WLAN versus Mobilfunk

10 Gigabit/s auf dem Handy - wer macht das Rennen?

Harald Karcher ist freier Autor in München. Er testet mobile Geräte vom Handy bis zum Laptop und mobile Netze von WLAN bis zu LTE.
Bislang gab es beim Datenfunk nur einen Speed-King, und der hieß WLAN. Der Mobilfunk schaffte viel weniger Tempo, glänzte aber mit Reichweite und großer Flächendeckung. Bald soll der LTE-Nachfolger 5G aber 10 Gigabit/s auf jedes Handy bringen. Wird WLAN damit abgehängt und überflüssig?
Der Netzverkehr pro Kopf steigt ständig weiter. Die Anzahl von Internet-fähigen Menschen, Tieren, Fahrzeugen, Maschinen, Dingen und Gebäuden ebenfalls. Die Folge: Man braucht Gigabit-schnelle Funk- und Fest-Netze mit ultrakurzen Reaktionszeiten
Der Netzverkehr pro Kopf steigt ständig weiter. Die Anzahl von Internet-fähigen Menschen, Tieren, Fahrzeugen, Maschinen, Dingen und Gebäuden ebenfalls. Die Folge: Man braucht Gigabit-schnelle Funk- und Fest-Netze mit ultrakurzen Reaktionszeiten
Foto: Ericsson

Die Datenexplosion will kein Ende nehmen: Nicht nur die schiere Zahl der Internet-Geräte, auch der Internet-Konsum und der Bandbreiten-Bedarf pro Kopf steigen ständig weiter. Man denke nur an Telefonate: Früher sorgte ein ISDN-Telefonat mit 64 Kilobit/s schon für Zufriedenheit. Heute verbrauchen Audio-Video-Konferenzen - wie Tests belegen - mittels Microsoft Skype, Google Hangouts, Cisco WebEx, Citrix GoToMeeting oder Microsoft Lync dynamische Bandbreiten von 500 bis 5.000 Kilobit pro Teilnehmer, je nach Fenstergröße und Bildauflösung.

Oder man denke an Video-Streaming: War man früher noch mit der "normalen" SD-TV-Auflösung beim Streaming auf den Fernseher oder Laptop glücklich, so muss es heute HD (720p) oder gar Full HD (1080p) sein. Die ersten Nutzer haben sogar schon 4K-Fernseher und 4K-Laptops mit Ultra-HD-Displays und können hausintern auch 4K-Filme per WLAN aus dem eigenen NAS-Speicher abrufen - sofern in der lokalen WLAN-Luft genug Bandbreite für 4K-Streamings frei ist.

Ein anderes Beispiel ist das immer beliebtere Musik-Streaming: Eigentlich könnte man tausende Musiktitel lokal auf Smartphones und Laptops abspeichern, um sie dann offline zu genießen. Tatsächlich hören viele Nutzer ihre Songs lieber stundenlang live direkt aus YouTube und Co., und lassen dabei den Videostrom völlig unbeachtet mitlaufen, was eine enorme Video-Last auf die externen und internen Netze bringt. Verschwendung pur! Aber gelebte Realität in Teilen der Gesellschaft.

Egal ob diese Datenexplosion nun über WLAN, per Mobilfunk oder über beide Netztypen bewältigt wird: Die Netze müssen weiter wachsen: Das Internet der Dinge kommt mit Wucht hinzu und will Milliarden von Menschen, Tieren, Fahrzeugen, Maschinen, Hausgeräten und Gebäude-Sensoren miteinander verkoppeln. Ein Stillstand beim Netzausbau würde ganz schnell zum Daten-Stau und Daten-Chaos führen. Big Data will bewegt werden.

Aller Anfang ist...lahm

Das Wettrennen zwischen WLAN und Mobilfunk wurde spätestens zur Jahrtausendwende offensichtlich: Im Jahr 2000 kamen die ersten WLAN-802.11b-Basisstationen von 3Com, Cisco, ELSA, Lucent und Siemens in den deutschen Markt. Sie schafften einen Daten-Speed bis zu 11 Mbit/s brutto und 6 Mbit/s netto. Ein WLAN-AccessPoint (AP) kostete damals 2.000 Deutsche Mark und mehr. Das konnte sich fast kein privater Haushalt leisten, nur Firmen.

Ein Jahr später, anno 2001, gingen die ersten öffentlichen WiFi-Hotspots mit 11b-Technik in Deutschland live: Etwa im Kempinski Hotel Vier Jahreszeiten an der Münchner Maximilianstrasse und im Hilton Munich Park Hotel am Englischen Garten. Anfangs bezahlte der betuchte Business-Traveller 150 Deutsche Mark für 24 Stunden Wireless Internet im Kempinski. Jener damals schnellste drahtlose Vorzeige-Hotspot Deutschlands hing an einem SDSL-Anschluss, der 2 Mbit/s symmetrisch in beide Richtungen schaffte, im Upload wie im Download.

WLAN-Timeline: Die Jahreszahlen bezeichnen nur den Zeitpunkt der offiziellen WLAN-Standardisierungen im IEEE-Gremium. 802.11b-Geräte kamen hier erst anno 2000 auf den Markt, 802.11ac-Router teilweise bereits 2012.
WLAN-Timeline: Die Jahreszahlen bezeichnen nur den Zeitpunkt der offiziellen WLAN-Standardisierungen im IEEE-Gremium. 802.11b-Geräte kamen hier erst anno 2000 auf den Markt, 802.11ac-Router teilweise bereits 2012.
Foto: Motorola Solutions

WLAN 11 Mbit/s trifft GPRS 115 Kbit/s

Im gleichen Jahr schrieb das Handelsblatt zum Start der CeBIT-Messe 2001: "Die Mobilfunkanbieter haben sich das Zauberwort GPRS auf die Fahnen geschrieben… Datenpakete werden mit einer Geschwindigkeit von bis zu 115 Kilobit pro Sekunde übertragen". Das allerdings war meist nur graue Theorie: In der Praxis musste man froh sein, wenn die Daten mit 50 Kbit/s netto auf ein GPRS-Handy von Nokia oder Siemens herunter tröpfelten. Zur Erinnerung: Nokia und Siemens waren damals stolze Handy-Marken.

Drei Jahre später, im Frühling 2004, wurde UMTS von Vodafone, Telekom, E-Plus und O2 in Deutschland auch für zahlende Endkunden freigeschaltet. Der maximale UMTS-Daten-Download lag bei 384 Kbit/s. Die kamen aber nur sporadisch in der Nähe von UMTS-Mobilfunkmasten zustande. WLAN war derweil schon beim Speed-Level IEEE 802.11g angekommen und schaffte 54 Mbit/s brutto sowie über 20 Mbit/s netto. Natürlich nur auf kurze Distanz, zum Beispiel wenn AP und Client in Sichtweite im gleichen Raume funkten.

WLAN 1300 Mbit/s trifft LTE 150 Mbit/s

Knapp zehn Jahre später, 2013, konnte der Autor erstmals LTE-Cat4 mit brutto 150 Mbit/s und netto 120 Mbit/s im Download im echten Kundennetz von Vodafone auf der Münchener Theresienwiese messen. Im gleichen Herbst 2013 funkten auch zwei brandneue WLAN-11ac-Gigabit-Fritzboxen schon mit 1,3 Gbit/s brutto und knapp 800 Mbit/s netto auf kurze Distanz durch die Lüfte. Gemessen, nicht geraten. Wir brauchten für diesen Test allerdings noch zwei (!) identische Fritzboxen, weil es zur IFA 2013 noch keine 11ac-Clients (Laptops, Handys) mit dem vollen 3x3-MIMO-3SS-Speed von 1,3 Gigabit gab. Anno 2014 sind jedoch schon vereinzelte 11ac-Notebooks mit 3x3-MIMO auf dem Markt, etwa das Apple MacBook Pro. Die WLAN-Branche bezeichnet 802.11ac übrigens als 5te WLAN-Generation.

Mobilfunk-Timeline: Bei den Generationen 1G und 2G stand noch die mobile Sprachübertragung im Vordergrund. Ab 3G setzte dann der mobile Datenturbo ein.
Mobilfunk-Timeline: Bei den Generationen 1G und 2G stand noch die mobile Sprachübertragung im Vordergrund. Ab 3G setzte dann der mobile Datenturbo ein.
Foto: Ericsson

5G-Mobilfunk verspricht 10 Gigabit/s

Die fünfte Mobilfunk-Generation 5G verspricht drahtloses Internet mit 10 Gigabit pro Sekunde für Endgeräte wie Smartphones, Tablets, Laptops oder Autos. Ab 2020 soll der kommerzielle 5G-Rollout starten. Zum Vergleich: Das aktuelle 4G-LTE schafft 2014 bereits Peaks von 50 Mbit/s auf dem Lande, 100 bis 150 Mbit/s in vielen größeren Städten und bis zu 500 Mbit/s in vereinzelten Feldtests. Der 4G-Nachfolger 5G ist zwar noch nicht ganz funktionsfähig, verspricht aber Peaks bis 10 Gigabit/s ab 2020 auf jedes Handy. Das wäre dann 1000mal schneller als das aktuell ausgerollte LTE-Cat3 mit 100 Mbit/s. Damit soll der User ab dem Jahre 2020 einen kompletten Spielfilm binnen weniger Sekunden in sein Handy, Tablet, Notebook oder Auto bekommen.

5G auf Messen und Kongressen

Seit Anfang 2014 wird 5G zunehmend auf Messen und Kongressen diskutiert: Auf dem Mobile World Congress 2014 in Barcelona war 5G das Modethema der EU-Politiker. Zwei Wochen später sagte der britische Premierminister David Cameron in der CeBIT-Eröffnungsfeier mit Kanzlerin Merkel, dass Deutschland und UK bei der Entwicklung des 5G-Internets kooperieren wollen: Die Technische Universität Dresden, das King's College in London und die Universität von Surrey in Südost-England sollen gemeinsam an 5G forschen. Europa hat immerhin GSM, UMTS und LTE maßgeblich entworfen und will sich jetzt bei 5G nicht von den Asiaten abhängen lassen.

Doch wie kann 5G technisch einen solchen Sprung auf 10 Gigabit pro Sekunde machen? Das erklärte Huawei schon vor den beiden Mega-Messen auf dem 5G@Europe Summit 2014 im Sofitel Hotel München: Dazu hatte Huawei die klügsten Wireless-Köpfe aus Europa, Asien und Nordamerika geladen: Etwa Forscher und Vorstände europäischer Netzbetreiber wie Vodafone, Telekom und Telefonica, namhafte EU-Politiker, führende Wireless-Professoren, innovative Automobil-Hersteller. Sogar Huawei-Konkurrenten wie Alcatel, Ericsson und NSN durften kommen. Denn je schneller sich Ausrüster, Telcos und Anwender gemeinsam auf die neuen 5G-Standards einigen, desto früher können sich neue Märkte rund um 5G entwickeln.

Bis die neuen 5G-Standards vollends definiert sind, arbeiten die Konkurrenten vorübergehend und partiell zusammen. Doch spätestens mit der kommerziellen 5G-Einführung werden sie dann wieder scharfe Konkurrenten. So ähnlich war das auch schon bei 2G, 3G oder 4G. Neu ist jetzt nur, dass nicht mehr altverdiente GSM-UMTS-Pioniere wie Siemens, Nokia, Ericsson, Alcatel oder NSN (inzwischen nur noch Nokia) ganz vorne weg marschieren, sondern zunehmend auch Asiaten wie Huawei, LG, Samsung oder ZTE den 5G-Fortschritt mit anschieben.