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Eine Einführung in WLAN

Ende der 1990er Jahre wurde eine Netzwerktechnologie entwickelt, welche heute nicht mehr aus Heimnetzwerken wegzudenken ist, die WLAN (WLAN) Technologie. Die WLAN Technologie ermöglicht es, ein Netzwerk über kurze Distanzen (typisch mehrere 10m innerhalb eines Gebäudes) aufzubauen, welches dann bis zu 2 - 3 dutzend Geräte miteinander verbindet (in der Theorie noch mehr, doch dies ist in der Praxis nicht ratsam). Da als Übertragungsmedium die Funkschnittstelle genutzt wird entfallen aufwendige Kabelinstallationen.

Gerade mit der Verbreitung von Smartphones hat die Anzahl der direkt WLAN fähigen Geräte gewaltig zugenommen. Doch auch Notebooks, Tablets, Drucker, Überwachungskameras, Internet-Router, Spielekonsolen und viele andere Geräte haben ab Werk eine WLAN Schnittstelle integriert. Über WLAN Adapter und WLAN Client Bridges können auch andere Geräte wie z.B. PCs an ein WLAN Netzwerk angebunden werden.

Der maßgebliche Standard welcher WLAN definiert ist IEEE802.11. Um die verschiedenen WLAN Varianten zu unterscheiden wird der Name des grundlegenden Standards verwendet, plus ein Buchstabenzusatz, welcher den Anhang zum Standard und damit die Variante kennzeichnet (z.B. IEEE802.11n).

Die derzeitig aktuelle Variante ist IEEE802.3ac (Standard 2013 veröffentlicht), welche im Idealfall mit brutto Datenraten von über 1Gbit/s übertragen kann. Der Vorgänger der IEEE802.3ac Variante, ist IEEE802.3n (Standard 2009 veröffentlicht). Ältere WLAN Varianten wie IEEE802.3g oder IEEE802.3b, werden nach und nach ersetzt. Als Resultat werden diese älteren Varianten in folgenden Kapiteln nur noch bezüglich der Kompatibilität zwischen den verschiedenen Varianten betrachtet.

Die bis dato im Einsatz vorhandenen WLAN Varianten nutzen 2 Frequenzbänder. Zu einem das ISM (Industrial, Scientific and Medical) Band bei 2,4GHz, zum anderen das breitere UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) Band bei 5GHz. Eine neue WLAN Variante (IEEE802.3ad) soll ein Frequenzband bei 60GHz nutzen und dabei sehr hohe Datenraten bieten, über allerdings nur sehr kurze Distanzen. IEEE802.3ad ist allerdings noch in der Entwicklung und nicht verfügbar.

Sehr eng mit WLAN verbunden ist der Begriff “WiFi”. Dieser ist der Markenname eines Konsortiums von Unternehmen (WiFi Alliance), welche unter anderem die Interoperabilität von WLAN Geräten durch Tests und Zertifizierungen fördern. WLAN Geräte, welche WiFi zertifiziert sind, sollten von daher problemlos mit anderen entsprechend zertifizierten Geräten zusammenarbeiten. Der Begriff “WiFi” wird auch manchmal als Synonym für WLAN (WLAN) benutzt.

Vergleichbar mit Ethernet und PowerLine deckt WLAN die Bitübertragungsschicht (Physical Layer) und die Sicherungsschicht (Data-Link Layer) ab (Referenz: OSI Modell). Das über diesen Schichten liegende IP Protokoll bleibt gleich, unabhängig ob als Übertragungsmedium Ethernet, WLAN oder PowerLine verwendet wird.

Um Ihnen einen guten Überblick über die für ein Heimnetzwerk relevanten WLAN Themen zu geben, folgen im Anschluss Kapitel zu der Frage wie WLAN konzeptionell funktioniert, ein kurzer Exkurs in die Funkübertragung und die damit verbundenen praktischen Auswirkungen auf den Betrieb von WLAN, einen Vergleich über die relevanten WLAN Varianten, wie WLAN das Thema Sicherheit adressiert, einen genaueren Blick auf die mögliche Frequenz- und Kanalnutzung und abschließend einen Überblick über das Roaming mit WLAN.

Nächstes Kapitel: Wie WLAN konzeptionell funktioniert

Notiz: Sie mögen sich gefragt haben, warum WLAN eher selten in z.B. Thermostaten, Bewegungsmeldern, Öffnungssensoren für die Heimautomatisierung integriert wurde und stattdessen eigene Technologien wie ZigBee oder Z-Wave hier Verwendung finden. Der Grund ist einfach, die Leistungsaufnahme von WLAN ist hierfür zu hoch. Solche Geräte sind häufig auf eine Stromversorgung über Batterie angewiesen und somit darauf das die Funkschnittstelle nur wenig Energie verbraucht. IEEE ist dabei auch dieses zu adressieren und entwickelt mit IEEE802.11ah einen WLAN Standard für die Heimautomatisierung. Dieser soll dann spezifisch für das sogenannte “Internet der Dinge” Anwendung finden.