WLAN: 2,4 GHz oder 5 GHz

Kabellose Netzwerke gibt es mittlerweile überall. Egal ob UHF, VHF, GSM, UMTS, LTE, Bluetooth oder WLAN, kabellose Datenkommunkation ist allgegenwärtig. WLAN ist wohl das meist verbreitetste und meist genutzte kabellose Netzwerk. Wir nutzen es jeden Tag mit unseren Computern, Smartphones und Tablets, egal ob zu Hause, bei der Arbeit oder im Restaurant.

Ein WLAN Netzwerk kann zwei Frequenzbänder nutzen um Daten zu senden und zu empfangen, das 2,4 GHz Band oder das 5 GHz Band. Die Frequenzbänder für WLAN sind deutlich höher als die meisten anderen Frequenzbänder wie z.B. für Fernsehen, Radio, GPRS, UMTS und LTE. Zudem sind die Bänder für WLAN auch deutlich breiter. Es können also mehr Daten transportiert werden. Wie bei einer Autobahn können auf einer vierspurigen Autobahn deutlich mehr Autos fahren als auf einer einspurigen. Alle WLAN Netzwerke nutzen den IEEE 802.11 Standard. Die meisten WLAN Router und Access Points können auf den Standards im 2,4 GHz Bereich IEEE 802.11b und IEEE 802.11g, sowie auf den 5 GHz Standard IEEE 802.11a arbeiten. Der WLAN Standard IEEE 802.11n unterstützt beide Frequenzbänder. Der WLAN Standard IEEE 802.11ac unterstützt nur das 5 GHz Band.

Vergleich der WLAN Standards IEEE 802.11b/g/n im 2,4 GHz Band und IEEE 802.11a/h/n im 5 GHz Band. Quelle: Welotec

2,4 GHz WLAN im Detail

Das 2,4 GHz ist sehr viel genutzt und überfüllt. Wie bei einer viel befahrene Autobahn kommt es hier oft zu Stau. Das liegt daran, dass das 2,4 GHz Band nur drei überlappungsfreie 20 MHz Kanäle hergibt. Der WLAN Standard IEEE 802.11n unterstützt sogar 40 MHz Bandbreite für 2,4 GHz WLAN. Somit ist nur ein überlappungsfreier Kanal möglich. Nutzen also zwei oder mehr Parteien in einem Haus bzw. Wohnblock 2,4 GHz WLAN mit dem aktuellen Standard IEEE 802.11n kommt es definitiv zu Stau im Datennetz. Zudem konkurrieren noch andere Technologien im 2,4 GHz Band mit dem WLAN. Hierzu zählen Bluetooth, schnurlose Telefone (DECT), Mikrowellen, Zigbee, Funkfernsteuerungen und mehr. Bei WLAN führt die Konkurrenz auf der Datenautobahn zu deutlichen Paketverlusten, Geschwindigkeitseinbußen und kompletten Abbrüchen. Bei Funkfernsteuerungen kann es durch Funkabbrüche passieren das Maschinen, Kräne und Anlagen in den Not-Halt gehen.

Kanalverteilung im 2,4 GHz WLAN Band


 

Frequenzverteilung 2.4 GHz 802.11 bg
Kanal 1, 6, 11 im 2,4 GHz WLAN Band sind überlappungsfrei und lassen sich ohne gegenseitige Störung betreiben. Quelle: Welotec

Frequenzverteilung 2.4 GHz 802.11 n
Bei 40 MHz Kanalbandbreite und WLAN Standard IEEE 802.11n sind Kanal 3+ und 11- im 2,4 GHz Band nahezu überlappungsfrei und lassen sich mit geringer gegenseitiger Störung betreiben. Quelle: Welotec

Frequenzverteilung 2.4 GHz 802.11agn - Mischbetrieb
Im Mischbetrieb von 802.11b/g und 802.11n im 2,4 GHz Band wird deutlich, dass eine überlappungsfreie Nutzung kaum möglich ist. Quelle: Welotec

 

5 GHz WLAN im Detail

Das 5 GHz WLAN Band sieht schon ganz anders aus. Mit 23 überlappungsfreien Kanälen, im Vergleich zum 2,4 GHz Band mit drei, steht hier eine deutlich breitere Autobahn zur Verfügung. Hinzu kommt das deutlich weniger Geräte und Technologien das 5 GHz Band nutzen. Trotzdem, mehr und mehr WLAN Router und Access Points unterstützen mittlerweile das 5 GHz Band wahlweise zum 2,4 GHz Band oder sogar beide Bänder gleichzeitig. Auch mehr und mehr Endgeräte wie Laptops, Smartphones, Tablets, iPhones, iPads und Notebooks unterstützen mittlerweile 2,4 und 5 GHz WLAN gleichzeitig.

Viele Unternehmen besonders im Bereich der Industrie sind früh auf das 5 GHz WLAN Band umgestiegen um Funkabbrüche und Beeinträchtigungen bei der Datenkommunikation zu vermeiden. Oftmals waren dort die Erwartung und das Versprechen von keiner Beeinträchtigung des Funkverkehrs. Aber auch im 5 GHz Band gibt es Störenfriede. Im 5 GHz Band gibt es z.B. Radar wie Wetterradar und digitale Satellitenkommunikation die Vorrang vor dem WLAN haben. Wenn also ein WLAN Router oder Access Point ein Radar Signal ausmacht muss es den Kanal wechseln. Bevor ein WLAN Router oder Access Point den Kanal wechseln darf muss er 60 Sekunden (in manchen Kanälen 10 Minuten) horchen und warten ob ein Radar auftaucht bevor er wechseln darf.

IEEE 802.11n und IEEE 802.11ac im Vergleich
Kanalbandbreite von IEEE 802.11n und IEEE 802.11ac Wave 1 & Wave 2

Zudem nutzt der neuste 5 GHz WLAN Standard IEEE 802.11ac 80 MHz (IEEE 802.11ac Wave 1) oder sogar 160 MHz (IEEE 802.11ac Wave 2) breite Kanäle. Dies erhöht zwar die Bandbreite und Datenübertragung, verringert aber auch gleichzeigt die überlappungsfreie Nutzung von verschiedenen WLAN’s.

Kanalverteilung im 5 GHz Band


Kanalverteilung im 5 GHz WLAN Band bei 20 MHz Kanalbandbreite
Bei IEEE 802.11a/h 5GHz WLAN (20 MHz Bandbreite) stehen insgesamt 19 überlappungsfreie Kanäle zur Verfügung. Die Kanäle 120, 124 und 128 sind jedoch nur mit starken Einschränkungen nutzbar (Wetter-Radar-Kanäle). Quelle Welotec

Kanalverteilung im 5 GHz WLAN Band bei 40 MHz Kanalbandbreite
Bei IEEE 802.11n 5 GHz WLAN (40 MHz Bandbreite) stehen insgesamt 9 überlappungsfreie Kanäle zur Verfügung. Die Kanäle 116+ und 124+ sind jedoch nur mit starken Einschränkungen nutzbar (Wetter-Radar-Kanäle). Quelle: Welotec
Mischbetrieb im 5 GHz Band bei 20 und 40 MHz Kanalbandbreite
Beim Mischbetrieb im 5 GHz WLAN Band von 802.11a/h und 802.11n Netzwerken ist selbst unter Berücksichtigung der Wetter-Radar-Kanäle eine überlappungsfreie Nutzung möglich.
Beim Mischbetrieb von 802.11a/h und 802.11n Netzwerken ist selbst unter Berücksichtigung der Wetter-Radar-Kanäle eine überlappungsfreie Nutzung möglich.

5GHz WLAN Sendeleistung im Vergleich zur 2,4 GHz Sendeleistung

Im 2,4 GHz WLAN ist eine maximale Sendeleistung von 100 mW / 20 dBm erlaubt. Die Sendeleistung ist EiRP d.h. am Ausgang der Antenne. Wird also eine externe Antenne mit zusätzlichem Gewinn genutzt muss die Sendeleistung im Gerät reduziert werden. Die 100 mW / 20 dBm Sendeleistung im 2,4 GHz Band gilt sowohl für den Indoor wie auch für den Outdoor Bereich.

Im 5 GHz WLAN ist eine maximale Sendeleistung von 200 mW / 23 dBm im Indoor Bereich und eine maximale Sendeleistung von 1000 mW / 30 dBm im Outdoor Bereich erlaubt. Auch hier gilt die Angabe der Sendeleistung EiRP.

Somit ist die erlaubte Sendeleistung für WLAN im 5 GHz Band deutlich höher als im 2,4 GHz Band. Gerade bei Richtfunkstrecken im Outdoor Bereich ist die 5GHz WLAN Reichweite deutlich höher als im 2,4 GHz Band. Dies bringt im 5GHz WLAN Vorteile. Im Indoor Bereich durchdringt 2,4 GHz WLAN aufgrund der geringeren Frequenz besser Wände und Decken. Deswegen ist im Indoor Bereich die Reichweite von 2,4 GHz WLAN in den meisten fällen besser.

Wi-Fi HaLow™ oder auch 900 MHz WLAN nach Standard IEEE 802.11ah

900 MHz WLAN hat einige Vorteile gegenüber 2,4 GHz WLAN und 5 GHz WLAN. Besonders der Energieverbrauch ist deutlich nidriger. Gleichzeitig ist die Reichweite etwa doppelt so hoch wie bei herkömmlichen WLAN. Somit hat Wi-Fi HaLow™ im 900 MHz WLAN Band besonders einen Vorteil in Umgebungen mit dicken Wänden, Türen und vielen Materialien bei denen es bei 2,4 GHz WLAN und 5 GHz WLAN zu Problemen kommt. Der 900 MHz WLAN Standard IEEE 802.11ah wird in den meisten Geräten in Kombination mit IEEE 802.11n (2,4 GHz) und IEEE 802.11ac (5 GHz) nutzbar sein.

60 GHz WLAN mit höherer Geschwindigkeit aber geringerer Reichweite

60 GHz WLAN im Frequenzbereich von 57 GHz bis 63 GHz ist das schnellste WLAN. Mit einer Kanalbandbreite von 1760 MHz bei 4 verfügbaren Kanälen können richtig Daten übertragen werden. Mometan sind ca. 5 Gigabyte pro Sekunde möglich. Aufgrund der hohen Frequenz ist jedoch die Reichweite von 60 GHz WLAN sehr eingeschränkt. Somit können nur Daten innerhalb eines Zimmers wenige Meter weit übertragen werden. Damit eignet sich 60 GHz WLAN besonders für Multimediaanwendungen, Home Entertainment und die Anbindung von Dockingstationen an Notebooks und Smartphones. Ein Router mit 60 GHz WLAN nach IEEE 802.11ad ist z.B. der Talon AD7200 von TP-Link.

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