Das Wi-Fi-Spektrum, von Anfang bis Ende erklärt

Wi-Fi ist keine einzelne Funktechnologie. Es ist eine Familie von Funktechniken, die sich vier sehr unterschiedliche Spektrumsbereiche teilen, jeder mit seiner eigenen Physik, seinem eigenen regulatorischen Ballast und seinen eigenen Fehlermodi. Die Wahl des falschen Bands für eine Aufgabe ist die mit Abstand häufigste Ursache für ein enttäuschendes WLAN.

Klicken lieber als lesen? Der interaktive Spektrum-Explorer deckt denselben Stoff Band für Band ab.

Die vier Bänder im Überblick

2,4 GHz – das Band, das Sie nicht abschalten können

2,4 GHz erstreckt sich von etwa 2,400 bis 2,4835 GHz. In der Praxis stehen Ihnen drei nicht überlappende 20-MHz-Kanäle zur Verfügung: 1, 6 und 11. Das ist die ganze Geschichte. Wer Kanal 3 oder 9 betreibt, ist nicht clever, sondern erzeugt gleichzeitig Nachbarkanalstörungen für zwei Nachbarn.

Es teilt sich das Band mit Mikrowellenherden, Bluetooth, Zigbee, Funkkameras, schnurlosen Telefonen, Videosendern und jedem billigen lizenzfreien Sender, der je gebaut wurde. Sein rettender Vorteil ist die Ausbreitung: 2,4 GHz trägt weiter und durchdringt Wände besser als alles andere, was Wi-Fi nutzt.

Designregel: Behandeln Sie 2,4 GHz als IoT- und Abdeckungs-Band der letzten Instanz. Schalten Sie das Funkmodul bei einem erheblichen Teil Ihrer Access Points ab – in einer dichten Installation oft bei zwei von drei APs. Verwenden Sie hier niemals 40-MHz-Kanäle.

5 GHz – wo die eigentliche Arbeit passiert

5 GHz liefert Ihnen die UNII-Subbänder: UNII-1 (5,150–5,250), UNII-2A (5,250–5,350), UNII-2C (5,470–5,725) und UNII-3 (5,725–5,850). UNII-2A und 2C sind DFS-Kanäle – Dynamic Frequency Selection – die mit Radar geteilt werden.

DFS ist nicht optional und nicht kosmetisch. Ein AP auf einem DFS-Kanal muss vor dem Senden auf Radar horchen (eine 60-sekündige Kanalverfügbarkeitsprüfung, bis zu 10 Minuten bei den Wetterradar-Kanälen 120–128) und muss den Kanal innerhalb von 10 Sekunden nach Erkennung eines Radarmusters räumen. Wenn das passiert, wird jeder Client am AP auf einen anderen Kanal verschoben.

Ob DFS genutzt werden soll, ist eine echte Ermessensentscheidung:

• DFS nutzen in dichten Büros, Campusanlagen und Stadien fernab von Flughäfen und Küsten. Sie verdreifachen damit grob Ihre verfügbaren Kanäle, und der Kapazitätsgewinn überwiegt gelegentliche Radarereignisse.
• DFS vermeiden in der Nähe von Flughäfen, militärischen Anlagen, Küsten-Wetterradar und in jeder Umgebung, in der ein zehnsekündiger Ausfall ein Sicherheits- oder Umsatzproblem darstellt – Operationssäle, Handelsräume, Live-Übertragungen.
• Schließen Sie Kanäle 120–128 immer aus, es sei denn, Sie haben sie über Wochen gemessen. Es sind Wetterradar-Kanäle und verursachen die störendsten Fehlalarme.

6 GHz – Terrain von Wi-Fi 6E und Wi-Fi 7

Das 6-GHz-Band verdoppelt oder verdreifacht grob das für Wi-Fi verfügbare Spektrum, je nach Regulierungsdomäne. Die USA haben 5,925–7,125 GHz freigegeben (1200 MHz, 59 Zwanzig-Megahertz-Kanäle). Die EU, das Vereinigte Königreich und weite Teile der Welt haben nur den unteren Teil freigegeben, 5,925–6,425 GHz (500 MHz, 24 Kanäle) – das sogenannte untere 6-GHz-Band. Entwerfen Sie keinen globalen Standard auf Basis der US-Kanalzahlen.

Drei Dinge unterscheiden 6 GHz grundsätzlich, nicht nur graduell:

1. Keine Altlasten. Nur Geräte mit 802.11ax oder neuer sind zugelassen. Es gibt keinen Schutz-Overhead für 802.11b, keinen 20 Jahre alten Client, der die Zelle ausbremst. Dies ist das erste wirklich saubere Band, das Wi-Fi je hatte.
2. Leistungsklassen. Indoor Low Power (LPI) arbeitet mit reduzierter EIRP ohne Koordination, ist aber auf Innenraumnutzung beschränkt und kann nicht mit externen Antennen verwendet werden. Standard Power erfordert eine AFC-Abfrage – Automated Frequency Coordination –, bei der der AP seinen Standort an eine Datenbank meldet und mitgeteilt bekommt, welche Kanäle er mit welcher Leistung nutzen darf, um bestehende feste Richtfunkstrecken zu schützen.
3. Ausbreitung. Die Freiraumdämpfung ist um einige dB schlechter als bei 5 GHz, und die Wanddämpfung ist deutlich höher. Rechnen Sie bei 6 GHz mit etwa 20 bis 30 Prozent weniger Abdeckung pro AP als bei 5 GHz. Ein Design, das bei 5 GHz bereits AP-limitiert war, wird bei 6 GHz Lücken aufweisen.

Die Erkennung ist entscheidend. 6-GHz-Clients scannen nicht 59 Kanäle auf der Jagd nach Beacons. Sie verlassen sich auf Reduced Neighbor Reports in 2,4/5-GHz-Beacons, FILS-Discovery-Frames und Unsolicited Broadcast Probe Responses. Wenn Ihre 6-GHz-SSID für Clients unsichtbar ist, liegt es fast immer am Erkennungsmechanismus, nicht am Funkmodul.

60 GHz – der Spezialist

802.11ad und 802.11ay arbeiten um 60 GHz mit 2,16 GHz breiten Kanälen. Die Sauerstoffabsorption ist erheblich, und ein menschlicher Körper wirkt wie eine effektive Wand. Es ist wirklich nützlich für feste Punkt-zu-Punkt-Strecken, kabelloses Docking, raumgroße AR/VR und Kurzstrecken-Backhaul. Es ist keine universelle Zugangstechnologie, und Sie sollten misstrauisch werden, wenn jemand es Ihnen als solche verkaufen will.

Was ist mit CBRS und privatem 5G?

CBRS in den USA (3,55–3,70 GHz) und vergleichbare Modelle für gemeinsam genutztes Spektrum anderswo sind kein Wi-Fi, stehen aber zunehmend auf derselben Shortlist. CBRS verwendet ein dreistufiges Modell, das von einem Spectrum Access System überwacht wird: zuerst Incumbents, dann Priority Access Licences, dann General Authorized Access.

Wählen Sie CBRS oder privaten Mobilfunk statt Wi-Fi, wenn Sie deterministisches Handover über ein großes Außengelände, SIM-basierte Identität oder die Abdeckung eines Hafens, einer Mine oder eines Campus benötigen, wo die AP-Dichte absurd wäre. Wählen Sie Wi-Fi, wenn Geräteunterstützung, Kosten pro Quadratmeter und Client-Vielfalt zählen – was meistens der Fall ist.

Praktischer Bandplan für einen Unternehmensstandort

• 6 GHz: primäres Band für Laptops und moderne Smartphones. 80-MHz-Kanäle; 160 MHz nur in wirklich dünn besiedelten Bereichen.
• 5 GHz: hauptsächliches Abdeckungsband. 40-MHz-Kanäle in dichten Bereichen, 80 MHz, wo das Kanalbudget es erlaubt.
• 2,4 GHz: nur 20 MHz, nur bei einer Minderheit der APs aktiviert, IoT und Altgeräten vorbehalten.

Dann überprüfen Sie es. Ein Bandplan auf einer Folie ist eine Hypothese; ein Validierungs-Survey ist das Experiment.