WLAN erklärt: So erreichen Funknetzwerke Gigabit-Datenraten
Funknetze wie WLAN haben es erst möglich gemacht, dass Computer uns heute alltäglich umgeben. Sie zogen in immer mehr Geräte ein, gleichzeitig stieg die mögliche Datenrate rasant. In diesem Artikel betrachten wir, wie Datenraten von mehreren GBit/s per Funk erreicht werden – und wie das störanfällige Signal gegen Fehler geschützt wird. Anschauungsobjekt ist der WLAN-Standard IEEE 802.11, dessen Grundlagen wir bereits beschrieben haben .
Aber zuerst einmal zur Datenrate. Sie lässt sich am einfachsten erhöhen, indem man in einem größeren Frequenzbereich sendet, also mit mehr Bandbreite. Die meisten WLAN-Geräte senden und empfangen auf Kanälen mit 20 Megahertz (MHz) Bandbreite. Der Standard IEEE 802.11 sieht auch Bandbreiten von 5 und 10 MHz vor, sie werden aber kaum genutzt. Mit der Standarderweiterung 802.11n wurde die Möglichkeit geschaffen, zwei Kanäle zusammenzufassen.
Damit lässt sich die Datenrate mehr als verdoppeln. Die beiden Kanäle müssen nebeneinander liegen, weshalb mehr Trägerfrequenzen genutzt werden können. An den Rändern des für die Übertragung genutzten Kanals dürfen einige Träger nicht genutzt werden, sie könnten Sender auf den benachbarten Kanälen stören. Nutzt jedoch ein Sender zwei nebeneinanderliegende Kanäle, stören diese einander nicht. Der Grund hierfür liegt in der Orthogonalität der Einzelträger – sie beeinflussen sich gegenseitig nicht, da kein Träger Leistung auf der Frequenz eines anderen erzeugt.
Im 2,4-GHz-Band ist es eng
Wer viele Nachbarn hat, profitiert von der oben beschriebenen Kanalbündelung allerdings wenig – zumindest im 2,4-GHz-Band. Dessen Nutzung durch 802.11b/g machte WLAN populär, allerdings stehen hier in Europa nur 13 Kanäle zur Verfügung. Das klingt zwar nach viel, jedoch sind sie nur 5 MHz breit – da WLAN mit 20 MHz Bandbreite funkt, stehen effektiv nur vier Kanäle zur Verfügung.
Die sind schnell belegt und dass zwei nebeneinanderliegende Kanäle gleichzeitig frei sind, wird zur Glückssache, zumal es immer dieselben sein müssen. Ein Access Point kann sie nicht nach Belieben wechseln, sonst müssten sich alle Geräte neu verbinden. Im 5-GHz-Bereich hingegen steht wesentlich mehr Bandbreite zur Verfügung, ganze 19 Kanäle mit 20 MHz Bandbreite können genutzt werden.
Daher unterstützen viele Geräte seit Standardrevision 802.11n beide Frequenzbänder. Aufgrund der großen nutzbaren Bandbreite ist eine erfolgreiche Kanalbündelung im 5-GHz-Band wesentlich aussichtsreicher. Ein Sender muss nämlich für alle Kanäle, die er bündeln möchte, sicherstellen, dass sie gerade nicht genutzt werden. Ist einer der zu nutzenden Kanäle belegt, muss der Sender warten, und eine Kollision in einem Kanal zerstört die gesamte Nachricht.
Zwei Kanäle sind gut, aber da geht noch mehr
Mit mehr Bandbreite lässt sich die Datenrate also ziemlich einfach steigern. Die Hardware wird etwas aufwendiger, aber dank stetiger Verkleinerung kaum teurer. Daher sind seit 802.11ac bis zu acht Kanäle kombinierbar. Sie müssen nicht mehr komplett zusammenhängen, sondern können auch als 4+4-Kombination realisiert werden. Das ist sinnvoll, da die 19 Kanäle in zwei Blöcken mit einer nicht nutzbaren Lücke liegen. Kann aus beiden gewählt werden, steigt die Chance, nutzbare Bereiche zu finden.
Mit dem 6-GHz-Band, das ab Wi-Fi 6E unterstützt wird, kommen in Europa noch einmal 24 Kanäle mit je 20 MHz Bandbreite hinzu. Zudem können mit der be-Erweiterung alias Wi-Fi 7 bis zu 16 Kanäle gebündelt werden. Auch wird es erstmals möglich, mehrere Frequenzbänder gleichzeitig zu nutzen, was als Multi-Link-Operation (MLO) bezeichnet wird.
Warum die vielen Antennen?
Eine besonders auffällige Veränderung zeigen die Access Points und Router: Sie bekamen mit der Zeit immer mehr Antennen. Router mit einer einzigen Antenne sind selten geworden, Spitzenmodelle bestehen aus einem regelrechten Antennenwald. Die kurze Antwort auf die Frage nach ihrem Sinn: Sie verbessern die Übertragungsleistung, indem die räumliche Dimension zusätzlich zu Frequenz, Modulation und Zeit genutzt wird. Häufig hat jedes Frequenzband eigene Antennen.
Um die räumliche Dimension zu nutzen, gibt es mehrere Ansätze. Bei allen bekommt der Übertragungskanal, den wir bislang nicht genauer betrachtet haben, eine zentrale Bedeutung. Denn beim Empfänger kommt nicht exakt das an, was gesendet wurde, sondern eine verzerrte Version davon. Jeder Einzelträger wird grundsätzlich unterschiedlich verzerrt – das ignorieren wir erst einmal.
Ein wichtiger Grund für die Verzerrungen ist die Mehrwegeausbreitung(öffnet im neuen Fenster) . Sie entsteht dadurch, dass die Senderantenne nicht zielgenau auf den Empfänger strahlt. Signalanteile, die nicht auf den Empfänger gerichtet sind, können ihn durch Reflexion indirekt erreichen, wie auf dem Bild unten dargestellt. Dabei legen sie eine längere Strecke zurück als die Komponente, die den Empfänger auf direktem Weg erreicht. So wird dort das Signal mit einer zeitverzögerten und eventuell phasenverschobenen Kopie überlagert.
Jede Antenne ist anders
Verfügt der Empfänger über mehrere, räumlich getrennte Antennen, (N Rx ), überlagern sich die einzelnen Signalpfade an jeder unterschiedlich. Nehmen wir vereinfacht an, die Auswirkung der Überlagerung der Signalpfade ließe sich mit einem komplexen Koeffizienten beschreiben. Dann existiert für jede Antenne ein solcher Koeffizient, der das eingehende Signal in Abhängigkeit vom gesendeten beschreibt.
Der Sender soll nun ebenfalls über mehrere Antennen (N Tx ) verfügen. Sie senden unterschiedliche Signale aus, welche die Empfangsantennen auf unterschiedlichen Wegen – mit jeweils einem eigenen Koeffizienten – erreichen. Jede Empfangsantenne erreicht also eine Mischung aus N Tx verschiedenen Signalen, dies zeigt das Bild ganz unten. Die Koeffizienten können übersichtlich zur sogenannten Kanalmatrix H(öffnet im neuen Fenster) zusammengefasst werden. Da der Kanal mehrere Ein- und Ausgänge hat (Sender- und Empfängerantennen) wird das System als Multiple Input, Multiple Output (MIMO)(öffnet im neuen Fenster) bezeichnet.
Aber Signalüberlagerungen sind doch schlecht!
Auf den ersten Blick klingt es nicht besonders sinnvoll, mit mehreren Antennen verschiedene Signale auf denselben Frequenzen zu senden. Ist die Kanalmatrix bekannt, kann die Überlagerung allerdings wieder zerlegt werden. Einzige Voraussetzung ist, dass die Anzahl der gesendeten Signale – meist als Streams bezeichnet – nicht größer ist als N Rx , die Anzahl der Empfängerantennen.
Um die Kanalmatrix zu bestimmen, muss der Sender eine bekannte Datensequenz schicken. Außerdem muss er das regelmäßig tun, da die Kanalmatrix nicht konstant ist. Sie ändert sich, falls Sender, Empfänger oder ein Gegenstand, der durch Reflexion einen indirekten Pfad bildet, sich bewegen. Der Präambel, mit der jede Übertragung beginnt, wurden hierfür neue Trainingssymbole hinzugefügt. Sie dienen ausschließlich der sogenannten Kanalabschätzung ( channel sounding(öffnet im neuen Fenster) ), welche die Kanalmatrix näherungsweise bestimmt.
Besserer Empfang
Mit der Übertragung paralleler Streams sind die Möglichkeiten mehrerer Antennen noch nicht ausgeschöpft. Darüber hinaus kann noch die Empfangsleistung optimiert werden. Auf MIMO kommen wir später noch einmal zurück, da gibt es nämlich eine weitere interessante Möglichkeit.
Zuvor wurde erwähnt, dass die Anzahl der MIMO-Streams durch die Anzahl der Antennen des Empfängers begrenzt ist. Dass ein Empfangsgerät, beispielsweise ein Laptop oder Smartphone, weniger Antennen hat als ein Access Point, ist keine Seltenheit. Die Antennen müssen einen Mindestabstand haben, damit MIMO funktioniert. Außerdem benötigt jeder Empfangspfad Energie. Speziell bei Smartphones wird beides schnell zum Problem, so dass oft nur zwei Antennen verbaut sind.
Die überzähligen Antennen des Access Points müssen aber nicht ungenutzt bleiben. Sie können verwendet werden, um die Qualität des empfangenen Signals zu verbessern. Wer an Beamforming denkt, liegt da schon ganz richtig, allerdings muss der Empfänger dafür seine Kanalmatrix an den Sender schicken. Das bedeutet Latenz und kostet Datenrate. Es gibt eine weitere Methode, die fast umsonst eine bessere Signalqualität ermöglicht.
Geschickter Signalaufbau erhöht Empfangsleistung
Sogenannte Space-Time Block Codes (STBC)(öffnet im neuen Fenster) kommen zum Einsatz, wenn der Sender über mehr Antennen verfügt als der Empfänger. Der Datendurchsatz steigt dadurch nicht, dafür aber die empfangene Signalleistung. Hierdurch sinkt die Bitfehlerrate, Übertragungen werden zuverlässiger. Ein STBC fasst mehrere Symbole zusammen, gesendet wird mindestens so lange, als würden sie einzeln übertragen. Für jede Antenne wird eine Folge zu sendender Symbole berechnet.
Besonders einfach und gleichzeitig effizient ist der Alamouti-Code(öffnet im neuen Fenster) , benannt nach seinem Entwickler. Er erreicht einen sogenannten Diversitätsgewinn von zwei – obwohl nur eine Antenne vorhanden ist, wirkt sie wie zwei. Beim Einsatz von zwei Antennen kann die von ihnen empfangene Energie kombiniert werden. Im Idealfall wäre sie doppelt so hoch, praktisch ist es weniger. So lassen sich Beeinträchtigungen des Signals an einer von beiden kompensieren.
Effizient nur für zwei Antennen
Werden mehr als zwei Antennen genutzt, steigt der Diversitätsgewinn nicht linear an. Außerdem wird die Vorverarbeitung aufwendiger und – je nach Code – müssen wesentlich mehr Symbole zusammengefasst werden. Dadurch wird der Ansatz schnell unpraktikabel. Der 802.11-Standard umfasst daher nur Alamouti-Codes für zwei Sender- und eine Empfängerantenne. Sie können allerdings mit MIMO-Streams kombiniert werden, um einzelne Streams zu verbessern.
So kann ein Sender mit drei Antennen alle nutzen, um an einen Empfänger mit zwei Antennen zu senden. Er überträgt zwei MIMO-Streams, für einen davon wird zusätzlich der STBC genutzt. Unter anderem durch den Diversitätsgewinn kann es sinnvoll sein, den STBC-Stream anders zu modulieren als den uncodierten. Daher bietet der Standard vielfältige Kombinationen an Modulationen für MIMO. Dann kann für jeden Stream in Abhängigkeit seiner Signalqualität das optimale Modulationsverfahren gewählt werden. Das optimiert die Datenrate.
Beide bislang betrachteten Mechanismen, MIMO und STBC, erfordern keine zusätzliche Kommunikation zwischen Sender und Empfänger. Nur der Empfänger kennt die Kanalmatrix und nutzt sie zur Bearbeitung der eingehenden Signale. In Anlehnung an die Kontrolltheorie wird dies als Open-Loop-System(öffnet im neuen Fenster) bezeichnet, es gibt keine Rückmeldung an den Sender. Schließt man den Kreis und lässt dem Sender die Kanalmatrix zukommen, kann er das ausgehende Signal speziell für den Empfänger anpassen.
Endlich: Beamforming!
Kennt der Sender die Kanalmatrix eines Empfängers, kann er das gesendete Signal für ihn anpassen. Damit kommt beim Empfänger bereits ein optimales Signal an. Dazu werden die Signale der einzelnen Antennen gezielt verzögert(öffnet im neuen Fenster) , so dass beim Empfänger eine konstruktive oder destruktive Überlagerung(öffnet im neuen Fenster) entsteht. Die Phase der einzelnen gesendeten Signale ist dann an der Empfangsantenne gleich (konstruktiv) oder um 2π/N Tx gedreht (destruktiv).
Bei konstruktiver Überlagerung ist die empfangene Leistung um den Faktor N Tx höher als bei einer einzelnen Antenne. Bei destruktiver Überlagerung löschen sich die Wellen gegenseitig aus, die empfangene Leistung geht gegen null. Das klingt erst mal schlecht, kann aber gezielt unerwünschte Signalkomponenten entfernen. Die Anpassung der gesendeten Signale erreicht eine gezielte Ausrichtung der Sendeenergie. Sie strahlt auf einen bestimmten Punkt, weshalb das Verfahren als Beamforming bezeichnet wird.
Um die Strahlungsleistung zu lenken, benötigt der Sender eine sogenannte Steering-Matrix(öffnet im neuen Fenster) . Die berechnet er aus der Kanalmatrix – und zwar für jeden Unterträger. Die Rückmeldung kann implizit erfolgen, also ohne dass der Empfänger seine Kanalmatrix überträgt. Dies beruht auf der Annahme, dass der Kanal symmetrisch ist, zumindest näherungsweise. Der Sender kann also die Kanalmatrix aus den Antworten des Empfängers bestimmen. Sie kommen regelmäßig, da der Erhalt von Nachrichten bestätigt wird.
Wenn es genau sein muss, hilft nur explizites Feedback
Implizites Feedback hat den Vorteil, dass hierdurch kein zusätzlicher Kommunikationsaufwand entsteht. Der Ansatz hat allerdings zwei Nachteile: Erstens ist die so erzeugte Matrix weniger exakt, als wenn die Kanalschätzung des Empfängers genutzt würde. Zweitens muss der Sender mindestens eine Nachricht vom Empfänger erhalten haben. Für explizites Feedback definiert der WLAN-Standard ein Protokoll zur Kanalabschätzung.
Dabei schickt der Sender ein sogenanntes Null Data Packet (NDP), das nur aus einer Präambel besteht. Diese nutzt der Empfänger, um die Kanalmatrix abzuschätzen, die er danach mit einer speziellen Nachricht an den Sender schickt. Da die Matrix alle Einzelträger umfasst, wird sie sehr groß, wenn Kanalbündelung genutzt wird. Um nicht alle Koeffizienten – immerhin das Quadrat der Anzahl genutzter Träger – übertragen zu müssen, kann ein komprimiertes Format genutzt werden.
Multi-User-MIMO geht nur mit explizitem Feedback
Während MIMO mit nur einem Empfänger auch ohne Beamforming funktioniert, kommt sogenanntes Multi-User-MIMO (MU-MIMO) nicht ohne aus(öffnet im neuen Fenster) . Dabei werden verschiedene Antennen genutzt, um gleichzeitig Streams zu verschiedenen Empfängern zu übertragen. Der 802.11-Standard unterstützt es seit der ac-Erweiterung. Da jeder Empfänger über weniger Antennen verfügt, als Streams gesendet werden, können diese nicht mehr getrennt werden.
Daher muss der Sender die Antennensignale so vorverarbeiten, dass bei jedem Empfänger nur die für ihn bestimmten Signalkomponenten ankommen. Hier kommt die destruktive Überlagerung ins Spiel. Die einzelnen Signale werden so gemischt, dass die unerwünschten Signalanteile durch die Überlagerung verschwinden. Damit wird die Energie einzelner Antennen auf unterschiedliche Empfänger gerichtet. Dazu muss zuerst jeder Empfänger seine Kanalmatrix bestimmen und sie dem Sender schicken.
Das bedeutet Kommunikationsaufwand, der durch die Möglichkeit, mehrere Empfänger gleichzeitig zu bedienen, relativiert werden soll. Der ältere ac-Standard hat allerdings eine Einschränkung: Hier ist MU-MIMO nur vom Sender mit vielen Antennen (üblicherweise der Access Point oder Router) zu Empfängern mit weniger Antennen vorgesehen. Das wird als Downlink-MU-MIMO bezeichnet. Der ax-Standard erlaubt auch die Gegenrichtung(öffnet im neuen Fenster) .
Vorwärtsfehlerkorrektur
Wunderbar, jetzt haben wir alles zusammen, um enorme Datenmengen per Funk zu übertragen. Es gibt da nur ein Problem: Sobald die Übertragung gestört wird, gehen die übertragenen Daten schnell kaputt. Wenn, wie es so schön heißt, ein Bit kippt, bekommt der Empfänger nicht, was der Sender ihm übertragen wollte.
Das Schlimmste ist, dass der Empfänger es nicht einmal merken würde. Zum Glück gibt es aber statistische Methoden, um Fehler zu erkennen und sogar zu korrigieren – solange es nicht zu viele sind. Für die Fehlererkennung kommt meist die zyklische Redundanzprüfung (Cyclic Redundancy Check, CRC)(öffnet im neuen Fenster) zum Einsatz. Der Sender berechnet damit aus dem Datenstrom einen Prüfwert, der mit übertragen wird. Der Empfänger macht das auch und vergleicht die Werte. Stimmen sie überein, wurden die Daten korrekt übertragen.
Werden weitere redundante Daten mitgesendet, können Fehler sogar korrigiert werden. Das Ziel dabei ist, möglichst wenig Redundanz für eine gewünschte Korrekturleistung zu erzeugen. Mittels statistischer Analyse können verschiedene Verfahren verglichen werden. Dazu wird ein Fehlermodell genutzt, das beschreibt, wie Fehler auftreten. Neben Gaußschem Rauschen(öffnet im neuen Fenster) existieren auch Modelle, die Mehrwegeeffekte betrachten, wie das Rayleigh-Fading(öffnet im neuen Fenster) .
Sauber gefaltet ist halb korrigiert
Bis zum 802.11n-Standard unterstützte WLAN nur sogenannte Faltungscodes(öffnet im neuen Fenster) zur Fehlerkorrektur. Sie nutzen das mathematische Konzept der Faltung(öffnet im neuen Fenster) , das zwei Signalfolgen kombiniert. Sie sind recht einfach zu verstehen und auch technisch mit geringem Aufwand umsetzbar. Die Information jedes Bits wird mittels einer vorgegebenen Funktion über mehrere der ausgegebenen Bits verteilt. Außerdem werden pro Datenbit zwei sogenannte Code-Bits erzeugt, in die das aktuelle und die k – 1 vorhergehenden einfließen. Der Parameter k wird als Einflusslänge bezeichnet und gibt an, wie viele Code-Bit-Paare jedes Datenbit beeinflusst. Im 802.11-Standard ist k sieben.
Anstatt der eigentlichen Datenbits werden die Code-Bits übertragen. Das bedeutet, dass die Datenrate auf die Hälfte sinkt. Bei guten Kanalbedingungen ist es übertrieben, die Hälfte der Datenrate für eine selten erforderliche Fehlerkorrektur aufzuwenden. Daher kann der Sender Teile der Code-Bits verwerfen und so die Redundanz bis auf 20 Prozent senken (sechs Code-Bits pro fünf Datenbits). Das geschieht nach einem vorgegebenen Muster und wird Punktierung genannt.
So wird korrigiert
Der Empfänger füllt die punktierten Stellen wieder auf, wobei er zwangsläufig Fehler macht. Dadurch sinkt die Korrekturleistung des Codes, also die Anzahl korrigierbarer Fehler. Anschließend leitet er aus dem codierten Datenstrom ab, was wahrscheinlich der ursprüngliche Datenstrom war. Oft kommt hierzu der Viterbi-Decoder(öffnet im neuen Fenster) ( hier erklärt vom Entwickler(öffnet im neuen Fenster) ) zum Einsatz.
Hierzu bildet der Viterbi-Decoder den Codierungsprozess nach. Für jedes verarbeitete Code-Bit-Paar hat er k – 1 Zustände. Sie entsprechen den zuletzt decodierten Bits, die das aktuell verarbeitete codierte Paar noch beeinflussen. Die Codierung sorgt dafür, dass von vier möglichen Paaren von Code-Bits nur zwei gültig sind. Jedes dieser Paare führt zu einem Nachfolgezustand, der aus den k – 2 vorherigen Verarbeitungsschritten sowie einer 0 oder 1 besteht – dem im aktuellen Schritt vom Encoder verarbeiteten Datenbit.
So entsteht ein Graph, den der Decoder durchläuft. Dabei werden die gültigen Code-Bits mit den empfangenen verglichen. Für jeden Übergang zu einem Nachfolgezustand berechnet er aus den erwarteten und den empfangenen Code-Bits einen Fehlerwert – es entstehen Pfade mit unterschiedlich großen Fehlern. Führen zwei Pfade zum selben Zustand, wird nur derjenige mit dem geringeren Fehlerwert weiterverfolgt. Wurden alle Code-Bits verarbeitet, wird der Pfad mit dem geringsten Fehlerwert ausgewählt. Seine Übergänge geben die wahrscheinlichste Sequenz an Datenbits an, wie unten dargestellt.
Effizientere Vorwärtsfehlerkorrektur
Faltungscodes sind zwar recht einfach, haben geringe Hardwarekosten und sind trotzdem sehr leistungsfähig. Es gibt allerdings Verfahren, die für die gleiche Korrekturleistung weniger Redundanz erfordern: die Low-Density Parity Checks (LDPC)(öffnet im neuen Fenster) . Allerdings sind sie recht aufwendig zu implementieren – so aufwendig, dass sie nach ihrer Entwicklung durch Robert Gray Gallager im Rahmen seiner 1960 abgeschlossenen Dissertation erst einmal vergessen wurden.
Im Gegensatz zu den Faltungscodes, die einen seriellen Strom von Datenbits verarbeiten, sind LDPCs sogenannte Block Codes. Sie verarbeiten einen Block von Datenbits (Datenwörter) parallel und erzeugen daraus Blöcke von Code-Bits (Code-Wörter). Die werden durch Multiplikation der Datenbits mit einer Generatormatrix erzeugt, die wiederum von einer dünn besetzten (low-density) Paritätstestmatrix(öffnet im neuen Fenster) abgeleitet wird. Die Matrix ist in Blöcke fester Größe unterteilt, die meisten davon bestehen nur aus Nullen. Matrizen, die hauptsächlich Nullen enthalten, werden als dünn besetzt bezeichnet.
Die Datenwörter umfassen Hunderte, teils Tausende Bits (beim Wi-Fi-Standard sind es zwischen 324 und 1.620). Dadurch ergeben sich komplexere Zusammenhänge zwischen den Code-Bits, als Faltungscodes sie ermöglichen. Allerdings ist die Decodierung weniger intuitiv als bei Letzteren. Der Empfänger versucht, das empfangene Code-Wort so umzuformen, dass es bezüglich der Paritätsmatrix gültig ist.
Das erinnert ein wenig an die Lösung eines Sudokus. Die einzelnen Bits des Code-Worts hängen voneinander ab und können nur nach bestimmten Regeln geändert werden. Nicht für alle Bits können dabei sofort Entscheidungen getroffen werden, die Lösung des Problems erfolgt daher iterativ. Aufgrund der aufwendigeren Hardware müssen Wi-Fi-Chips LDPC erst ab der ax-Erweiterung(öffnet im neuen Fenster) implementieren, Teil des Standards sind sie seit 802.11n.
Und was bringt mir das jetzt alles?
Damit haben wir jetzt fast alle zentralen Komponenten betrachtet, die bei WLAN – und auch anderen modernen Standards für Funkkommunikation – für hohen Datendurchsatz sorgen. Außen vor geblieben ist OFDM Multiple Access (OFDMA)(öffnet im neuen Fenster) , das die Träger eines Funkkanals auf mehrere Empfänger verteilt. Im Mobilfunk wurde das schon länger genutzt, seit 802.11ax ist es Teil des WLAN-Standards.
Der Standard ist sehr komplex geworden und die Grenzen zwischen WLAN und Mobilfunk verschwimmen. Bleiben zwei Fragen: Was bringt das alles? Und: Ist alles sinnvoll? Die Antwort auf die erste Frage ist vielschichtig. Grob lässt sich sagen, dass viele Neuerungen lediglich für Betreiber großer Funknetze sinnvoll sind, also für Firmen. Wer, wie die meisten Privatanwender, nur wenige Geräte in seinem Netzwerk hat, profitiert von Neuerungen wie MU-MIMO oder OFDMA kaum bis gar nicht.
Einige Neuerungen können sogar Nachteile haben. Kanalbündelung kann zu schlechterer Verfügbarkeit und längeren Wartezeiten führen, wenn viele unabhängige Netze in der Nähe sind. Das ist in Städten oft der Fall. Hier kann es sinnvoller sein, weniger Bandbreite zu nutzen. Damit verzichtet man zwar auf eine theoretisch höhere Datenrate, es können aber mehr Netzwerke betrieben werden, die einander nicht stören.
Einige Neuerungen sind Marketing, Netzwerkmanagement sinnvoll
Andere Neuerungen wie die 4096-QAM dienen vor allem dem Marketing, um mit Datenraten von mehreren Gbit/s werben zu können. Praktisch erfordert es einen so großen Signal-Rausch-Abstand, dass es quasi nicht nutzbar ist. Der kommende 802.11be-Standard bringt mit MLO eine sinnvolle Neuerung. Ein ganz großes Problem gibt es allerdings: Alle neuen Entwicklungen lassen sich nur nutzen, wenn neben dem Access Point auch die Geräte sie unterstützen.
Wer noch alte Geräte nutzt, die nur den 802.11g- oder -n-Standard unterstützen, profitiert wenig von der Anschaffung eines neueren Access Points. Das Problem an der Stelle ist, dass die alten Geräte die neuen ausbremsen, da sie dieselben Funkressourcen nutzen. Sinnvoll wäre es, sie zu trennen und alte Geräte auf einen eigenen Kanal zu verschieben. Neue Geräte könnten dann die verfügbaren Ressourcen effizient nutzen und ihr Potential entfalten.
Das ist allerdings kleinteilige Handarbeit. Auch kann die Trennung nur nach Frequenzbändern erfolgen (beispielsweise g/n-Geräte im 2,4-GHz-Band, ac/ax im 5-GHz-Band), da zumindest Access Points für den Privatgebrauch nur für einen Kanal pro Band ausgelegt sind. MU-MIMO klingt vielversprechend, erfordert aber, dass auch die Geräte es unterstützen – es funktioniert also nur mit neuerer Hardware. Ob die Anschaffung eines ax- oder bald be-Access-Point für wenige kompatible Geräte sinnvoll ist, bleibt am Ende eine individuelle Entscheidung.