Wi-Fi 7 alias 802.11be: Die Kraft der drei Bänder

WLAN nach 802.11be alias Wi-Fi 7 soll theoretisch über 40 GBit/s erreichen. Zudem werden das 6-GHz-Band und Multi-Link verpflichtend.

Artikel von Sebastian Grüner veröffentlicht am 24. Februar 2022, 9:00 Uhr

Der Schritt von Wi-Fi 6 auf Wi-Fi 7 ist mehr Evolution als Revolution. (Bild: Martin Wolf / Golem.de)

Nach rund drei Jahren IEEE-Arbeit am neuen WLAN-Standard 802.11be (bald wohl Wi-Fi 7) beginnen nun die ersten Unternehmen mit praktischen Demonstrationen und Tests der Technik. Im Gegensatz zu Wi-Fi 6 alias 802.11ax, das noch als High Efficiency (hocheffizient) bezeichnet wurde, ist das Hauptziel von Wi-Fi 7, zumindest dem Namen nach, mehr Datendurchsatz. So wird der Standard auch als Extremely High Throughput (EHT) bezeichnet.

Wie bei der Arbeit an den WLAN-Standards üblich, ist auch der Schritt von Wi-Fi 6 auf Wi-Fi 7 mehr Evolution als Revolution. So setzen die Beteiligten vor allem auf Verbesserungen von Eigenschaften, die auch der 802.11ax-Standard zu bieten hat. Um dabei dennoch das Ziel der extrem hohen Datenrate zu erreichen, setzt Wi-Fi 7 darauf, vorhandene Kanäle zu verbreitern und das vorhandene Spektrum besser auszunutzen.

Für Wi-Fi 7 wird dabei eine noch recht junge Neuerung der WLAN-Standards genutzt: das 6-GHz-Band. Die Öffnung des 6-GHz-Bandes im Jahr 2020 war die erste Erweiterung des WLAN-Spektrums seit 17 Jahren, zuletzt war 2003 das 5-GHz-Band offiziell eingeführt worden. Mit dem kommenden Wi-Fi 7 wird die Nutzung des neuen, dritten Frequenzbandes für WLAN verpflichtend.

Einige Analysten und Beobachter gehen davon aus, dass erst mit Wi-Fi 7 das neue Band wirklich viel genutzt wird. Sie vermuten zudem, dass der Standard Wi-Fi 6E, der Wi-Fi 6 auf das 6-GHz-Band erweitert, eine eher geringe Verbreitung finden wird.

Bündelung erlaubt Kanal-Breite von bis zu 320 MHz

Die verfügbaren Kanäle bleiben in den drei Frequenzbändern auf eine Breite von 20 Megahertz (MHz) begrenzt. Durch das sogenannte Channel Bonding können sie künftig aber auch auf bis zu 320 MHz Breite zusammengefasst werden, statt wie bisher auf 160 MHz. Dieser gebündelte Kanal besteht wiederum aus zwei zusammengefassten 160-MHz-Kanälen. Ebenfalls möglich sind 240 MHz breite Kanäle, die aus einem 160-MHz- und einem 80-MHz-Kanalbündel zusammengefasst werden.

Bisher stehen im 5-GHz-Band 19 überlappungsfreie Kanäle à 20 MHz bereit, bei 2,4 GHz sogar nur drei Kanäle für zusammen 80 MHz. In dem neuen 6-GHz-Band sind es dagegen 480 MHz in insgesamt 24 überlappungsfreien 20-MHz-Kanälen. Das verfügbare und effektiv nutzbare Spektrum wird damit also mehr als verdoppelt. Statt bisher zwei 160-MHz-Kanäle, können damit künftig fünf Kanäle dieser Breite genutzt werden - oder insgesamt zwei 320 MHz-Bänder.

Momentan ist das 5-GHz-Band in den meisten Umgebungen nicht leistungsfähig genug, um die Geschwindigkeitsvorteile von 160 MHz wirklich ausnutzen zu können. Auch wenn uns das in der Praxis dennoch positiv überraschen kann. Mit den neuen 6-GHz-Kanälen sollte sich dies jedoch ändern. In diesem Frequenzbereich gibt es derzeit wenige bis gar keine Störquellen. So könnten in den meisten Fällen theoretisch auch 80 oder 160 MHz große Kanäle ohne große Interferenzen genutzt werden.

Deutlich erhöhte Modulationsdichte

Bei Anwendungen, die eine hohe Bandbreite benötigen, sorgt der 4096-Quadrature-Amplitude-Modulation-Mode (4096-QAM) von 802.11be für eine bessere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Bänder und Kanäle. Statt der bisher 10 Bit pro Symbol für 1024-QAM in Wi-Fi 6 können damit 12 Bit (2^12 = 4.096) pro Symbol übertragen werden.

Allein der Wechsel auf 4096-QAM entspricht also einer theoretischen Verbesserung der Datenrate um 20 Prozent. Zusammen mit den 320-MHz-Bändern ist die Datenrate im Vergleich zu Wi-Fi 6 etwa 2,4-mal so hoch, wie dies etwa auch Mediatek in der Ankündigung seiner Tests verspricht.

Mit Wi-Fi 6 konnten rund 1,2 GBit/s in einem 160-MHz-Kanal übertragen werden, mit Wi-Fi 7 sind es 1,44 GBit/s bei gleicher Kanalbreite oder 2,88 GBit/s in den neuen 320-MHz-Kanälen. Zu erwähnen ist hier auch, dass Wi-Fi 7 sehr wahrscheinlich die Unterteilung in Subcarrier aus Wi-Fi 6 übernimmt und auch gleich viele Symbole pro Zeiteinheit übertragen wird.

Die genannten Zahlen beziehen sich aber nur auf einen sogenannten Spatial Stream. Für Wi-Fi 7 wird die maximale Anzahl dieser Streams auf 16 angehoben, damit ergibt sich zumindest theoretisch eine Brutto-Datenrate von etwa 46 GBit/s über ein 320-MHz-Band.

Historisch haben die WLAN-Protokolle auch bisher schon immer darauf gesetzt, zur Verbesserung der Geschwindigkeit bei der Übertragung mehr und breitere Kanäle zu verwenden. Wi-Fi 7 setzt dem mit der sogenannten Multi-Link-Operation aber erstmals noch etwas völlig Neues oben drauf.