Wireless Local Area Network

Ein WLAN (Wireless Local Area Network) ermöglicht einen drahtlosen Netzzugang via Funk. Ein Gerät (i.d.R. ein Laptop oder Handy) erhält in einem durch die Größe des Funkfeldes eingegrenzten Bereich einen Zugang zum Netz. Mehrere Klienten können gleichzeitig in einem Funkfeld arbeiten.

Die Anbindung der mobilen Klienten erfolgt über so genannte AccessPoints (APs), die die Verbindung zum "verdrahteten, normalen" Netz (LAN) herstellen. Der Funkbereich den ein AP abdecken kann ist abhängig von den physikalischen Gegebenheiten. Bei freier Sicht zwischen Klient und AP kann die Entfernung mehrere hundert Meter betragen. In Gebäuden, für die die WLAN-Technik eigentlich konzipiert wurde, sinkt die Reichweite meist auf unter 50 Meter. Mit zunehmender Entfernung des Klienten vom AP sinken Qualität und Transferrate der Übertragung. Entscheidende Faktoren, die die Qualität der Übertragung beeinflussen, sind die Baumaterialien der Gebäude, die Anzahl der Wände zwischen AP und Klient, deren Dicke usw.

Mittels gerichteter Antennen können auch Entfernungen von mehreren Kilometern überbrückt werden. Diese Technik wird aber i.d.R. nur verwendet, um zwei APs drahtlos miteinander zu verbinden, beispielsweise um ein entferntes Gebäude mit einem LAN an ein bestehendes Netz anzuschließen.

Um die Entfernungsbeschränkungen abzuschwächen, können in Gebäuden mehrere APs installiert werden. Diese arbeiten in unterschiedlich konfigurierten Frequenzbereichen und können sich auch überlappen, so dass beispielsweise zwei benachbarte APs ein Areal teilweise gemeinsam abdecken. Wechselt ein Klient seinen Standort und kommt in den Bereich eines anderen APs, so schaltet der Klient automatisch auf den anderen AP um, sobald die Übertragungsqualität zu seinem ursprünglichen AP ein gewisses Level unterschritten hat. Dieses Verfahren wird als Roaming bezeichnet.

Verwendete Protokolle:

Die heute am häufigsten im Netzbetrieb eingesetzte Technologie für Wireless LANs arbeitet nach dem IEEE-Standard 802.11g. Dieser ist der Nachfolger von IEEE 802.11b mit einem verbesserten Modulationsverfahren. Der Standard verwendet hierfür das freie 2,4-GHz-Frequenzband. Trotz der niedrigen Transferrate von 54 Mbit/s, konnten sich diese Geräte aufgrund der Standardisierung durchsetzen.

Neue Anwendungen wie etwa Video-Streaming benötigen mehr Bandbreite als 54 Mbit/s. Dieses bietet der IEEE-Standard 802.11n mit einer Datenrate von bis zu 450 Mbit/s. Dieser nutzt zur Datenübertragung die Technik „Multiple Input Multiple Output“ (MIMO). Durch die MIMO-Technik kann der IEEE-Standard 802.11n sowohl im 2,4-GHz-Frequenzband als auch im 5-GHz-Frequenzband arbeiten.

WLANs nach 802.11n sind zu 802.11b- und 802.11g-Netzen kompatibel. Der Kompatibilitätsmodus ermöglicht eine Koexistenz von 802.11n- und bestehenden älteren 802.11a-Netzen.

Der neuste IEEE-Standard 802.11ac wurde am 18. Dezember 2013 veröffentlicht. Der Standard sieht einen Einzelkanal-Durchsatz von bis zu 867 Megabits pro Sekunde vor.
Dies wird vor allem durch Weiterentwicklung der im IEEE-802.11n-Standard verwendeten Techniken erreicht: größere Kanalbandbreiten bis 160 MHz und verbesserte Signalmodulation; darüber hinaus sind bis zu acht Mehrfachverbindungen (8x8 MIMO) vorgesehen.
Rein rechnerisch ergäbe sich damit ein maximaler Durchsatz von 6936 Megabits pro Sekunde.

Im Handel sind (Stand Mitte 2014) allerdings praktisch nur Geräte mit 3x3 MIMO, 80 MHz Bandbreite mit bis zu 1300 Mbit/s Bruttodatenübertragungsraten anzutreffen.

Datenübertragungsraten

  • IEEE 802.11
    2,4 GHz / 2 Mbit/s maximal
  • IEEE 802.11a
    2,4 GHz / 54 Mbit/s maximal
  • IEEE 802.11b
    2,4 GHz / 11 Mbit/s maximal
  • IEEE 802.11g
    2,4 GHz / 54 Mbit/s maximal
  • IEEE 802.11h
    5,0 GHz / 54 Mbit/s maximal
  • IEEE 802.11j
    5,0 GHz / 54 Mbit/s maximal
  • IEEE 802.11n
    2,4 GHz / 150Mbit/s maximal
    5,0 GHz / 450Mbit/s maximal
  • IEEE 802.11ac
    5,0 GHz / 1300 Mbit/s maximal
  • IEEE 802.11ad (in Entwicklung)
    60 GHz / 6700 Mbit/s maximal

Nettodatenübertragungsraten

Bei der Betrachtung der Datenübertragungsraten ist zu berücksichtigen, dass sich alle Geräte im Netz die Bandbreite für Up- und Download teilen. Darüber hinaus sind die angegebenen Datenübertragungsraten teilweise Bruttowerte, und selbst unter optimalen Bedingungen liegt die erreichbare Nettodatenübertragungsrate bei ca. 50 Prozent dieser Angaben. Im Mischbetrieb (802.11b + g + n) kann die Nettodatenübertragungsrate gegenüber dem reinen 802.11n-Betrieb langsamer werden. Die folgenden Nettodatenübertragungsraten sind unter optimalen Bedingungen in der Praxis realistisch erreichbar:

IEEE 802.11a: 20 - 22 Mbit/s
IEEE 802.11b: 5 - 6 Mbit/s
IEEE 802.11g: 20 - 22 Mbit/s
IEEE 802.11h: 20 - 32 Mbit/s
IEEE 802.11j: 20 - 22 Mbit/s
IEEE 802.11n: 100 - 120 Mbit/s
IEEE 802.11ac: 200 - 400 Mbit/s