resource Units), unterteilt wird, kann der Access Point diese RUs auf verschiedene Clients zuteilen und dadurch das gesamte Frequenzband effizient nutzen. Falls jedoch nur ein Client zu dem Access Point verbunden ist, würden mehrere RUs zu diesem Client zugewiesen werden.

Durch diese Unterteilung ist die OFDMA Technologie bei mehreren Geräten um einiges effizienter und schneller als die alte single-user Übertragung Technologie OFDM. Zudem werden Protokolle mit kleineren Datenmengen wie VoIP um ein Vielfaches schneller und effizienter genutzt.
Animation: www.ui.com
 
   
  • MU-MIMO
Durch Aufteilung der Clients auf Antennen werden in einer Übertragung (TXOP) mehrere Datenströme zeitgleich über den Access Point an den Client gesendet/empfangen
  
Damit diese Technologie verwendet werden kann muss der Client mindestens 802.11ac Wave 2 unterstützten. Mit diesem Standard wurde die MU-MIMO Technologie eingeführt. Sie wird aufgeteilt in DL (Downlink) und UL (Uplink). 

Die Clients werden auf verschiedenen Antennen aufgeteilt und jedem eine Stream Nummer zugeteilt. Dadurch können eigens modulierte Datenströme über einen TXOP (eine zeitlich begrenzte Übertragungsmöglichkeit) an die Clients weitergegeben werden. 

Das erhöht die Zeitersparnis und Effizienz der Datenübertragung enorm.

Wenn zum Beispiel ein 4x4 Access Point mit der MU-MIMO Technologie arbeitet und vier verschiedene Streams für Clients aufgebaut hat, würde man dies folgendermaßen notieren: 4x4:4:4:4 
Wenn der 4x4 Access Point jedoch nur zwei Clients mit MU-MIMO und 2x2 support verbunden hat, würde man von folgender funktionsweise reden: 4x4:4:4:2
   
  • Unterschied OFDMA und MU-MIMO
OFDMA unterteilt die Kanäle und weist sie den Clients zu. Dadurch kann eine niedrigere Latenz und flüssigere Datenübertragung garantiert werden.
MU-MIMO teilt die Clients auf die verfügbaren Antennen auf und kann dadurch eine höhere Bandbreite gewähren.
  • WPA3
Mit dem neuen WLAN Standard hat die Wi-Fi-Alliance zudem noch ein neues Verschlüsselungsprotokoll und Sicherheitsstandard implementiert.

Die größte Änderung besteht darin, dass der allgemein bekannte PSK (preshared key) mit dem SAE (Simultaneous Authentication of Equals) ausgetauscht wurde. Der SAE ist resistent gegen offline Dictionary Attacken was den Sicherheitsstandard schonmal um einiges erhebt.

Zudem wurde mit dem neuen WPA3 Standard Enhanced Open Wi-Fi eingeführt. 
Mit dieser Sicherheitsfunktion wird die Security bei offenen SSIDs (oft Gästewlans) um ein Vielfaches erhöht. Die Kommunikation zwischen Endgerät und Access Point wird über einen einzigartigen Schlüssel verschlüsselt. Dadurch können keine Third Partys diese Kommunikation aufzeichnen.

Vorteil: Offenen SSIDs sind um einiges sicherer und Standard SSIDs können nicht mehr mit einfachen Attacken ohne weiteres ausgehebelt werden
 

Die Geschichte des IEEE 802.11 Standard

Seitdem der Standard von der Wi-Fi-Alliance im Februar 1980 eingeführt wurde, wurden mehrere „Basis“ – Standards eingeführt. Durch die ständige Weiterentwicklung konnten Schritt für Schritt mehr Bandbreite und Clients von den WLAN Access Points unterstützt werden.
 
Jahr Wifi Standard Name Bandbreite brutto 2,4 GHz 5 GHz RF Technologie
1997 802.11 - 1 oder 2 Mbit/s Ja   FHSS oder DSSS
1999 802.11a - 6 - 54 Mbit/s   Ja OFDM
1999 802.11b - 1 - 11 Mbit/s Ja   DSS mit CCK
2003 802.11g - 6 - 54 Mbit/s Ja   OFDM
2009 802.11n Wi-Fi 4 600 Mbit/s Ja Ja OFDM
2013 802.11ac Wi-Fi 5 3.5 Gbit/s* Ja Ja OFDM
2019 802.11ax Wi-Fi 6 9.3 Gbit/s* Ja Ja OFDMA
*Abhängig von der Anzahl an Streams und den Kanälen

Wi-Fi 6 Produkte

Da dieses Protokoll nun seit mehreren Jahren im Umlauf ist, gibt es auch schon einige Produkte welche Wi-Fi 6 unterstützen. Mit dem problemlosen Aufsetzen und simplen Einrichten der Unifi Geräte ist Ubiquiti ein echter Vorreiter in Sachen WLAN.
  
  • U6-LITE:
Durch das kompakte Design von Ubiquiti kann man die verschiedenen Covers von dem UAP-NANOHD verwenden um das Aussehen von dem U6-LITE an seine Wünsche anpasst. Durch die starken Wi-Fi 6 Antennen auf dem 5 GHz Frequenzband kann eine Datenrate von bis zu 1201 Mbit/s übertragen werden. Mit den 2x2 Antennen auf dem 2.4 GHz Frequenzband können zudem auch noch die ‚alten‘ Geräte verbunden werden. 
Durch die 2x2x2 Antennen ist dieser Access Point ein außerordentlich guter Budget Access Point welcher mehr als ausreichend Leistung für den Heimnutzer bereitstellt. 
 
  • U6-LR:
Mit diesem Produkt hat Ubiquiti einen weiteren Schritt in Richtung Enterprise gewagt. Der Access Point hat eine leistungsstarke Wi-Fi 6 Abdeckung, welche mit den vier Antennen auf dem 5 GHz Frequenzband eine perfekte Abdeckung für Unternehmensnetzwerke bietet. Mit den vier Antennen auf dem 2.4GHz Frequenzband können alte Gerät, wie Fernseher, IOT Produkte und anderwärtige alte Produkte, ohne Probleme in das Netzwerk eingebunden werden.
Für kleinere Firmen ist dieser Access Point eine exzellente Auswahl, da man mit den vier Antennen auf dem 5 und 2.4 GHz Frequenzband mehrere Geräte gleichzeitig verwenden kann.
 
  • U6-PRO:
Der neueste Access Point, welcher zur Distribution freigegeben worden ist und zeitgleich auch der stärkste den Ubiquiti je veröffentlicht hat. Durch seine Dual-Band Wi-Fi 6 Eigenschaften schafft dieser Access Point bis hin zu 4.8 Gbit/s über das WLAN. Der Access Point kann bis zu einer Kanalbreite von 160 MHz auf dem 5 GHz Frequenzband nutzen.
Der U6-PRO ist für eine Anwendung gedacht, wo eine hohe Bandbreite und eine komplette Wi-Fi 6 Abdeckung vonnöten ist. Mit diesem Access Point ist ein zukunftssicherer Wi-Fi 6 Ausbau garantiert.

Vergleich der technischen Daten:
    U6-LITE U6-LR U6-PRO
5 GHz WLAN Standard Wi-Fi 6 Wi-Fi 6 Wi-Fi 6
Antennen 2x2 4x4 4x4
MU-MIMO DL & UL DL & UL DL & UL
Maximaler theoretischer Durchsatz 1.2 Gbit/s 2.4 Gbit/s 4.8 Gbit/s
2.4 GHz WLAN Standard Wi-Fi 4 Wi-Fi 4 Wi-Fi 6
Antennen 2x2 4x4 2x2
MU-MIMO - - UL
Maximaler theoretischer Durchsatz 300 Mbit/s 600 Mbit/s 573.5 Mbit/s
Max Leistungsverbrauch 12W 16.5W 13W
Schutzklasse - IP54 IP54

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