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WLAN-Standards im Überblick

Das bedeuten 802.11 b, g, n, ac und Co.

WLAN wird von Dir mit Sicherheit täglich mehrere Stunden lang benutzt. Jede Menge Daten fließen pro Sekunde durch die Luft, ohne dass Du diesen Umstand überhaupt bemerkst. Doch mit immer schnelleren Internetverbindungen und Smartphones leidet Deine Surfgeschwindigkeit irgendwann aufgrund des WLAN-Routers, der vielleicht nicht genügend Geschwindigkeit bietet. Router und Smartphones unterstützen verschiedene WLAN-Standards, die die Übertragung von Funksignalen signifikant beeinflussen. Worauf Du achten musst, möchten wir Dir hier erklären.

802.11: Ein Standard, viele Normen

WLAN, also das drahtlose Netzwerk, das Du mit Sicherheit bei Dir zuhause nutzt, basiert auf einem genormten Protokoll. Es handelt sich dabei um einen IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)-Standard, der weltweit gilt. Die Definitionen für WLAN-Verbindungen sind unter der Projektnummer 802.11 gesammelt. Buchstaben hinter der Zahl definieren die jeweilige Familie und mögliche Leistungskennzahlen.

a, b und g: Der Beginn vom drahtlosen Internet

Die ersten WLAN-Router unterstützten eigentlich fast alle die Familien a, b und g. 802.11a wurde seit 1999 entwickelt und ist genauso wie b und g inzwischen veraltet. Die maximale Datenrate lag bei 54 Megabit pro Sekunde, davon kamen aber meist nicht mehr als 25 Megabit beim Nutzer an. Das entspricht trotzdem immerhin mehr als 3 Megabyte pro Sekunde, damit hättest Du also damals schon problemlos Full-HD-Videos schauen können. Die drei Standards funken bis heute ausnahmslos über das 2,4-Gigahertz-Band.

Die alten Standards haben aber entscheidende Nachteile: Zum einen waren die Protokolle nicht so störungssicher wie heutige WLAN-Standards. Das heißt, dass Datenpakete bei schlechten Verbindungen mehrmals übertragen werden mussten. Dadurch wurde die WLAN-Verbindung langsamer und war nicht besonders zuverlässig. Dazu kamen die Probleme der Frequenz: Bei 2,4 Gigahertz funken damals wie heute unglaublich viele Geräte. Mikrowellen arbeiten mit einer ähnlichen Frequenz, deswegen kann es durchaus sein, dass Du während des Betriebs der Mikrowelle mit gedrosselten Geschwindigkeiten leben musst. Neben den normalen WLAN-Routern kamen in den Jahren sehr viele Bluetooth-Geräte dazu. In Großstädten sind die Frequenzen durch zahllose Drahtlosnetzwerke besonders stark umkämpft.

Um verlustlos zu arbeiten, können im 2,4-Gigahertz-Bereich eigentlich nur vier WLAN-Netzwerke parallel betrieben werden. Sollten mehrere Hotspots auf der exakt gleichen Frequenz laufen, drosselt das die Geschwindigkeit beider drahtlosen Netze sehr. Die älteren WLAN-Versionen konnten des weiteren Wände nicht so gut penetrieren, deswegen war bei meist nach 20 Metern der Empfang nicht mehr gegeben.

802.11 n: Das erste fixe WLAN

Bis zum Jahr 2009 musstet Du Dich mit den 54 Mbit/s zufriedengeben. Zugegeben: Für die meisten Internetanwendungen würde diese Geschwindigkeit bis heute reichen. Viele Internetverträge bieten zudem nicht mal mehr Megabit an. Aber schon bei der Übertragung von Dateien im lokalen Netzwerk hört der Spaß auf. Solltest Du damals eine NAS benutzt haben, hätte der Datentransfer ewige Zeiten gebraucht. USB schaffte damals bereits mehr als 20 Megabyte pro Sekunde, das ist ein vielfaches des WLAN-Speeds unter den Standards a, b und g.

Mit WLAN 802.11 n änderte sich einiges. Der neue Standard wurde 2009 verabschiedet und erlaubte bis zu 600 Megabit pro Sekunde. Damit war WLAN erstmals zum normalen LAN-Netzwerk konkurrenzfähig. Für den n-Standard waren neue Router als auch neue Empfänger nötig. Ein alter Laptop konnte also nicht die volle Geschwindigkeit genießen. WLAN-n war aber rückwärtskompatibel.

Schnelles drahtloses Internet – mit Kompromissen

Allerdings waren die 600 Megabit absolut nicht Alltag und eher hochpreisigen Geräten vorbehalten. Normale Router unterstützen eher um die 150 Mbit/s. Das liegt daran, dass die theoretisch höchste Datenrate ein sogenanntes MIMO-System benötigt: Mehrere Empfangs- und Sendeantennen erhalten Daten in unterschiedlichen Frequenzbereichen. Die verschiedenen Datenströme werden vom Prozessor zusammengeführt und sind erst dann nutzbar. Diese Technik brauchte nicht nur mehr Platz, was sie für einige Anwendungsfälle disqualifizierte. Zusätzlich brauchte man für die Implementierung viel technisches Know-How. Auch waren Geräte mit entsprechenden Funktionen damals vergleichsweise teuer.

802.11n erhöhte durch eine bessere Fehlerkorrektur und höhere Sendeleistungen die Reichweite auf bis zu 70 Meter – zumindest ist das der theoretische Wert laut Spezifikation. Im echten Einsatz bricht das Funknetzwerk schon vorher ein.

Als Ausweichsfrequenz nutzte der n-Standard auch erstmals ein anderes Frequenzband: Bei 5 Gigahertz funkten keine Geräte, was für WLAN ideal war. Hier konnten außerdem größere Datenmengen schnell gesendet werden, da die höhere Frequenz gleichzeitig schnellere Übertragungen ermöglichte.

802.11n heute

Selbst jetzt noch ist 802.11n sehr weit verbreitet. Jeder halbwegs aktuelle WLAN-Router unterstützt es zumindest im 2,4 GHz-Band. Und auch die oben erwähnte MIMO-Technologie findet Anwendung, da nicht nur der Preis enorm sank, sondern auch die Implementierung einfacher wurde. 600 Megabit sind heute also nicht mehr so selten wie noch vor einigen Jahren. Aus der ursprünglichen Ausweichfrequenz bei 5 Gigahertz wurde zum Teil die präferierte Frequenz. Das liegt an der höheren Datenübertragungsrate und mehr parallel betreibbaren WLAN-Netzwerken als im 2,4-GHz-Band.

802.11ac: Bis zu 6.900 Megabit

Einen ordentlichen Performanceschub bekam WLAN mit dem Marktstart von 802.11ac: Der neue WLAN-Standard erschien 2013. Das 2,4-GHz-Band wird komplett fallen gelassen, WLAN-ac setzt alleine auf 5 Gigahertz. Das sorgt für enorme Geschwindigkeiten, bei denen selbst fest verdrahtete PC-Nutzer neidisch werden. Rein rechnerisch schafft ac bis zu 6.936 Megabit pro Sekunde. Das entspricht 870 Megabyte: Eine CD bräuchte im Download weniger als eine Sekunde, eine DVD wäre nach 5,4 Sekunden gespeichert.

So schnell ist heute kein WLAN-Router, es handelt sich nur um die maximal erreichbare Geschwindigkeit unter Laborbedingungen. Die meisten aktuellen Router unterstützen den AC-Standard, erreichen aber „nur“ rund 1.300 Megabit pro Sekunde.

Größere Frequenzbänder und mehrere Antennen

Der inzwischen recht weit verbreitete Standard kann vor allem wegen zwei Funktionen so viel schneller sein. Am wichtigsten ist die größere Bandbreite im Funknetz. Während ältere WLAN-Standards meist 20 Megahertz breite Frequenzbänder nutzten, skaliert 802.11ac auf 80 und manchmal sogar 160 Megahertz hoch. Ein einzelner Kanal kann bis zu 867 Megabit übertragen.

Durch die MIMO-Technologie, die mehrere Funkverbindungen bündelt, steigt die maximal mögliche Datenrate weiter. Bei jeweils drei Empfangs- und Sendeantennen liegt die Geschwindigkeit bei 80 Megahertz breiten Funkbändern bei 1.300 Megabit.

Beamforming und Multiplexing

Zwei Technologien ermöglichen es bei WLAN-ac erstmals, noch genauer und schneller zu senden und empfangen. Das sogenannte Beamforming beschreibt eine Möglichkeit, Funksignale zielgerichteter zu übertragen. Ein Antennensystem sucht je nach Empfangsstärke die beste Antenne heraus und sendet die Daten exklusiv über die besten Antennen. Du genießt dadurch kleinstmögliche Informationsverluste. Gleichzeitig bekommst Du eine größere Empfangsstärke. Das macht sich vor allem bemerkbar, wenn mehrere Nutzer im gleichen WLAN-Netzwerk arbeiten.

Multiplexing wird eingesetzt, um mehrere Datenströme parallel zu übertragen. Durch verschiedene Antennen werden unterschiedliche Daten versendet. Das bringt einen erheblichen Performanceschub. Die Geschwindigkeit lässt sich fast linear skalieren: Wenn Du bei einer Antenne 500 Megabit empfangen würdest, kämen bei zwei eingesetzten Antennen fast volle 1.000 Megabit an.

Asus bietet schnellsten Router

Der derzeit schnellste WLAN-ad-Router schafft übrigens 5.300 Megabit: Der Asus RT-AC5300 nutzt insgesamt acht Antennen, um 4.000 Megabit via 5 Gigahertz und 1.000 Megabit über 2,4 Gigahertz zu versenden. Für die theoretisch maximale Datenrate benötigt der schon sehr fremdartig aussehende Router noch mehr Antennen als bisher. Limitierender Faktor wird aber hier nicht der Router sein, sondern vielmehr die Empfangsgeräte: Kein Smartphone nutzt 8 WLAN-Antennen, alleine der Platzbedarf wäre zu groß. So fixe Router sind vielmehr dafür geeignet, in Deinem Heimnetzwerk problemlos zwei Dutzend Smartphones, Smart Home-Geräte und Laptops mit Internet zu versorgen.

Asus RT-AC5300Quelle: Asus
Der Asus RT-AC5300 schafft 5.300 Megabit und nutzt insgesamt acht Antennen.

Zukunft: 60 GHz für 8k-Videos

Schon in naher Zukunft kommt ein zusätzlicher WLAN-Standard zu den bereits genutzten Protokollen dazu: 802.11ad funkt auf 60 Gigahertz. Dadurch sinkt die Reichweite des WLAN-Netzwerkes enorm, nur rund 10 Meter sind mit dem Standard machbar. Allerdings ist die Vernetzung des ganzen Hauses nicht Sinn des 60-GHz-WLAN. Vielmehr soll die Verknüpfung einzelner Geräte im Raum einfacher gestaltet werden. Dein Smartphone soll bald über den ad-Standard verlustfreies Videomaterial an den Smart-TV senden können, damit Du beispielsweise keinen zusätzlichen HDMI-Dongle mehr benötigst.

Bis jetzt kommt 802.11ad nicht im Massenmarkt zum Einsatz. Nur wenige spezielle Anwendungen nutzen die neue Technik schon: Etwa drahtlose VR-Brillen. Der Hersteller TPCast setzt 60-GHz-Router ein, um latenzfreie Virtual Reality-Erfahrungen bieten zu können. Das klappt noch nicht ideal. Aber: Der Standard wird laufend weiterentwickelt und bis zur Markteinführung lassen sich Probleme noch ausmerzen.

Schneller als im Rechenzentrum

Es gibt erste WLAN-Router, die den 60 GHz-Standard bereits unterstützen. Jedoch ist der Einsatz eher experimentell. Der TP-Link Talon AD7200 transferiert bis zu 4,6 Gigabit via 60 GHz. Für den Empfang des schnellen Funksignals würdest Du derzeit zusätzlich eine WLAN-Netzwerkkarte benötigen. Weder Laptops noch Smartphones unterstützen schon WLAN-ad.

TP-Link Talon AD7200Quelle: TP-Link
Der TP-Link Talon AD7200 transferiert bis zu 4,6 Gigabit via 60 GHz.

In Kombination mit den anderen WLAN-Standards lassen sich zukünftig mehr als 10 Gigabit pro Sekunde übertragen. Das schaffen bisher fast nur Router und Switches in Datencentern, die Glasfaserkabel nutzen. Mit so hohen Transfergeschwindigkeiten sind so gut wie alle Dateien in Windeseile von Punkt A zu B „gebeamt“.

Mit Sicherheit sind Dir auf Deinem Smartphone auch schon einmal die Buchstaben LTE, 4G, Edge, 3G oder HSPA+ begegnet. Wie sich diese Funktechnologien unterscheiden haben wir für Dich in einem separaten Artikel zusammengefasst.