Technische Kniffe beim Gigabit-WLAN
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Feinere Schritte
Wie seine Vorgänger 11a, 11g und 11n sowie etliche andere Digitalfunksysteme – etwa DVB-S/T oder Tetra – verwendet 11ac das Übertragungsverfahren OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Es nutzt mit zahlreichen, individuell modulierten Subträgern das Funkspektrum besonders effizient.
Im zweiten Kniff zur Durchsatzsteigerung führt 11ac mit QAM256 (Quadratur-Amplituden-Modulation mit 256 Stufen, auch als 256QAM bezeichnet) nun eine höherwertigere Modulation ein. QAM256 transportiert pro Übertragungsschritt 8 Bit, während die bei 11n maximal verwendetete QAM64 lediglich 6 Bit trägt. Da die Schrittrate konstant bleibt, steigt der Durchsatz mit QAM256 also um 33 Prozent.
Je nach Signalqualität verwendet 11ac wie seine Vorgänger eines von mehreren Kodierschemata (MCS, Modulation and Coding Scheme): Die robusteste Version MCS 0 transportiert 6,5 MBit/s brutto, wenn man einen räumlichen Datenstrom über einen 20-MHz-Kanal bei regulärem Guard-Intervall (GI, zeitlicher Schutzabstand zwischen WLAN-Frames) von 800 µs schickt.
Mit breiteren Kanälen, verkürztem GI und – bei hinreichend guter Funkverbindung – höheren MCS bis 7 klettert wie bisher die Bruttorate. Gegenüber 11n kommen nun mit MCS 8 und 9 zwei neue MCS-Stufen hinzu, die bei exzellenter Funkverbindung QAM256 anwenden. Dann liegt der maximale Bruttodurchsatz für einen MIMO-Stream bei 866,7 MBit/s.
Wer nun für ein 11ac-System mit drei MIMO-Streams vom aktuell schnellsten 11n-WLAN mit 450 MBit/s brutto hochrechnet, kommt durch den doppelt breiten Funkkanal und die 8/6 Bit/Schritt von QAM256 zu QAM64 nur auf 1200 MBit/s. Die restlichen 100 MBit/s gewinnt 11ac, weil es weniger der keine Daten tragenden OFDM-Pilottöne verwendet (8 statt hochgerechneter 12). So kann 11ac auf seinem 80-MHz-Kanal mit 234 Datenträgern etwas mehr als das Doppelte von 11n (108 Träger) nutzen.
Massiver parallel
Als dritten Schritt für höhere Datenraten sieht 802.11ac bis zu acht MIMO-Streams vor statt maximal vier wie bei 802.11n. Allerdings werden wahrscheinlich kaum Geräte auf den Markt kommen, die mehr als drei oder vier Streams nutzen.
Schon bei 11n sind 4-Stream-Geräte eine Rarität, weil der relative Durchsatzgewinn (3/2: +50 Prozent, 4/3: +33 Prozent, 5/4: +25 Prozent) bei jedem weiteren MIMO-Stream sinkt, während der Hardware-Aufwand (Sender/Empfänger-Bausteine, Antennen) linear steigt.
Obendrein klettert auch der Rechenaufwand zur Signaltrennung, und das ungünstigerweise sogar im Quadrat der Stream-Anzahl, was zunehmend potentere Rechenkerne bedingt und damit tendenziell mehr Energieumsatz im WLAN-Chip nach sich zieht.
