Definition Was ist 802.11ay (WiGig 2.0)?

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Vitel GmbH

Der WLAN-Standard 802.11ay ist der Nachfolger von 802.11ad und wird auch als zweite WiGig-Version bezeichnet. Er ermöglicht die drahtlose Kommunikation mit hohen Datenraten im mehrstelligen Gigabit-Bereich. Im Vergleich zu anderen WLAN-Standards nutzt er nicht die 2,4- oder 5-GHz-Bänder, sondern arbeitet mit circa 60 bis 70 GHz. Die Reichweite der Signale beträgt in Gebäuden nur wenige Meter. Im Außenbereich sind Verbindungen über einige hundert Meter möglich.

802.11ay ist der Nachfolger von 802.11ad und wird auch als zweite Version von WiGig bezeichnet. Es handelt sich um einen WLAN-Standard für das unlizenzierte 60-GHz-Band. Er ermöglicht Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 176 Gigabit pro Sekunde.

Indoor erzielt WiGig eine wesentlich geringere Reichweite als beispielsweise die Standards 802.11ac oder 802.11ax, die in den niedrigeren Frequenzbereichen von 2,4 oder fünf Gigahertz arbeiten. Im Außenbereich lassen sich mit gerichteten WiGig-Sichtverbindungen bis zu mehrere hundert Meter überbrücken. In Gebäuden beträgt die Reichweite nur wenige Meter. Die Funkversorgung ist in der Regel auf einen einzigen Raum beschränkt.

Einsetzbar ist die Technik beispielsweise für die drahtlose Übertragung hochauflösender 8K- und 4K-Videosignale, für die drahtlose Anbindung von Virtual-Reality-Brillen oder für breitbandige Richtfunkstrecken.

Um höhere Bandbreiten und größere Reichweiten als der Vorgängerstandard 802.11ad zu realisieren, nutzt 802.11ay Techniken wie MIMO, bis zu vier Streams, Kanalbandbreiten von bis zu 8,64 GHz und 256QAM. Die Draft Version 6.0 des Standards wurde im September 2020 verabschiedet. Die finale Veröffentlichung des endgültigen Standards ist für Ende 2020 geplant.

Die technischen Merkmale des WLAN-Standards 802.11ay

Kurz zusammengefasst besitzt 802.11ay folgende technischen Key Features:

• Datenübertragungsraten von bis zu 176 Gbit/s

• Frequenzbereich von circa 57 bis 70 GHz (Wellenlängen von nur wenigen Millimetern)

• Kanalbandbreite von bis zu 8,64 GHz

• Datenrate von bis zu 44 Gbit/s pro Kanal

• bis zu vier Datenstreams

• MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input, Multiple-Output

• 64QAM oder 256QAM

• Reichweite in Gebäuden nur wenige Meter, im Außenbereich bis zu mehrere hundert Meter

Anwendungsbereiche des WLAN-Standards 802.11ay

Ziel der Entwicklung des 802.11ay-Standards war es, den wenig genutzten Vorgängerstandard 802.11ad hinsichtlich Geschwindigkeit und Reichweite zu optimieren. Die Anwendungsbereiche der WiGig-Technik lassen sich in zwei Kategorien unterscheiden.

Erster Anwendungsbereich:

In diesem Anwendungsbereich schafft 802.11ay drahtlose, breitbandige Datenübertragungsmöglichkeiten zwischen Computern und ihren Peripheriegeräten sowie zwischen Home-Entertainment-Geräten. Die drahtlosen Verbindungen haben das Potenzial, Kabelverbindungen abzulösen. Typisch sind direkte Verbindungen mit großem Bandbreitebedarf ohne zwischengeschalteten Switch oder Router (Point-to-Point-Verbindungen). Beispielsweise ermöglicht WiGig die Kommunikation zwischen Geräten wie Fernsehern, Zuspielgeräten, Beamern, Monitoren, Smartphones, Docking-Stationen, VR-Brillen und VR-Headsets oder 3D-Webkameras. Dank der hohen Datenraten lassen sich 4K- und 8K-Streams sowie hochauflösende dreidimensionale Bildsignale problemlos übertragen. WiGig ist in diesem Umfeld als eine Art Wireless-USB-, Wireless-PCIe- oder Wireless-HDMI-Schnittstelle zu sehen.

Zweiter Anwendungsbereich:

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ergibt sich im Außenbereich. Bei direkter Sichtverbindung zwischen den Stationen und gerichteter Übertragung lassen sich mit der Technik Entfernungen von mehreren hundert Metern überbrücken. So können Netzbetreiber mit Hilfe von 802.11ay Richtfunkstrecken im unlizenzierten Frequenzbereich realisieren, Basisstationen drahtlos mit dem Kernnetz verbinden oder drahtlose Kundenanbindungen mit hoher Bandbreite herstellen.

Im Folgenden kurz zusammengefasst einige Beispielanwendungen für den WiGig-WLAN-Standard:

• Anbindung drahtlos arbeitender hochauflösender Displays und Monitore

• drahtlose Übertragung von ultra hochauflösenden 4K- oder 8K-Videosignalen

• drahtlose PC-zu-PC-Verbindung für die Datenübertragung mit hohen Datenraten

• Anbindung von Geräten wie hochauflösende Kameras, Smartphones oder VR-Headsets an Computer

• Ersatz kabelgebundener Übertragungswege für Video- und Audiosignale im Home-Entertainment-Bereich

• drahtlose Zuspielung hochauflösender Videosignale an einen Beamer

• drahtlose Verbindung zwischen Computern und Netzwerkspeichern oder anderen Speichermedien

• Richtfunkstrecken im unlizenzierten Frequenzbereich über kurze Entfernungen von wenigen hundert Metern

• drahtlose Kundenanbindungen mit hoher Bandbreite

• drahtlos Verbindungen von Basisstationen (Micro Cells oder Small Cells) mit dem Mobilfunk-Kernnetz

Reichweitenaspekte des WiGig-WLAN-Standards

Funkwellen mit hohen Frequenzen und kleinen Wellenlängen wie die des 60-GHz-Bandes werden in ihrer Ausbreitung wesentlich stärker gedämpft als Funkwellen mit niedrigen Frequenzen und großen Wellenlängen. Beispielsweise verursacht der atmosphärische Sauerstoff pro Kilometer eine Dämpfung von etwa 20 dB. Die maximal erzielbare Reichweite der Funksignale ist im Außenbereich begrenzt. Im Innenbereich dämpfen Decken, Wände, Objekte wie Möbel oder Personen die Signale zusätzlich. Innerhalb von Gebäuden ist die Kommunikation zwischen WiGig-Sendern und -Empfängern nur über wenige Meter (maximaler Radius circa zehn Meter) und in der Regel nur im gleichen Raum möglich. Ein Vorteil dieser eingeschränkten Reichweite ist, dass benachbarte WiGig-Verbindungen im gleichen Frequenzbereich die Kommunikation kaum stören. Innerhalb eines Gebäudes oder einer Wohnung lassen sich problemlos mehrere 802.11ay-Verbindungen parallel ohne gegenseitige Beeinflussung betreiben.

Damit WiGig mit 802.11ay im Außenbereich hohen Reichweiten von mehreren hundert Metern erzielt, ist eine Sichtverbindung zwischen dem Sender und Empfänger notwendig. Zudem erfolgt die Übertragung auf der Funkstrecke gerichtet und gebündelt.

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