Die Welt dreht sich nicht um 5G: Der Einsatz von Netzwerk Technologien

Trotz dem Hype um den zukünftigen 5G-Mobilfunkstandard werden die meisten Privatnutzer und Unternehmen an den heutigen Netzwerkstandards festhalten. Hier finden Sie einen Überblick über die favorisierten Netzwerktechnologien und ihren Einsatz.

Mobilfunklos, telefonlos und bald komplett machtlos? Ein Ortsteil einer hessischen Kleinstadt erliegt aktuell diesem Schicksal. Zum telefonieren müssen die Bürger schon auf einen Berg klettern und laut HNA befürchten sie bald vollständig von der Welt abgeschnitten zu werden, denn – die Kündigung eines großen Providers soll sie von ihren analogen und ISDN-Leitungen trennen. Der Kleinstadt-Bürgermeister hat hiergegen einen kommunalen Einspruch initiiert.

Mobilfunk auf der Überholspur

Eigentlich wollte der Anbieter schon bis Ende 2018 alle analogen und ISDN-Anschlüsse auf IP-Technologie oder Internet-Telefonie umstellen. Schließlich griff er mit Kündigungen sogar zu Zwangsmaßnahmen, um die Wechselunwilligen umzustimmen. Um die Internetnutzung geht es bei analogen oder ISDN-Verbindungen mit Datenraten von netto maximal 38 bis 60 Kbit/s (Kilobit pro Sekunde) schon lange nicht mehr.

UMTS, der Mobilfunk der 3. Generation, ist bereits mehr als sechsmal so schnell, LTE oder 4G bringt heute Bitraten von bis zu 1 Gbit/s. Der 5G genannte kommende Mobilfunkstandard der 5. Generation, lässt sogar auf Datenübertragungsraten von 10 Gbit/s oder 10.000 Megabit pro Sekunde hoffen.

Da kommen selbst die meisten Firmennetze mit Kupfer- oder Glasfaserkabeln nicht mit. Ethernet 1000Base alias Gigabit-Ethernet, wie es heute im Local Area Network (LAN) viele kleine Betriebe noch haben, bietet zwar theoretisch eine Datenrate von 1.000 Mbit/s, praktisch sind es aber nur maximal 300 Mbit/s. Anfang 2017 hat das Ethernet-Konsortium schließlich den Startschuss für 25 GbE und 50 GbE gegeben. Über bestimmte Monomodefaser sind über Ethernet auf Distanzen bis etwa 10 km auch 400 Gbit/s drin. Den größten Datendurchsatz weltweit hat der Frankfurter Internetknoten DE-CIX, der es im Februar 2019 in Spitze auf 6,876 Terabit pro Sekunde brachte.

WAN, MAN, LAN, WLAN & Co.

Grob lässt sich die Informationstechnik in sechs verschiedene Netze einteilen. Da sind zunächst die Zugangstechniken: das Global Area Network (GAN), das Wide Area Network (WAN), das Metropolitan Area Network (MAN), das Local Area Network (LAN), die drahtlose Variante WLAN oder Wi-Fi sowie das Personal Area Network (PAN) mit Verbindungen wie USB, Firewire (IEEE 1394), Bluetooth oder auch IrDA (Infrarot).

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— Aruba Networks (@ArubaNetworks) 12. April 2019

Software-defined WAN ist der Trend

Während Unternehmen mit verteilten Niederlassungen und Zweigstellen immer noch häufig vergleichsweise teure MPLS-Leitungen für ihre WAN-Verbindungen nutzen, folgt die Proservia GmbH & Co. KG dem neuen Trend und bietet den Unternehmenskunden auch als Software Defined Wide Area Network (SD-WAN) mit unterschiedlichen Übertragungswegen als Managed Service über die Cloud an. Für weniger latenzkritische Anwendungen wie Backup wird dabei auf günstigere IPsec- oder LTE-Verbindungen zugegriffen.

Das Local Area Network (LAN) wurde im Zusammenhang mit Ethernet schon genannt und dient dabei über die RJ45-Schnittstelle am Computer oder Notebook zum Beispiel als Kabelverbindung in einem Heim- oder Unternehmensnetz. Zu LAN gehört auch Powerline (PLC), der Zugang über das Stromnetz. WLAN stellt als Wireless Local Area Network, oft auch synonym für Wi-Fi als Marke verwendet, die drahtlose Verbindung in einem Heim- oder Unternehmensnetz her.

SD-WAN in unter 3 Minuten erklärt:

Wi-Fi 6 wird zum neuen heißen WLAN-Standard

Bislang wurden die verschiedenen WLAN-Standards immer mit IEEE 802.11x bezeichnet. Das ist wenig verbraucherfreundlich. Daher hat sich die Wi-Fi Alliance 2018 darauf geeinigt, Wi-Fi oder WLAN nunmehr Versionsnummern zu geben. Aus 802.11n wird Wi-Fi 4, aus 802.11ac, dem aktuellen Standard, Wi-Fi 5. Dieser bringt theoretisch einen Datendurchsatz von bis zu 6,936 Mbit/s, praktisch sind es maximal 1.733 Mbit/s.

Der jüngst verabschiedete und für Ende 2019 erwartete neueste Standard heißt 802.11ax oder Wi-Fi 6. Und der bietet laut Aruba Networks, einer Tochter von HP Enterprise, nicht nur eine bis zu viermal höhere Durchsatzkapazität gegenüber Wi-Fi 5, sondern stellt WLAN auch auf eine völlig neue Stufe. Denn auch wenn der Datendurchsatz mit jeder Generation ständig erhöht wurde, blieb doch der Flaschenhals, dass ein WLAN-Zugangspunkt pro Kanal bisher immer nur ein Gerät auf einmal bedienen konnte.

Man muss sich das so vorstellen wie eine 8-spurige Autobahn, die plötzlich in einer Spur endet, welche immer nur ein Fahrzeug auf einmal durchlassen kann. In öffentlichen Hotspots, wo viele WLAN-Nutzer gleichzeitig Zugang haben wollen, äußert sich das dadurch, dass die Bandbreite mächtig in den Keller geht oder gar kein Internetzugang möglich ist.

Mehr Speed und bidirektionale Mehrbenutzerfunktion

Die wichtigste Neuerung von 802.11ax oder Wi-Fi 6 ist die bidirektionale Mehrbenutzerfunktion mit Zugang über mehrere Unterträger für das Orthogonale Frequenzmultiplexverfahren, auf Englisch Orthogonal Frequzency-Division Multiplexing Access oder kurz OFDMA genannt. Um beim Bild mit der Autobahn zu bleiben, endet diese somit nicht mehr in einer Spur, sondern in bis zu acht Spuren, und das in beiden Richtungen. Unterstützend kommt dabei das mit 802.11ac oder Wi-Fi 5 eingeführte Multi-User Multiple Input Multiple Output (MU-MIMO) genannte Mehrnutzer-Mehrantennenverfahren zum Einsatz.

Wie AVM es für die Fritz!Box 7590 erklärt, können damit mehrere Empfänger gleichzeitig mit mehreren Datenströmen versorgt werden. Der WLAN-Router unterstützt WLAN-Geräte mit 4 x 4 MIMO oder zwei Geräte mit 2 x MIMO mit einer einzelnen Antenne. Allerdings wird MU-MIMO mit Wi-Fi 5 nur im Downlink für Downloads unterstützt. Wi-Fi 6 wird dagegen MU-MIMO sowohl im Down- als auch im Uplink bieten.

5G ist nicht die einzige Antwort für die IoT-Zukunft

Das Ergebnis sind deutliche geringere Wartezeiten und somit auch eine Verbesserung des Datendurchsatzes für jedes Gerät. Gleichzeitig verbessert sich dadurch auch der Stromverbrauch oder die Akku-Laufzeit der WLAN-Gerät. Das heißt, mit Wi-Fi 6 wird WLAN auch als Zugangstechnologie für das Internet of Things (IoT) interessant. Wie eine Intel-Grafik auf Techspot.com zeigt, kamen mit 11ac oder Wi-Fi 5 neben mobilen Geräten auch Temperaturfühler hinzu.

802.11ax oder Wi-Fi 6 wird bis hin zur Waschmaschine, Überwachungskamera oder zu AR/VR-Brillen alle möglichen Geräte ansprechen können, so auch Roboter und andere Produktionsmaschinen, die mit den entsprechenden Sensoren und Aktoren ausgestattet, zu IoT-Devices werden. Bisher erfolgt die IoT-Anbindung oft noch über Bluetooth, ZigBee oder ähnliche Funktechnologien, wie sie auch im Smart Home zum Einsatz kommen.

5G gilt für die Maschinensteuerung und fürs autonome Fahren der Zukunft zwar als gesetzter Heilsbringer, mit 802.11ay als nächsten WLAN-Standard könnte dem neuen Mobilfunk aber mächtige Konkurrenz ins Haus stehen. Denn damit sollen pro Datenstrom (Stream) Datenraren von 44 Gbit/s möglich sein oder bei insgesamt vier Streams bis zu 176 Gbit/s. Wenn der neue Standard, wie erwartet, Ende 2019 verabschiedet wird, könnten ein Jahr später schon die ersten Anwendungen folgen.

Aruba Networks ist der Entwicklung immer eine Nasenlänge voraus, weshalb Proservia künftig noch stärker mit der HPE-Tochter zusammenarbeiten wird, um der eigenen Devise von peopleIT gemäß den Kunden schlüssige Lösungen für heutige und zukünftige Netzwerk-Aufgaben anzubieten.