Der Vorteil von 5 GHz WLAN

2,4 GHz WLAN und 5 GHz WLAN im Vergleich

Vor- und Nachteile von 2,4 GHz WLAN (WiFi)

Schwankende Datenraten oder sogar Verbindungsausfälle des WLAN-Netzes treten in dicht besiedelten Gebieten immer wieder auf. Das Problem wird durch zu viele Störungen von anderen drahtlosen Netzwerken verursacht, die auf der gleichen Frequenz arbeiten. Im 2,4 GHz-Bereich stehen 13 verschiedene Kanäle zur Verfügung, aber nur drei davon sind überlappungsfrei und können daher störungsfrei genutzt werden. Je mehr Verkehr im 2,4-GHz-Bereich vorhanden ist, desto häufiger kommt es zu Kollisionen und desto mehr nimmt die Datenrate und Zuverlässigkeit ab.

Der Vorteil von 2,4-GHz-Netzen ist die (theoretisch) höhere Reichweite und die Kompatibilität mit älteren Endgeräten, die 5 GHz nicht unterstützen.

Kanalverteilung

Ein Unterschied zwischen 2,4 und 5 GHz WLAN sind die Amzahl der verfügbaren, überlappungsfreien Funkkanäle. Der stark zunehmende Einsatz der drahtlosen Technologie führt in vielen Bereichen zu einer erheblichen Anzahl von individuellen Funknetzen. Dies bedeutet vor allem in datenintensiven Anwendungsbereichen deutlich spürbare Störungen. Vor allem in Ballungsräumen sind die räumlichen Distanzen (ca. 30 – 40 m) zwischen den WLAN Access Points nicht gegeben.

Überlappungsfreie Kanäle im 2,4 GHz Band mit 802.11b/g/n

2.4 GHz WiFi Channel Distribution

  • 20 MHz-Kanäle: Die Kanäle 1, 6, 11 sind überlappungsfrei und können ohne gegenseitige Beeinflussung betrieben werden.
  • 40-MHz-Kanäle: Bei 40 MHz Kanalbandbreite sind die Kanäle 3+ und 11- nahezu überlappungsfrei und können ohne gegenseitige Beeinflussung betrieben werden.
  • Im Mischbetrieb von 802.11b/g und 802.11n wird deutlich, dass eine überlappungsfreie Nutzung kaum möglich ist.

Vorteile von 2,4 GHz WLAN

  • Bessere Durchdringung der Wände im Vergleich zu höheren Frequenzen z.B. 5 GHz
  • Kompatibilität mit älteren und einfacheren Geräten
  • Höhere Reichweite bei gleicher Sendeleistung im Vergleich zu 5 GHz WLAN

Nachteile von 2,4 GHz WLAN

  • Maximal drei überlappungsfreie Kanäle
  • Viele andere Technologien nutzen ebenfalls 2,4 GHz (z.B. Bluetooth oder Zigbee für die Heimautomation)
  • Maximal 100 mW Sendeleistung im Vergleich zu 1000 mW bei 5 GHz WLAN

Vor- und Nachteile von 5 GHz WLAN

5 GHz WiFi Channel Distribution

Mit IEEE 802.11a/h (20 MHz Bandbreite) stehen insgesamt 19 nicht überlappende Kanäle im 5 GHz-Spektrum zur Verfügung. Die Kanäle 120, 124 und 128 sind jedoch nur mit starken Einschränkungen nutzbar (Wetterradarkanäle).

Es ist also klar, dass ein größeres Frequenzband mehr Platz für parallele Funknetze bringt. Im 5 GHz-Bereich mit 20 MHz Kanalbreite bedeutet dies: 19 Kanäle ohne Überlappung. Zudem sind viele alte WLAN-Geräte nicht für 5 GHz ausgelegt. Das bedeutet, dass es in diesem Bereich derzeit weniger Teilnehmer gibt, die sich die Kanäle teilen müssen.

Voraussetzung für die Nutzung der oberen Kanäle bei 5 GHz ist die Funktion der automatischen Frequenzwahl (DFS) und der Sendeleistungsregelung (TPC), um reservierte Frequenzen zu umgehen und öffentliche Geräte (z.B. Wetterradar) nicht zu stören.

Zusätzliche Verbesserungen im 5 GHz-Bereich

5 GHz WiFi with IEEE 802.11n and 40 MHz Channel Width

Mit IEEE 802.11n (40 MHz Bandbreite) stehen insgesamt 9 sich nicht überlappende Kanäle zur Verfügung. Die Kanäle 116+ und 124+ sind jedoch nur mit starken Einschränkungen nutzbar (Wetterradarkanäle).

Zur Erhöhung der Datenrate ist es möglich, größere Kanalbandbreiten zu wählen, z.B. bietet IEEE 802.11n eine Kanalbreite von 20 MHz (Übertragungsrate bis zu 288 Mbit/s) oder 40 MHz (Übertragungsrate bis zu 600 Mbit/s). Der noch neuere IEEE 802.11ac oder der WiFi 6-Standard können sogar 80 und 160 MHz bündeln.

Hohe Kanalbandbreiten bedeutet weniger Platz für überlappungsfreie Kanäle im 5 GHzFrequenzbereich, dafür aber eine hohe Datenrate. Somit können Datenpakete schneller „verarbeitet“ werden. Der gesamte Datenaustausch wird dadurch verkürzt, und der Router kann mehr Übertragungen in der gleichen Zeit bewältigen.

Breitere Straße = weniger Staus während der „Rushhour“.

Moderne Geräte verwenden die MIMO-Antennentechnologie (Multiple Input, Multiple Output). Diese ermöglicht mehrere Verbindungen gleichzeitig. Analog beschrieben:

breitere Straße (Funkkanal) und zusätzliche Straßen (Antennen)

Überlappungsfreie Kanäle im 5 GHz Bereich bei 802.11a/h/n

5 GHz WiFi mixed operation of IEEE 802.11a h n

Im Mischbetrieb von 802.11a/h und 802.11n-Netzwerken ist eine überlappungsfreie Nutzung auch unter Berücksichtigung von Wetterradarkanälen möglich.

Darüber hinaus ist auch bei Mischbetrieb von z.B. den Standards IEEE 802.11a/h und IEEE 802.11n ein weitgehend überlappungsfreier Betrieb möglich. Moderne Router können bei 2,4 und 5 GHz arbeiten. Damit stehen dann insgesamt 527 MHz (abzüglich reservierter Frequenzen) für die Verteilung unterschiedlich breiter Kanäle zur Verfügung.

Den vergleichsweise kurzen Wellenlängen und den damit verbundenen geringen Reichweiten wirken die Funkstandards im 5 GHz-Bereich mit mehr Sendeleistung entgegen. Daher die verbindliche Regelung (TPC).

Vorteile von 5 GHz WLAN

  • Bis zu 19 nicht überlappende Kanäle im Vergleich zu 3 im 2,4-GHz-Band
  • Höhere Sendeleistung mit bis zu 1000 mW
  • Weniger Teilnehmer und andere Technologien im 5-GHz-Band

Nachteile von 5 GHz WLAN

  • Nicht kompatibel mit älteren Access Points und älteren, sowie einfacheren Endgeräten
  • Höhere Frequenz, dadurch geringere Durchdringung der Wände

 

 

 

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