Grundlagen von Wi-Fi 6: Was ist 1024-QAM?

IDC sieht, dass die Bereitstellung von Wi-Fi 6 (802.11ax) in 2019 erheblich zunimmt und um 2021 zum dominanten WLAN-Standard für Unternehmen wird. Das liegt daran, dass viele Unternehmen immer noch durch den vorherigen Wi-Fi 5 (802.11ac)-Standard eingeschränkt sind. Dies gilt insbesondere für Veranstaltungsorte mit hoher Dichte wie Stadien, Kongresszentren, Verkehrsknotenpunkte und Auditorien. Mit einer erwarteten vierfachen Kapazitätssteigerung gegenüber seinem Vorgänger Wi-Fi 5 (802.11ac) überführt Wi-Fi 6 (802.11ax) erfolgreich von einem „besten Aufwand“ auf eine deterministische drahtlose Technologie, die schnell zum de-facto-Medium für die Internetverbindung wird.

Wi-Fi 6 (802.11ax) Access Points (APs), die in Umgebungen mit dichten Geräten wie den oben genannten eingesetzt werden, unterstützen höhere Service Level Agreements (SLAs) für gleichzeitig verbundene Benutzer und Geräte – mit vielfältigeren Nutzungsprofilen. Dies wird durch eine Reihe von Technologien ermöglicht, die die spektrale Effizienz optimieren, den Durchsatz erhöhen und den Stromverbrauch reduzieren. Dazu gehören 1024-Quadraturamplitudenmodulation (QAM), Soll-Wachzeit (TWT), Orthogonaler Frequenzteilungs-Mehrfachzugriff (OFDMA), BSS-Farbgebung und MU-MIMO. In diesem Artikel werfen wir einen genaueren Blick auf 1024-QAM und wie WLAN 6 (802.11ax)-Zugangspunkte diesen Mechanismus nutzen können, um den Durchsatz erheblich zu erhöhen.

Funktionsweise von 1024-QAM

Quadraturamplitudenmodulation (QAM) ist ein hoch entwickeltes Modulationsschema, das in der Kommunikationsindustrie verwendet wird, in der Daten über Funkfrequenzen übertragen werden. Bei der drahtlosen Kommunikation ist QAM ein Signal, bei dem zwei phasenverschobene Träger (zwei sinusförmige Wellen) um 90 Grad (ein Viertel phasenverschoben) moduliert werden und der resultierende Ausgang sowohl aus Amplituden- als auch aus Phasenvariationen besteht. Diese Variationen bilden die Grundlage für die übertragenen binären Bits, Atome der digitalen Welt, die zu den Informationen führen, die wir auf unseren Geräten sehen.

Zwei um 90 Grad verschobene sinusförmige Wellen

Durch Variieren dieser sinusförmigen Wellen durch Phase und Amplitude können Funkingenieure Signale erstellen, die eine immer höhere Anzahl von Bits pro Hertz übertragen (Informationen pro Signal). Systeme, die entwickelt wurden, um die spektrale Effizienz zu maximieren, legen großen Wert auf die Bits/Hertz-Effizienz und setzen daher immer Techniken ein, um immer dichtere QAM-Konstellationen zu konstruieren, um die Datenraten zu erhöhen. Einfach ausgedrückt, erhöhen höhere QAM-Level die Durchsatzfähigkeiten in drahtlosen Geräten. Durch Variieren der Amplitude des Signals sowie der Phase können Wi-Fi-Funkgeräte das folgende Konstellationsdiagramm erstellen, das die Werte zeigt, die den verschiedenen Zuständen für ein 16 QAM-Signal zugeordnet sind. 

16-QAM-Konstellationsbeispiel

Während der ältere Wi-Fi 5 (802.11ac) Standard auf 256-QAM beschränkt ist, umfasst der neue Wi-Fi 6 (802.11ax) Standard ein extrem hohes optionales Modulationsschema (1024-QAM), wobei jedes Symbol (ein Punkt auf dem Konstellationsdiagramm) eine größere Anzahl von Datenbits codiert, wenn eine dichte Konstellation verwendet wird. In der Praxis ermöglicht 1024-QAM eine Erhöhung der Datenrate (Durchsatz) um 25 % bei Wi-Fi 6 (802.11ax) Access Points und Geräten. Mit über 30 Milliarden verbundenen „Dingen“, die von 2020 erwartet werden, ist ein höherer drahtloser Durchsatz, der durch 1024-QAM ermöglicht wird, entscheidend für die Sicherstellung der Servicequalität (Quality of Service, QoS) an Standorten mit hoher Dichte wie Stadien, Kongresszentren, Transportzentren und Auditorien. Tatsächlich wird erwartet, dass Anwendungen wie 4K-Videostreaming (das zur Norm wird) den Internetverkehr um 2021 auf 278.108 Petabyte pro Monat steigern werden.

Ein leistungsstärkerer WLAN-Standard

Die Gewährleistung einer schnellen und zuverlässigen Wi-Fi-Abdeckung in hochdichten Bereitstellungsszenarien mit älteren Wi-Fi 5 (802.11ac) APs wird immer schwieriger, da das Streamen von 4K-Video und AR/VR-Inhalten zur Norm wird. Genau deshalb bietet der neue Standard Wi-Fi 6 (802.11ax) eine bis zu vierfache Kapazitätssteigerung gegenüber seinem Vorgänger Wi-Fi 5 (802.11ac). Mit Wi-Fi 6 (802.11ax) können mehrere APs, die in Umgebungen mit dichten Geräten eingesetzt werden, gemeinsam die erforderliche Servicequalität für mehr Clients mit vielfältigeren Nutzungsprofilen bereitstellen. Möglich wird dies durch eine Reihe von Technologien – wie z. B. 1024-QAM – die eine 25%ige Datenratenerhöhung (Durchsatz) bei Wi-Fi 6 (802.11ax)-Zugangspunkten und -Geräten ermöglichen. Aus unserer Sicht spielt Wi-Fi 6 (802.11ax) eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Wi-Fi zu einer kollisionsfreien, deterministischen Drahtlostechnologie, die den Gesamtdurchsatz des Netzwerks drastisch erhöht, um Veranstaltungsorte mit hoher Dichte und darüber hinaus anzusprechen. Zu guter Letzt wird erwartet, dass Wi-Fi 6 (802.11ax)-Zugangspunkte auch dazu beitragen, den Wi-Fi-Bereitstellungszyklus zu verlängern, indem sie greifbare Vorteile für ältere drahtlose Geräte bieten. Möchten Sie mehr über 802.11ax erfahren? Lesen Sie die zugehörigen Artikel unten:

• Wesentliches zum 802.11ax: Mehrfachzugriff mit orthogonaler Frequenzteilung (OFDMA)
• Wesentliches zum 802.11ax: Zielwachzeit (TWT)
• Grundlagen von Wi-Fi 6: Basic Service Set Coloring (BSS Coloring)