Wi-Fi-7 bringt Multi-Link und 46 Gigabit Grundlagenwissen in Sachen Wi-Fi 7 alias WLAN IEEE 802.11be

Anbieter zum Thema

Cradlepoint GmbH

Wi-Fi 6 alias 11ax hat das WLAN bei 2,4 und 5 GHz optimiert. Wi-Fi 6E ist in das 6-GHz-Band vorgeprescht. Wi-Fi 7 aka 11be bringt nun alle Bänder wieder unter einen Deckel und schafft einen großen Speed-Sprung.

Wer ITK-Netze für Unternehmen plant und installiert, sollte wissen, was die nahe Zukunft bringt: Wi-Fi-7 basiert auf dem IEEE-Standard 802.11be. Nach 5-jähriger Entwicklung ist seine finale Ratifizierung für Mai 2024 geplant.

Einige WLAN-Hersteller wollen aber nicht so lange warten: Die ersten Wi-Fi-7-Geräte für Consumer und Prosumer sind schon seit Q2-2023 lieferbar. Zur Not kann man die Hardware später noch per Firmware auf den finalen Standard heben. Wer schon jetzt Wi-Fi-7 kauft, muss aber dennoch mit dem Risiko leben, dass die gekaufte Wi-Fi-7-Ware eventuell nicht 100 Prozent kompatibel mit den finalen 802.11be-Produkten sein könnte.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 24 Bildern

Bei Unternehmens-Kunden sind die WLAN-Hersteller vorsichtiger: Die meisten Wi-Fi-7-APs dürften deshalb erst ab 2024 in den Handel kommen, nach der finalen 11be-Ratifizierung. Bei großen WLAN-Rollouts wollen sich die WLAN-Produzenten keine Flops leisten. Zudem machen große Anwender meist vielmonatige Pilot-Projekte, bevor sie einer neuen WLAN-Technik voll vertrauen. Gut so!

Wi-Fi 7 basiert auf Wi-Fi 6 und 6E

Wi-Fi 7 übernimmt im Prinzip alle Vorzüge von Wi-Fi 6 und Wi-Fi 6E. Diese hat IP-Insider schon ausführlich erklärt. Die wiederholen wir hier nicht.

Im besten Falle sind auch die kommenden Wi-Fi-7-Produkte wieder voll rückwärts-kompatibel, bis zu den ersten WLAN-11b-Geräten vom Frühling 2000. Diese konnten maximal 11 MBit/s Brutto im 2,4 GHz Band funken. Es folgten WLAN-11a-Produkte im 5 GHz Band und danach WLAN-11g im 2,4 GHz Band. Wi-Fi 4 alias IEEE 802.11n war dann die erste WLAN-Gattung, die schon in zwei Bändern gleichzeitig funken konnte, nämlich bei 2,4 und bei 5 GHz. Wi-Fi 5 alias IEEE 802.11ac war wieder eine Extrawurst, nur für 5 GHz. Wi-Fi 6 alias 802.11ax kann dann wieder bei 2,4 und bei 5 GHz funken. Wi-Fi 6E war dann aber schon wieder eine Sondernummer: das funkt nämlich nur im wunderbar leeren und störungsarmen 6 GHz Band.

Wi-Fi 7 alias IEEE 802.11be bringt nun endlich alle drei Bänder unter einen einheitlichen Deckel. Es kann sogar mehrere WLAN-Kanäle aus verschiedenen Frequenzbändern in eine einzige Connection aggregieren, also bündeln. Das nennt man Multi-Link-Operation, kurz MLO.

Wi-Fi 7 bringt bis zu 46 GBit/s

Wi-Fi 7 verspricht viele Fortschritte: Mehr Speed, mehr Stabilität, mehr Kapazität, kürzere Pingzeiten. Besonders augenfällig ist der große Sprung beim Speed: Rein theoretisch bis zu 46 Gigabit Brutto im 6 GHz Band, also circa 23 Gigabit Netto. Plus Durchsatz aus den weiteren Bändern. Natürlich (wie bei WLAN üblich) nur unter besten Bedingungen, also auf kurze Distanz, und wenn beide Funk-Partner, der WLAN-Router und der WLAN-Client, die maximale Wi-Fi-7-Ausbaustufe haben.

Rückwärts-kompatibel bis 11b vom Frühling 2000

Wi-Fi 7 kann auch die älteren WLAN-Normen senden und empfangen, ist also rückwärts-kompatibel bis ins Jahr 2000, als die ersten WLAN-11b Router und Adapter in Deutschland auf den Markt kamen: WLAN-11b funkt bis zu 11 MBit/s Brutto, mit nur einer einzigen WLAN-Antenne. Damit kann man auch heute noch langsam Surfen und Mailen, aber keine 4K-Videos streamen. WLAN-11n aka Wi-Fi 4 schafft, bei vier Antennen, bis zu 600 MBit/s Brutto, das 50-fache von 11b. WLAN-11ac aka Wi-Fi 5 machte einen Sprung auf 6.933 MBit/s, bei 8 Antennen, also das 10-fache von 11n. Die meisten 11ac-Produkte gehen aber nicht bis ans technisch machbare Limit. Sonst werden die Boxen für den Massenmarkt zu groß und zu teuer. WLAN-11ax alias Wi-Fi 6 funkt im Maximalausbau 9.600 MBit/s, mit 8 Antennen, also das 1,4-fache von 11ac. Das war mit Abstand der kleinste WLAN-Speed-Sprung in den letzten 23 Jahren. Die WLAN-11ax-Erweiterung Wi-Fi 6E funkt im Prinzip nicht schneller und nicht langsamer als das normale 11ax-Wi-Fi 6 ohne E, aber störungsärmer, im wunderbar leeren 6 GHz Band.

Erst das neue WLAN-11be alias Wi-Fi 7 verspricht, bei 16 Antennen, mal wieder einen nennenswerten Speed-Sprung auf 46 GBit/s Brutto, also das 5-fache von Wi-Fi 6 und Wi-Fi 6E. Natürlich werden die Hersteller auch bei den kommenden Wi-Fi-7-Produkten nicht gleich auf 16 Antennen und 46 Gigabit hochfahren. Man dürfte aber bald erste Produkte mit mehr als 10.000 Megabit Brutto im 6-GHz-Band im Handel sehen.

WLAN-Dauer-Problem Reichweite

Bei aller Freude über das immer schnellere mobile Surfen: WLAN hatte schon immer zwei große Probleme: Erstens wenig Platz in der Luft, vor allem bei 2,4 GHz. Und zweitens zu wenig Reichweite, vor allem durch Decken und Wände. Diese Probleme werden auch mit Wi-Fi 7 nicht plötzlich verschwinden. Insbesondere die Reichweite lässt sich schwer steigern, solange die Sendeleistungen für WLAN in allen Bändern streng limitiert sind.

Mehr Platz für Wi-Fi 7 in drei Bändern (schon seit 6E)

Seit Sommer 2021 darf WLAN in Deutschland auch im 6-GHz-Band zwischen 5,945 und 6,425 Gigahertz funken. Und zwar lizenzfrei, also kostenlos für Jedermann und Jedefrau. Für 6-GHz-WLAN braucht man aber leider neue Hardware. Und angepasste Antennen. Per Software lässt sich das nicht nachrüsten. Wi-Fi-6E-Geräte können 6 GHz seit 2021 nutzen, Wi-Fi-7-Geräte ab 2023 sowieso.

Mehr Platz in der Luft, also mehr Bandbreite, ist der stärkste Speed-Booster für WLAN überhaupt. So ähnlich wie Feldweg, Landstraße, Autobahn: Je breiter die Straßen, und je mehr Spuren, desto mehr Verkehr kann gleichzeitig fließen: Bei Autos wie bei Daten. 5 GHz ist zwar nicht so überfüllt wie das 2,4-GHz-Band. Es hat aber dennoch Störungen, vor allem durch Radarnutzer mit hoher Priorität, wie Flughäfen und Wetterstationen. Diesem Radar muss jeder WLAN-AP ausweichen. Deshalb kann WLAN bei 5 GHz auch immer wieder mal kurz ausfallen.

Das klingt in des Autors WLAN-Router (Fritzbox 6660 Cable) dann etwa so: „25. April 2023, 10 Uhr 54: 5-GHz-Band für 10 Minuten auf dem gewählten Kanal 100-128 nicht nutzbar wegen Prüfung auf bevorrechtigten Nutzer, zum Beispiel Radar.“ Solche unliebsamen WLAN-Unterbrechungen soll es im 6 GHz Band nicht mehr geben. Dafür aber viel Platz für neue WLAN-Geräte, sofern sie schon 6 GHz verstehen.

Pros und Cons von drei Bändern

Vorteil von drei Bändern: Applikationen, die viel Speed brauchen, kann man auf die höheren Bänder bei 5 und 6 GHz verschieben. Dadurch bekommt das überfüllte 2,4 GHz Band wieder mehr Platz für schmalbandige Anwendungen wie IoT, SmartHome und Bluetooth, die auf 2,4 GHz angewiesen sind.

Nachteil von drei Bändern: WLAN-Basen und WLAN-Endgeräte brauchen (mindestens) drei Funkmodule plus passende Antennen: Für 2,4 und 5 und 6 GHz. Wi-Fi-6E-Router wie der Asus GT-AXE11000 können seit 2021 schon alle drei Bänder bedienen. Wi-Fi-6E-Handys wie das Google Pixel seit Modell 6 Pro ebenfalls. Viele weitere Handys, Laptops oder Tablets funken per 1. Mai 2023 aber immer noch kein 6 GHz. Viele WLAN-Hersteller, und noch mehr Anwender, überspringen 6E.

Drei WLAN-Bänder für Wi-Fi 7

Wi-Fi 7 darf den großen Vorteil von 6E, nämlich das störungsarme 6 GHz-Band, ebenfalls nutzen. Beide WLAN-Normen dürfen bei 6 GHz in Europa maximal drei 160-MHz-Kanäle gleichzeitig bedienen. Aber nur Wi-Fi 7 kann alternativ sogar auf einem (!) 320-MHz-breiten Kanal senden und empfangen.

Kanalbandbreite bis zu 320 MHz

In Europa dürfen Wi-Fi-6E- und Wi-Fi-7-Geräte in Summe 480 MHz im 6 GHz Band nutzen. Und in diesem kleinen Spektrum hat eben leider nur ein einziger 320 MHz Kanal Platz. In den USA ist das erlaubte Spektrum für Wi-Fi 7 fast dreimal breiter, nämlich 1.200 MHz. Dort haben sogar drei superbreite 320 MHz Kanäle gleichzeitig Platz. In Europa wäre so viel Platz für WLAN ebenfalls wünschenswert. Doppelte Kanalbreite (also 320 MHz bei Wi-Fi 7 anstatt nur 160 MHz bei Wi-Fi 6) bringt grob gesagt den doppelten Speed.

Wi-Fi 7 mit 16 Antennen

Damit Wi-Fi 7 den vollen Speed aufdrehen kann, müssen die Hersteller noch an vielen weiteren Schräubchen drehen. Zum Beispiel bei den Antennen: Schon für 11ax-Wi-Fi 6 braucht man WLAN-Stationen mit 8 Spacial Streams, also mindestens 8 Antennen, wenn man das theoretische Maximum von 9,6 GBit/s Brutto erzielen will. Für Wi-Fi 7 bräuchte man sogar WLAN-Stationen mit 16 Spacial Streams und mindestens 16 WLAN-Antennen, falls man die vollen 46 GBit/s Brutto sehen will.

Die meisten WLAN-Hersteller gehen aber nicht gleich an die Grenzen des technisch Machbaren, weil die WLAN-Router sonst zu groß, zu schwer, zu teuer und zu Energie-hungrig werden. Bei kleinen Geräten wie etwa Handys sind 16 WLAN-Antennen sowieso schwer vorstellbar. Bei Wi-Fi-7-Handys sind zwei WLAN-Antennen realistisch, und versprechen damit auch schon heute Brutto-Spitzen bis zu 5,76 GBit/s. Tatsächlich verspricht das (bereits lieferbare) Xiaomi 13 Pro Smartphone fantastische 5.800 MBit/s, alias 5,8 GBit/s, sobald dieses Handy das entsprechende Software-Update bekommen haben wird. Qualcomm etwa bietet mehrere Wi-Fi-7-Plattformen, von 2 Streams für Handys, bis zu 16 Streams für sehr starke WLAN-Stationen in Hallen, Bahnhöfen, Hotels oder Flughäfen. Irgendwo dazwischen liegen die kommenden Wi-Fi-7-Router für kleinere Betriebe und private Häuser, mit weniger Antennen.

IEEE versus Wi-Fi-Alliance

Geplant werden die WLAN-Generationen von einem internationalen Normungsgremium namens IEEE 802. Parallel dazu entwickeln Chipgiganten wie Broadcom, Intel, Mediatek oder Qualcomm schon mal die ersten WLAN-Prozessoren. Danach bauen Gerätehersteller von Asus und AVM über Cisco, HPE, Huawei und Netgear, bis zu TP-Link und Zyxel die ersten WLAN-Stationen mit den neuen Prozessoren. Zwischendurch wird die Hardware mittels Firmware-Updates immer wieder auf den richtigen Kurs gebracht. Am Ende prüft die Wi-Fi-Alliance, ob die finalen Produkte auch die geplanten IEEE-Normen erfüllen und vergibt für teures Geld Prüfplaketten alias Wi-Fi-Zertifizierungen.

Multi-Link-Operation MLO

Ein spannendes Feature von Wi-Fi 7 ist der simultane Multi-Link-Betrieb in gleichen oder verschiedenen Bändern. Dazu blicken wir noch einmal kurz zurück: IEEE 802.11b war und ist ja auf das 2,4 GHz Band beschränkt. 11a kann nur 5 GHz. 11g kann nur 2,4 GHz. 11n kann 2,4 und 5 GHz. 11ac kann nur 5 GHz. 11ax kann 2,4 und 5 GHz. Und Wi-Fi 6E bezieht sich nur auf das 6-GHz-Band.

Wi-Fi 7 bringt nun endlich wieder alles unter eine Haube und ist für alle drei WLAN-Bänder definiert: 2,4 und 5 und 6 GHz. Und noch besser: Wi-Fi 7 kann mehrere Kanäle aus gleichen oder verschiedenen Bändern in einer einzigen Connection bündeln und aggregieren. Diese Technik nennt sich Multi-Link-Operation, kurz MLO. Auf Deutsch etwa: Multi-Link-Betrieb.

Die schnellste MLO-Variante ist die High-Band Simultaneous Multi-Link Operation. Sie verspricht sehr hohen Datendurchsatz und sehr kurze Pingzeiten. Das gleichzeitige Senden und Empfangen von Daten über verschiedene Frequenzbänder und Kanäle soll sich laut TP-Link und weiteren Wi-Fi-7-Herstellern auf mehrere Aspekte positiv auswirken: Es soll den Datendurchsatz erhöhen, die Latenzen alias Pingzeiten verkürzen, und die Stabilität anspruchsvoller Anwendungen verbessern.

Leider konnten wir Wi-Fi-7-APs mangels Lieferbarkeit noch nicht selbst testen und müssen deshalb die Erkenntnisse der Hersteller zitieren.

4K-QAM-Modulation

Ein weiterer Speed-Booster ist die 4K-4096-QAM-Modulation bei Wi-Fi 7. Sie presst mehr Bits auf eine magnetische Welle als die bisherige 1024-QAM von 802.11ax oder die 256-QAM von Wi-Fi-5 alias 11ac. QAM steht für Quadrature Amplitude Modulation, zu Deutsch Quadraturamplitudenmodulation. Höhere QAM-Stufen bringen mehr Datendurchsatz. 4K-QAM funktioniert aber nur auf sehr kurze Distanz.

Realistische Wi-Fi-7-Ausbaustufen

Um das Beste aus Wi-Fi-7 herauszuholen, müssen die Chip- und WLAN-Hersteller also an vielen Schräubchen drehen. Das Wireless-Test-Unternehmen LitePoint aus Kalifornien erwartet, dass die meisten WLAN-Hersteller nicht mehr als 4 parallele Datenströme in ihre WLAN-Stationen einbauen werden, also nur 25% der maximal 16 Streams und Antennen.

Tatsächlich sieht man in den ersten 20 kommunizierten Wi-Fi-7-Produkten keine 46.000 Megabit, sondern:

• Im wunderbar leeren 6 GHz Band typische (kommunizierte) Brutto-Werte um die 11.500 MBit/s, also nur mal 25% des finalen 11be-Maximums.

• Im Radar-gestörten 5 GHz Band typische (kommunizierte) Werte um die 5.760 MBit/s.

• Und im überfüllten 2,4 GHz Band typische (kommunizierte) Werte von 1.376 MBit/s.

Zwei Wi-Fi-7-Router versprechen sogar zwei Funk-Module bei 5 GHz. Und ein Wi-Fi-7-Mesh-System verspricht auch schon zwei Funk-Module bei 6 GHz. In Summe werden diese ersten Wi-Fi-7-Basen dann also (grob gesagt) zwischen 10.000 und 30.000 Megabit funken.

Einzig die Wi-Fi-7-Handys liegen deutlich drunter: Da werden momentan Werte von 3.600 oder 5.800 Megabit kommuniziert, weil man in den Handys halt nicht so viele WLAN-Antennen verbauen kann. Dass Wi-Fi-7-APs mehr Antennen haben als Wi-Fi-7-Handys passt aber trotzdem, weil ein AP dann mehrere Handys gut versorgen kann.

Stärkere Switches für Wi-Fi 7

Da WLAN-Basis-Stationen für Wi-Fi 7 viel höhere Datendurchsätze als frühere WLAN-Gattungen haben, werden sie auch immer öfter 2,5 und 10 GBit/s-LAN-Ports haben, damit sie den Verkehr aus der Luft ungebremst in das dahinter liegende LAN und WAN transportieren können. Natürlich müssen dann auch die Switches hinter den High-End-WLAN-Funkern höhere Kapazitäten bekommen. Das gilt vor allem für größere Installationen in Firmen, Schulen, Hotels oder in sehr großen Privathäusern.

Fazit

Wer momentan nicht supereilig einen Wi-Fi-6E-Rollout machen muss, sollte warten, bis die ersten Wi-Fi-7-Modelle lieferbar sind. Dann kann man testen, was sie taugen. Nach aktueller Datenlage müssten die kommenden Wi-Fi-7-Router nämlich große Vorteile bei Speed, Stabilität und Kapazität bringen. Zu Wi-Fi 7 kommt hier auf IP-Insider am 17.05.2023 eine Marktübersicht der ersten 20 angekündigten Geräte.

IEEE 802.11be von Asus & AVM über Honor & Huawei bis TP-Link & Xiaomi

Marktübersicht verfügbarer Wi-Fi-7-Geräte

(ID:49432904)