IEEE 802.11g / WLAN mit 54 MBit

IEEE 802.11g ist ein Standard für ein Wireless LAN mit einer Übertragungsrate von maximal 54 MBit/s aus dem Jahr 2003. IEEE 802.11g ist der Nachfolger von IEEE 802.11b mit einem verbesserten Modulationsverfahren. Der Standard benützt dafür das 2,4-GHz-Frequenzband, wofür keine langwierigen Zulassungen notwendig sind. Allerdings sind wie im WLAN nach IEEE 802.11b mit allen Nachteilen in diesem Frequenzband zu rechnen. Vor allem Störungen durch andere Funkdienste, z. B. Bluetooth oder Funk-Fernbedienungen.

Vergleich: IEEE 802.11 / IEEE 802.11b / IEEE 802.11g / IEEE 802.11a/h/j

  IEEE 802.11 IEEE 802.11b IEEE 802.11g IEEE 802.11a/h/j IEEE 802.11n
Datenübertragungsrate (Brutto) 1 - 2 MBit/s 5,5 - 11 MBit/s 6 - 54 MBit/s 6 - 54 MBit/s 150 - 600 MBit/s
Datenübertragungsrate (Netto) 1 MBit/s 5 MBit/s 2 - 16 MBit/s bis 32 MBit/s 40 -200 MBit/s
Frequenzband 2,4 - 2,4835 GHz 5,15 GHz - 5,35 GHz
5,47 GHz - 5,735 GHz (Europa)		 2,4 - 2,4835 GHz
5,15 GHz - 5,35 GHz
5,47 GHz - 5,735 GHz (Europa)
Frequenzspektrum 83,5 MHz 455 MHz (Europa) 83,5 MHz + 455 MHz (Europa)
Modulationsverfahren FHSS DSSS DSSS/OFDM OFDM  
Reichweite (innen) typisch 20 m
Reichweite (außen) bis 100 m bis 2 km bis 100 m
Sendeleistung, maximal 100 mW 200 mW bis 1 W (Europa)  

Kompatibilität zu IEEE 802.11b

Der besondere Vorteil von IEEE 802.11g ist die Kompatibilität zu IEEE 802.11b. Damit kann eine bestehende WLAN-Infrastruktur weitergenutzt werden, während einzelne bandbreitenbedürftige Segmente auf IEEE 802.11g umgestellt werden können. Die Abwärtskompatibilität zu 802.11b wird durch die CCK-Modulation (Complementary Code Keying) sichergestellt. Werden in einem 802.11g-WLAN Geräte mit 802.11b-Standard genutzt, wird die Datenrate automatisch auf 11 MBit/s reduziert. Werden Geräte ausschließlich mit 802.11g eingesetzt, ermöglicht die OFDM-Übertragungstechnik, abhängig von der Qualität der Funkverbindung, Brutto-Übertragungsraten von 6 bis 54 MBit/s. Geräte, die nur 11b unterstützen, können 802.11g-WLANs nicht erkennen.

Im WLAN-Standard 802.11g war die Kompatibilität zu 802.11b gefordert. Deshalb beherrscht die 802.11g-Hardware auch die Datenraten bis 11 MBit/s. Da 802.11g ein anderes Modulationsverfahren benutzt als 802.11b, kann die 802.11b-Hardware nicht erkennen, ob das Medium durch 802.11b-Hardware belegt ist. Um Kollisionen zu vermeiden, stellt die 802.11g-Station bei anwesenden 802.11b-Stationen ihren Datenpaketen ein 802.11b-kompatibles CTS-Steuerpaket (Clear-to-Send) voran. Das CTS-Paket reserviert das Medium für eine bestimmte Zeit. Es ist aber genauso lang, wie ein normales Datenpaket und drückt so die Datenrate. Das passiert immer dann, wenn 802.11g- und 802.11b-Stationen sich den selben Funkkanal teilen.

Kompatibilität zu IEEE 802.11a

Obwohl IEEE 802.11a und 802.11g mit 54 MBit/s dieselbe Übertragungsrate haben, ist die Kompatibilität nicht gegeben. 802.11a nutzt die Frequenzen über 5 GHz. Aufgrund der Abwärtskompatibilität zu 802.11b ist 802.11g dem Standard 802.11a vorzuziehen. Der Grund, IEEE 802.11a ist nicht auf der ganzen Welt identisch. Die Geräte sind teurer und evtl. wegen ihrer technischen Einschränkungen nur bedingt einsetzbar. Im Gegensatz dazu lässt sich ein 802.11g-Gerät im Büro oder im Heimnetzwerk mit 54 MBit/s betreiben und an einem öffentlichen WLAN-Hotspot notfalls auch mit 11 MBit/s.

Frequenznutzung und Kanalaufteilung

Kanal-Zuordnung

 

Optimale Kanalbelegung für USA

 
Optimale Kanalbelegung für Deutschland

Da IEEE 802.11g im gleichen Frequenzband arbeitet, wie IEEE 802.11b, unterliegt es den gleichen Beschränkungen. In Europa und Japan lassen sich von den 13, in den USA 11, Kanälen ohne Überschneidung nur 3 Kanäle nutzen. Im Prinzip wird das Frequenzspektrum zusammengefasst. Nur durch das Modulationsverfahren OFDM erreicht IEEE 802.11g mehr Übertragungsgeschwindigkeit.

Kanal Trägerfrequenz Frequenzbereich Europa USA Japan
1 2412 MHz 2399,5 MHz - 2424,5 MHz × × ×
2 2417 MHz 2404,5 MHz - 2429,5 MHz × × ×
3 2422 MHz 2409,5 MHz - 2434,5 MHz × × ×
4 2427 MHz 2414,5 MHz - 2439,5 MHz × × ×
5 2432 MHz 2419,5 MHz - 2444,5 MHz × × ×
6 2437 MHz 2424,5 MHz - 2449,5 MHz × × ×
7 2442 MHz 2429,5 MHz - 2454,5 MHz × × ×
8 2447 MHz 2434,5 MHz - 2459,5 MHz × × ×
9 2452 MHz 2439,5 MHz - 2464,5 MHz × × ×
10 2457 MHz 2444,5 MHz - 2469,5 MHz × × ×
11 2462 MHz 2449,5 MHz - 2474,5 MHz × × ×
12 2467 MHz 2454,5 MHz - 2479,5 MHz ×   ×
13 2472 MHz 2459,5 MHz - 2484,5 MHz ×   ×

Im 2,4-GHz-Band gibt es 13 Kanäle, die jeweils 5 MHz umfassen. Da man jeweils 4 Kanäle zu einem großen 20 MHz Kanal zusammenfasst, ergibt sich eine Kanalzuteilung von 1, 7 und 13 oder besser 1, 5, 9 und 13. Auf diese Weise sind jeweils zwei Kanäle unterhalb und oberhalb der eingestellten Kanalfrequenz für einen Übertragungskanal belegt.

Turbo-Modus: 802.11g++ / WLAN mit 108 MBit

Um dem Wunsch nach höherer Geschwindigkeit nachzukommen haben sich die Chipsatz-Hersteller einiges einfallen lassen. Beim Turbo-Modus unter 802.11g gibt es zwei Techniken, die den Datendurchsatz auf theoretisch 108 MBit/s, also eine Verdoppelung, hochtreiben können. Beide Techniken sind herstellerabhängig, also nur mit Geräten des selben Herstellers möglich, aber nicht als Standard festgelegt.

Verfahren, die 11g++ zugeordnet werden, entsprechen keinem offiziellen IEEE-Standard. Es handeln sich dabei um eigenmächtige Erweiterungen von Chipsatz-Herstellern. In der Praxis hat sich die eine oder andere Technik bewährt und wurde deshalb später in neuen Spezifikationen offiziell berücksichtigt.
11g++ wird in Intels Centrino-Treiber als "Durchsatzverbesserung" bezeichnet. Das soll in etwa 30 Prozent mehr Datendurchsatz bringen. In der Praxis wird man nicht mehr als 10 Prozent erreichen.

Channel Bonding

Der Chipsatz-Hersteller Atheros verbreitert den Funkkanal von 20 MHz auf 40 MHz. Das Verfahren nennt sich Channel Bonding und verdoppelt die Einzelträger von 64 auf 128. Die maximale Bandbreite steigt so von 54 MBit/s auf 108 MBit/s. Channel Bonding liefert trotz Verdoppelung der Funkbandbreite nur etwa 10 MBit/s mehr. In der Praxis sogar deutlich weniger.
Atheros kombiniert Channel Bonding mit Kompression, Paketbündelung und Bursting. Damit sind Nutzdatenraten bis zu 60 MBit/s möglich.
Channel Bonding hat den Nachteil, dass es einen doppelt so breiten Anteil des bereits schmalen 2,4 GHz-Frequenzbandes belegt. Das so nahegelegene WLAN-Zellen gestört werden, ist nicht ausgeschlossen. Zwei 108-MBit-WLANs in räumlicher Nähe zueinander, schließen sich praktisch aus, wenn sich die Kanalbelegung nicht flexibel steuern lässt. Channel Bonding wird deshalb als Bandbreitenverschwendung verteufelt. Die meisten WLAN-Hersteller nutzen Verfahren, die schonender mit der Bandbreite umgehen.
Der Atheros-Chipsatz ist weit verbreitet. WLAN-Komponenten unterschiedlicher Hersteller mit Atheros-Chipsatz können durchaus untereinander mit Channel Bonding kommunizieren.

Nitro / Frame Bursting / Packet Aggregation / Packet Bursting

Packet Aggregation
Das zweite Verfahren ist je nach Hersteller unter einem anderen Namen bekannt. Allerdings haben alle eines gemeinsam. Sie optimieren das Zugriffsprotokoll der Funkschnittstelle. Beim Start ihrer Übertragung reservieren sich die Stationen die Sendezeit gleich für mehrere Datenpakete. Dadurch wird der Funkkanal effektiver ausgenutzt. Die Zwangspausen und Synchronisationsprozesse nehmen weniger Zeit in Anspruch. So bleibt mehr Zeit für die Übertragung der Datenpakete.
Grundsätzlich sollten Produkte mit Frame Bursting von unterschiedlichen Herstellern zusammenarbeiten, da sich die grundsätzlichen Zugriffe auf die Funkschnittstelle nicht verändert haben. Es ist sogar möglich, Geräte ohne Turbo-Modus mittels eines Firmware-Updates hochzurüsten und sozusagen 108-MBit-fähig zu machen.
Frame Bursting hat einige Nachteile für Geräte ohne Unterstützung dieses Verfahrens. Geräte mit Frame Bursting können sich mehr Sendezeit reservieren. Geräte ohne Frame Bursting bekommen dann entsprechend seltener Zugriff auf die Funkschnittstelle.
In IEEE 802.11n ist Packet Aggregation offiziell eingeflossen.