Gigabit-WLAN mit 802.11ac

Bei WLAN-Standards kommt es auf die Buchstaben an. Aktuelle Router, Smartphones und Notebooks verwenden den n-Standard. Damit sind in der Praxis Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 120 MBit/s möglich. Inzwischen gibt es die ersten Router mit dem schnelleren Standard 802.11ac. Er verspricht Datenraten im Gigabit-Bereich.

Der Artikel zeigt, wie schnell Gigabit-WLAN wirklich ist, stellt die Geräte vor und beantwortet die Frage, ob sich die Anschaffung bereits lohnt.

Die folgenden Abschnitte beschreiben, was 802.11ac ist und was der Standard bringt.

802.11ac ist der zukünftige WLAN-Standard und der Nachfolger von 802.11n. Der Standard soll 2013 endgültig verabschiedet werden. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit wird 802.11ac auch als Gigabit-WLAN bezeichnet.

Der Standard legt neben unzähligen Details etwa die Funkfrequenz und die Kanalbreite fest. Anders als der n-Standard funkt das Gigabit-WLAN ausschließlich im 5-GHz-Frequenzband. Die meisten bisherigen Gegenstellen wie Smartphone und Notebook verwenden hingegen das 2,4-GHz-Frequenzband.

WLAN nach dem n-Standard hat eine Kanalbandbreite von 40 MHz, während das Gigabit-WLAN 80 MHz oder 160 MHz verwendet. Eine größere Bandbreite bedeutet mehr Geschwindigkeit.

In Sachen Sicherheit hat sich nichts verändert: Gigabit-WLAN beherrscht die gleichen Sicherheitsfunktionen wie die bisherigen Standards. So unterstützt Gigabit-WLAN etwa den sicheren Verschlüsselungs-Algorithmus WPA2.

Theoretisch schafft das Gigabit-WLAN Übertragungsraten bis zu 6,93 GBit/s, also fast 1 GByte pro Sekunde. Das bisher schnellste WLAN 802.11n schafft theoretisch 600 MBit/s, das sind 75 MByte pro Sekunde. Aber zwischen Theorie und Praxis klaffen Welten.

Maßgeblich für die Geschwindigkeit ist die Anzahl der Antennen. Für die maximale Datenübertragungsrate würde ein Gigabit-WLAN-Router acht Antennen benötigen, ein n-Router vier.

Die Router haben aber höchstens drei Antennen. Damit schaffen die nach dem 802.11ac-Standard arbeitenden Router derzeit immerhin 1300 MBit/s gegenüber 450 MBit/s des n-Standards, also fast die dreifache Geschwindigkeit (siehe dazu Infografik „WLAN-Standards“).

Aber auch dies sind theoretische Werte. In der Praxis lassen sich mit n-Geräten bis zu 120 MBit/s erreichen, während ac-Geräte in der ersten Ausbaustufe etwa 400 MBit/s schaffen. Die Datenübertragungsraten von Gigabit-WLAN werden aber in Zukunft durch technische Weiterentwicklungen deutlich ansteigen.

Zum Vergleich: Der erste WLAN-Standard aus dem Jahr 1997 hatte eine theoretische Maximalgeschwindigkeit von lediglich 2 MBit/s.

Für die Reichweite spielt die Frequenz eine entscheidende Rolle. Je höher die Frequenz, desto kleiner ist die Wellenlänge. Eine kleinere Wellenlänge bedeutet eine geringere Reichweite.

Eigentlich müsste also Gigabit-WLAN eine geringere Reichweite haben als 802.11n, da es mit einer höheren Frequenz arbeitet, nämlich mit 5 GHz gegenüber 2,4 GHz.

Nun könnten die Hersteller einfach die Sendeleistung erhöhen, aber hier hat der Gesetzgeber enge Grenzen gesetzt. In Deutschland sind etwa auf dem 2,4-GHz-Band maximal 100 Milliwatt erlaubt, in den USA hingegen 1 Watt. Um den Reichweitenverlust auszugleichen, verwendet Gigabit-WLAN stattdessen eine Technik namens Beamforming. WLAN-Antennen arbeiten als Rundstrahler. Das bedeutet, sie funken in jede Richtung gleich stark. Mit Beamforming erkennen sie, wo sich die Zielgeräte ungefähr befinden, und verstärken das Signal in diese Richtung. Dadurch hat Gigabit-WLAN gegenüber den Vorgängerstandards sogar eine größere Reichweite, obwohl es die höhere Frequenz benutzt.

Bei größeren Entfernungen hat Gigabit-WLAN den deutlichsten Geschwindigkeitsvorteil gegenüber 802.11n. Das bedeutet, wenn Router und Gegenstelle direkt nebeneinander stehen, dann fällt der Geschwindigkeitsunterschied sehr viel geringer aus, als wenn Router und Gegenstelle 30 Meter auseinander stehen.

Es gibt bereits WLAN-Router von den Herstellern Asus, Buffalo, D-Link und Netgear. Belkin, Cisco, Edimax und Trendnet wollen in den kommenden Monaten folgen. Von AVM gibt es noch keine Informationen.

Die folgenden Abschnitte stellen einige der bereits verfügbaren Geräte vor und erklären die Probleme, die mit Gigabit-WLAN noch verbunden sind.

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Derzeit sind mehrere Gigabit-Router auf dem Markt, die auf der gleichen Hardware basieren: dem Broadcom-Prozessor BCM4706 und den beiden WLAN-Chips BCM 4331 und BCM 4360. Aufgrund der unterschiedlichen Firmware verhalten sie sich aber nicht identisch.

Der Router RT-AC66U von Asus hat als einziger externe Antennen und dadurch einen kleinen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber den drei Mitbewerbern (160 Euro, www.asus.de).

Buffalo bringt neben dem Router WZR-D1800H (100 Euro, www.buffalo-technology.com) auch gleich eine passende Bridge auf den Markt . Sie heißt WLI-H4-D1300 und wird vom Router über Gigabit-WLAN versorgt. Eine Bridge ist im Prinzip ein Router mit weniger Funktionen. Sie erweitert ein bestehendes Netzwerk.

Der D-Link-Router DIR-865L hat als Besonderheit eine IPv6-Firewall (155 Euro, www.dlink.de). Damit lassen sich alle IPv6-Verbindungen außerhalb des Heimnetzes abweisen.

Von Netgear gibt es den Router R6300 (140 Euro, www.netgear.de). Er glänzt mit dem einfachen und benutzerfreundlichen Webinterface Netgear Genie.

Alle genannten Router sind Dualband-Router. Das bedeutet, sie funken im 5-GHz-Frequenzband und im 2,4-GHz-Frequenzband.

Entsprechend sind auch zwei WLAN-Chips verbaut. Sie unterstützen somit auch alle Gegenstellen wie Smartphones, Tablet-PCs und Notebooks, die den n- oder den g-Standard verwenden. Beide Frequenzbänder lassen sich parallel nutzen.

Die bisher verfügbaren Gigabit-Router haben noch einige technische Unzulänglichkeiten. Das führt dazu, dass sie das Potenzial von 802.11ac bei Weitem noch nicht ausreizen.

So nutzen die Geräte lediglich einen 80 MHz breiten Funkkanal. Das halbiert die Geschwindigkeit gegenüber einem 160 MHz breiten Funkkanal, den der Standard eigentlich ermöglicht. Mit 160 MHz wären somit theoretisch Geschwindigkeiten bis 2600 MBit/s möglich. Selbst die Praxisraten wären dann echtes Gigabit-WLAN.

Zudem verwenden alle Router die Kanäle 36 bis 48, wobei in Deutschland die Kanäle 36 bis 64 und 100 bis 140 zur Verfügung stehen. Damit kommen Sie dann leicht mit dem WLAN des Nachbarn ins Gehege, der ja zwangsweise die gleichen Kanäle benutzt. Das senkt den Datendurchsatz.

Auch beherrschen die aktuellen Router kein DFS. Das steht für Dynamic Frequency Selection und ist ein Mechanismus, bei dem der Router automatisch Kanalwechsel vornehmen kann. Gleiches gilt für TFC (Transmit Power Control). Damit lässt sich die Sendeleistung abhängig vom Bedarf regulieren. Bleibt zu hoffen, dass neue Firmware-Versionen all diese Mängel bald beheben.

Die ersten Gigabit-Router sind da, aber auf der Client-Seite sieht es mau aus. Da 802.11ac nur im 5-GHz-Frequenzband arbeitet, müssen auch die Gegenstellen wie Notebooks, Tablet-PCs oder Smartphones dafür ausgelegt sein. Derzeit gibt kaum Notebooks, Smartphones oder andere Geräte, die 802.11ac unterstützen. Das wird sich erst im Laufe des Jahres 2013 ändern. Apple hat beispielsweise angekündigt, Macbooks mit dem neuen WLAN-Standard 2013 auszuliefern. Das gerade erst erschienene Samsung Galaxy S4 unterstützt bereits 802.11ac und Asus hat auf der MWC 2013 Geräte mit 802.11ac-WLAN angekündigt.

Als Behelfslösung können USB-Adapter dienen, beispielsweise der Netgear A6200-100PES (60 Euro, www.netgear.de). Ein solcher Adapter versorgt etwa ein Notebook mit Gigabit-WLAN.

Alternativ lässt sich ein zweiter ac-Router als Bridge verwenden, aber diese Lösung ist teuer. Dabei werden die Endgeräte jeweils am Router per LAN-Kabel oder WLAN-n mit Daten versorgt, während die Übertragung von Router zu Bridge via Gigabit-WLAN erfolgt. An der Bridge wiederum hängen die Geräte per LAN. So könnte ein Szenario aussehen: Im Arbeitszimmer steht ein ac-Router und versorgt die Clients wie PC, Smartphone und NAS per WLAN-n und LAN-Kabel. Im Wohnzimmer steht eine Bridge, die Daten vom Router mit Gigabit-Tempo erhält. An der Bridge wiederum hängt etwa der Fernseher oder ein Receiver.

Noch lohnt sich der Umstieg auf Gigabit-WLAN nicht. Das liegt schlicht daran, dass es kaum Clients gibt. Außerdem ist die erste Generation der Gigabit-Router noch nicht ausgereift. Sie liefern in der Praxis Datenübertragungsraten von etwa 400 MBit/s. Mit Gigabit hat das nichts zu tun. Es empfiehlt sich also, auf die zweite Generation von WLAN-Routern zu warten.

Erst wenn mehr Notebooks, Tablet-PCs oder Smartphones auf den Markt kommen, die 802.11ac unterstützen, lohnt sich die Anschaffung eines Gigabit-Routers. Die entsprechenden Clients müssen Sie dann aber auch noch kaufen. So vergehen vermutlich noch Jahre, bis Ihr komplettes Heimnetz Gigabit-fähig ist.

Die einzige sinnvolle Anwendung ist derzeit, Daten schnell von einem Zimmer in ein anderes zu funken. Dafür brauchen Sie aber zwei Gigabit-Router, von denen einer als Bridge fungiert. Das ist kostspielig.

Was Sie ebenfalls im Hinterkopf behalten sollten: Das Limitierende ist in aller Regel nicht das WLAN zu Hause, sondern der DSL-Zugang. Bei einem 16.000er-Anschluss haben Sie theoretisch 16 MBit/s. Selbst mit 802.11g erreichen Sie aber schon 54 MBit/s.

Der Nachfolger von 802.11ac ist bereits in der Entwicklung. Er heißt 802.11ad und arbeitet im 60-GHz-Frequenzband. WLAN 802.11ad soll auf kurze Distanz theoretisch Geschwindigkeiten von 7 GBit/s erreichen.

Allerdings ist die Reichweite auf ein Zimmer begrenzt, da die Funksignale bei dieser hohen Frequenz nicht mehr durch Wände gehen. Erste Geräte sollen im Lauf des Jahres 2014 auf den Markt kommen.