Wi-Fi- und Ethernet-Netzwerkgeschwindigkeiten erklärt

Die Leistung von Computerhardware-Standards wird oft mit theoretischen Maximalwerten beworben, die unter idealen Laborbedingungen gemessen werden (in der Praxis können Übertragungsraten durch Gerätecontroller, Temperatur oder andere Engpässe begrenzt sein). Diese Werte spiegeln nicht unbedingt die Geschwindigkeiten im realen Einsatz wider, sind aber hervorragend für Vergleichszwecke geeignet, da sie die Unterschiede zwischen den technologischen Generationen deutlich aufzeigen.

In den folgenden Tabellen stelle ich den theoretischen Maximalwert für jeden Standard bereit, gerundet zur besseren Lesbarkeit und zum Vergleich, und immer in Byte angegeben (genauer gesagt in MB/s). Über Computer-Datenübertragungs- und Speicherstandards, Maßeinheiten, Geschwindigkeiten und deren theoretische Grundlagen habe ich hier geschrieben.

Kabelnetzwerke (Ethernet)

Kabelnetzwerke stellen die traditionelle und zuverlässige Form der Datenübertragung dar, bei der Geräte über physische Kabel miteinander kommunizieren. Diese Netzwerke bieten in der Regel eine höhere Stabilität, geringere Latenz und höhere Datenübertragungsraten als drahtlose Lösungen, insbesondere unter hoher Last.

Geschichte und Entwicklung

Die ersten Computernetzwerke verwendeten Kabelverbindungen, zunächst über Koaxialkabel, und ab den 1990er Jahren wurden UTP-Kabel (Unshielded Twisted Pair) zum Industriestandard. Die in den 1970er Jahren entwickelte Ethernet-Technologie ist bis heute eine der am weitesten verbreiteten kabelgebundenen Netzwerklösungen. Sie hat sich von anfänglichen 10 Mbit/s-Geschwindigkeiten bis zu potenziellen 400 Gbit/s heute kontinuierlich weiterentwickelt.

Interessante Fakten und technische Details

• UTP-, FTP- und STP-Kabel: Das gebräuchlichste Ethernet-Kabel ist UTP (Unshielded Twisted Pair), das ungeschirmte, verdrillte Adernpaare verwendet. FTP- (Foiled Twisted Pair) und STP-Kabel (Shielded Twisted Pair) verwenden eine Schirmung und bieten einen besseren Schutz gegen elektromagnetische Interferenzen (EMI).
• Kategorien: Ethernet-Kabel sind in verschiedenen Kategorien erhältlich (z. B. Cat5e, Cat6, Cat6a, Cat7, Cat8), die eine zunehmende Bandbreite und Geschwindigkeitskapazität bieten. Cat6a kann beispielsweise Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s unterstützen, während Cat8 über kurze Distanzen 40 Gbit/s unterstützt.
• Glasfaserkabel: Für die Datenübertragung über große Entfernungen und mit hoher Geschwindigkeit werden Glasfaserkabel bevorzugt, da sie immun gegen elektromagnetische Interferenzen sind und Daten über Dutzende von Kilometern ohne signifikanten Signalverlust übertragen können.

Vorteile und Nachteile

✅ Vorteile:

• Hohe Geschwindigkeit und niedrige Latenz
• Stabile, störungsresistente Verbindung
• Höhere Sicherheit, da das Abhören schwieriger ist

❌ Nachteile:

• Erfordert physische Verkabelung, die teurer und weniger flexibel sein kann
• Komplexere Installation und Wartung
• Eingeschränkte Mobilität für Geräte

Tabelle der Ethernet-Datenübertragungsstandards

Hinweis: Höhere Geschwindigkeiten (100G, 400G und mehr) nutzen primär Glasfaser für größere Entfernungen, obwohl es auch Kupferlösungen für kurze Distanzen wie Direct Attach Cables (DACs) gibt.

Drahtlosnetzwerke (Wi-Fi)

Drahtlosnetzwerke (wie Wi-Fi, Bluetooth, LTE, 5G) sind in den letzten Jahrzehnten immer beliebter geworden und ermöglichen es Geräten, sich ohne Kabel mit dem Internet und untereinander zu verbinden. Wi-Fi ist eine der gebräuchlichsten drahtlosen Technologien in Haushalten, Büros und öffentlichen Plätzen.

Geschichte und Entwicklung

Der erste Wi-Fi-Standard, 802.11, erschien 1997 und konnte nur Geschwindigkeiten von bis zu 2 Mbit/s bieten. In den 2000er Jahren wurden die Wi-Fi 802.11b/g/a-Standards weit verbreitet und boten eine schnellere Datenübertragung. Der eigentliche Durchbruch gelang mit Wi-Fi 4 (802.11n) und Wi-Fi 5 (802.11ac), die höhere Geschwindigkeiten, stabilere Verbindungen und eine bessere Reichweite boten. Heute heben Wi-Fi 6/6E und Wi-Fi 7 die drahtlose Vernetzung mit geringerer Latenz und größerer Kapazität auf ein neues Niveau.

Interessante Fakten und technische Details

• Frequenzbänder: Wi-Fi arbeitet hauptsächlich in den 2,4-GHz-, 5-GHz- und, mit neueren Wi-Fi 6E/7, den 6-GHz-Bändern. Das 2,4-GHz-Band bietet eine größere Reichweite, ist aber stärker frequentiert und langsamer, während die 5-GHz- und 6-GHz-Bänder höhere Geschwindigkeiten und weniger überlastete Kanäle bieten.
• MIMO und MU-MIMO: Moderne Wi-Fi-Standards unterstützen Multiple Input Multiple Output (MIMO)- und Multi-User MIMO (MU-MIMO)-Technologien, die es mehreren Geräten ermöglichen, sich gleichzeitig mit hohen Geschwindigkeiten zu verbinden.
• OFDMA und Beamforming: Wi-Fi 6 und neuere Versionen führten Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (OFDMA) für eine effizientere Kanalaufteilung zwischen mehreren Geräten und Beamforming ein, das das Signal auf das verbundene Gerät richtet und die Verbindungsstabilität verbessert.

Vorteile und Nachteile

✅ Vorteile:

• Einfache Nutzung ohne Kabel
• Flexibilität und Mobilität (jedes Wi-Fi-fähige Gerät kann sich verbinden)
• Einfache Installation und Erweiterbarkeit

❌ Nachteile:

• Im Allgemeinen niedrigere Geschwindigkeiten und höhere Latenz im Vergleich zu kabelgebundenen Lösungen
• Anfällig für Interferenzen (durch andere Wi-Fi-Netzwerke, Bluetooth, Mikrowellen usw.)
• Potenzielle Sicherheitsrisiken (erfordert eine starke Verschlüsselung wie WPA3 zum Schutz)

Die Entwicklung von Wi-Fi verbessert die Leistung kontinuierlich, aber in bestimmten Situationen – wie z. B. in stark ausgelasteten Unternehmensumgebungen oder Rechenzentren – sind kabelgebundene Netzwerke immer noch unerlässlich, um Stabilität und maximale Geschwindigkeit zu gewährleisten.

Tabelle der Wi-Fi-Datenübertragungsstandards

*Hinweis: Wi-Fi-Geschwindigkeiten sind theoretische Maximalwerte unter idealen Bedingungen, die oft mehrere Antennen (Streams) und breite Kanäle erfordern. Die Geschwindigkeiten in der Praxis sind in der Regel niedriger.