Seite 7: Breitere Kanäle

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Als die Arbeitsgruppe 11n für den nächstschnelleren WLAN-Standard eingerichtet wurde, gab es zwei Ansätze. Vor allem der WLAN-Chiphersteller Atheros propagierte und implementierte auch schon das so genannte Channel Bonding. Ein regulärer 11g-Funkkanal belegt einen Frequenzblock von rund 20 MHz. Atheros' einfache Formel lautet: Greife ich mir einen doppelt breiten Kanal, kann ich auch doppelt so viel Daten pro Zeit übertragen. Das funktioniert in der Praxis auch erklecklich gut.

WLAN-Kanalzuordnung im 2,4-GHz-Band
Kanalnummer	Mittenfrequenz [MHz]	Bereich [MHz]
1	2412	2401-2423
2	2417	2406-2428
3	2422	2411-2433
4	2427	2416-2438
5	2432	2421-2443
6	2437	2426-2448
7	2442	2431-2453
8	2447	2436-2458
9	2452	2441-2463
10	2457	2446-2468
11	2462	2451-2473
12	2467	2456-2478 (nur EU)
13	2472	2461-2483 (nur EU)

Verdreifacht man das benutzte Funkspektrum, wären auch schon die geforderten 100 MBit/s erreicht. Eine einfache Rechnung zeigt allerdings den Pferdefuß dieser Technik. In Europa ist im 2,4-GHz-Band, wo sich WLANs nach 802.11b und 802.11g tummeln, ein Block von 2400 MHz bis 2483 MHz für die Benutzung freigegeben. Die USA und Japan sind etwas restriktiver und geben nur 62 MHz frei.

Wegen der Überlappung kann man im gleichen Zimmer also drei WLANs ohne Störungen parallel betreiben (Kanal 1, 7, 13). Setzt man Channel Bonding ein, so verdoppelt sich die benötigte Bandbreite. Die legal nutzbaren Kanäle liegen dann zwischen 3 und 11, womit noch zwei WLANs parallel betreibbar wären. Um Problemen aus dem Weg zu gehen, legt Atheros beim Einsatz von Channel Bonding die Basisstation fest auf Kanal 6. Benutzt der Nachbar ebenfalls diese Frequenz, sind Störungen unausweichlich. Auch das systematische Abdecken eines größeren Bürogebäudes durch mehrere APs auf unterschiedlichen Kanälen ist so nicht möglich. Channel Bonding ist demnach eine egoistische Angelegenheit.

Bei 802.11a sind 40-MHz-Kanäle nicht ganz so kritisch, weil im 5-GHz-Band erheblich mehr Platz zur Verfügung steht. Dennoch könnte es auch dort bei der automatischen Kanalwahl (DFS, Dynamic Frequency Selection nach 802.11h) Probleme bereiten, weil es unbedingt zwei nebeneinander liegende Kanäle braucht.

Erfolgversprechender ist der parallelisierende Multiple-Input-Multiple-Output-Ansatz (MIMO). MIMO sendet zur gleichen Zeit über die gleichen Frequenzen mit mehreren Antennen, und zwar so, dass sich die einzelnen Übertragungen nicht stören.

Bei ausgeprägter Mehrwegeausbreitung, also hauptsächlich innerhalb von Gebäuden, erlaubt MIMO die Kapazität des Funkmediums theoretisch linear mit der Anzahl der Sender zu erhöhen: Doppelt so viele Sender bedeuten auch doppelt so viel Bandbreite. In der Praxis gibt es Verluste, weil das Auseinanderfieseln der Einzelsignale auf Empfängerseite nie hundertprozentig klappt. Innerhalb von Gebäuden erreicht man typischerweise eine Vervielfachung um 0,7×N, wobei N die Anzahl der parallel im Funkkanal laufenden Datenströme angibt. Ein 3×3-MIMO-System würde also das 2,1-fache eines gewöhnlichen WLANs erreichen.

MIMO ist die Kerntechnik des jetzt aktuell werdenden WLAN-Standards 802.11n, der zurzeit noch als Entwurf (Draft) läuft. Innerhalb der 11n-Arbeitsgruppe wurde bald klar, dass man auch die Effizienz des Medienzugriffsverfahrens steigern muss, damit vom MIMO-Turbo mehr Schub übrig bleibt. Als erste Maßnahme verkürzt 802.11n die Pause zwischen Paketen, die mittels Block ACK gesendet werden. Da hierbei nicht zwischen Senden und Empfangen umgeschaltet wird, gilt eine verkürzte Wartezeit von zwei Mikrosekunden (Reduced Interframe Space, RIFS).

Hilfreicher ist aber die oben erwähnte Packet Aggregation. 802.11n bietet zwei Arten: Einmal kann schon am Eingang zur MAC-Schicht zusammengefasst werden (A-MPDU) oder erst am Ausgang, wenn das Datenpaket zum Funkteil geht (A-MSDU). Weiterhin erlaubt 802.11n einer Station, Teile ihrer TXOP für Datenübertragung in umgekehrter Richtung abzutreten. Insbesondere bei TCP-Verkehr, bei dem die Bestätigung in höheren Schichten erfolgt, wirft das Effizienzgewinne ab. (ea/c't) (ea)