Was ist WLAN (Wireless Local Area Network)?

Ein WLAN oder Wireless Local Area Network ist eine Art von lokales Netzwerk (LAN) das zur Kommunikation und Datenübertragung über kurze Entfernungen hochfrequente Funkwellen anstelle von Kabeln verwendet. Es ermöglicht Geräten die drahtlose Verbindung und Kommunikation innerhalb eines begrenzten Bereichs, z. B. zu Hause, in der Schule, im Computerlabor, im Bürogebäude oder auf dem Campus. Diese Technologie bietet Benutzern die Möglichkeit, sich innerhalb eines lokalen Abdeckungsbereichs zu bewegen und dennoch mit dem Netzwerk verbunden zu sein.

WLAN vs. Wi-Fi

WLAN u Wi-Fi Diese Begriffe werden oft synonym verwendet, sie beziehen sich jedoch auf unterschiedliche Aspekte drahtloser Netzwerke.

Ein WLAN ist ein umfassenderes Konzept, das jede Art von drahtlosem Netzwerk innerhalb eines begrenzten Bereichs umfasst. Es kann auf verschiedenen drahtlosen Kommunikationsstandards basieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Wi-Fi. Die Technologie hinter WLANs ermöglicht es Geräten innerhalb des Abdeckungsbereichs, miteinander zu kommunizieren und auf gemeinsame Ressourcen (wie das Internet und Drucker) zuzugreifen, ohne dass physische Kabel erforderlich sind.

Wi-Fi hingegen bezieht sich speziell auf eine Reihe drahtloser Netzwerkprotokolle, die auf der IEEE 802.11-Standardfamilie basieren, der am weitesten verbreiteten Technologie zur Erstellung von WLANs. Wi-Fi ist eine spezielle Methode zur Erzielung drahtloser Konnektivität, die von der Wi-Fi Alliance standardisiert und zertifiziert wurde, einer Organisation, die die Interoperabilität zwischen verschiedenen drahtlosen Geräten gewährleistet. Die Wi-Fi-Technologie ermöglicht es Geräten wie Smartphones, Laptops, Tablets und anderen intelligenten Geräten, sich innerhalb der Reichweite eines Wi-Fi-Netzwerks drahtlos mit dem Internet oder untereinander zu verbinden. Der Begriff „Wi-Fi“ steht für nichts, sondern ist eine markenrechtlich geschützte Phrase, die die IEEE 802.11-Standards repräsentiert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass zwar alle Wi-Fi-Netzwerke WLANs sind, aber nicht alle WLANs Wi-Fi-Netzwerke, da WLANs andere drahtlose Technologien für die Konnektivität nutzen können.

Eine kurze Geschichte von WLAN

Die Reise der WLANs geht auf das bahnbrechende ALOHAnet-Projekt in den 1970er Jahren zurück und markierte die ersten Schritte in Richtung lokalisierter drahtloser Kommunikation. In den 1980er Jahren war die Landschaft durch vielfältige, proprietäre, auf bestimmte Anwendungen zugeschnittene drahtlose Lösungen geprägt, die durch mangelnde Standardisierung behindert wurden. Die 1990er Jahre markierten mit der Entwicklung des 802.11-Standards durch das IEEE einen Wendepunkt und schufen damit die Grundlage für interoperable drahtlose Netzwerke. Mit der Veröffentlichung des ursprünglichen IEEE 1997-Standards im Jahr 802.11 wurde eine bescheidene Geschwindigkeit von 2 Mbit/s eingeführt und damit die Voraussetzungen für zukünftige Verbesserungen geschaffen.

In den späten 1990er Jahren kam es mit IEEE 802.11b zu einem entscheidenden Fortschritt, der die Geschwindigkeit auf 11 Mbit/s steigerte und die Benutzerfreundlichkeit und Attraktivität von WLAN deutlich verbesserte. In dieser Ära wurde auch die Wi-Fi Alliance gegründet, die Wi-Fi als Marke für auf dem IEEE 802.11-Standard basierende WLANs bewarb, ein Schritt, der Wi-Fi zum Synonym für drahtlose Netzwerke machen sollte.

Zu Beginn des neuen Jahrtausends entwickelte sich die WLAN-Technologie mit der Einführung der Standards 802.11a und 802.11g rasant weiter und bot höhere Geschwindigkeiten und Zuverlässigkeit. In dieser Zeit verbreitete sich WLAN weit verbreitet und weitete seine Reichweite auf Privathaushalte, Unternehmen und öffentliche Räume aus. In den 2010er Jahren beschleunigte sich diese Dynamik noch weiter, als neue Standards wie 802.11n und 802.11ac die MIMO-Technologie (Multiple Input Multiple Output) einführten und Gigabit-Geschwindigkeitsniveaus erreichten, WLAN in eine immer größere Anzahl von Geräten integrierten und zu einem festen Bestandteil des Alltags wurden Leben.

Zu Beginn der 2020er Jahre versprechen die neuesten Fortschritte mit 802.11ax (Wi-Fi 6) und Wi-Fi 6E, WLANs zu revolutionieren, indem sie beispiellose Geschwindigkeit, Effizienz und Kapazität bieten. Diese fortlaufende Entwicklung unterstreicht das unermüdliche Bestreben, den wachsenden Bedarf an drahtloser Konnektivität in unserer zunehmend vernetzten Welt zu decken.

Wozu dient WLAN?

Die WLAN-Technologie wird dank ihrer vielfältigen Einsatzmöglichkeiten branchenübergreifend und für vielfältige Zwecke eingesetzt flexFlexibilität, Mobilität und einfache Einrichtung. Hier sind einige häufige Verwendungszwecke von WLAN:

• Heimvernetzung. Eine der am weitesten verbreiteten Anwendungen von WLAN ist die Heimvernetzung, die es Familienmitgliedern ermöglicht, Smartphones, Laptops, Tablets, Smart-TVs usw. zu verbinden IoT-Geräte B. intelligente Thermostate und Überwachungskameras, ohne Kabelgewirr mit dem Internet und untereinander.
• Unternehmen und Büros. Im Geschäftsumfeld ermöglichen WLANs den Mitarbeitern, von überall im Büro aus mit dem Netzwerk verbunden zu bleiben, was ihre Mobilität erleichtert flexflexible Arbeitsplatzgestaltung. Sie unterstützen die Nutzung von Laptops, Smartphones und Tablets für Besprechungen, Präsentationen und allgemeine Arbeiten und steigern so die Produktivität und Zusammenarbeit.
• Bildungswesen. Schulen, Hochschulen und Universitäten nutzen WLANs, um Studierenden und Lehrkräften von überall auf dem Campus Zugriff auf Bildungsressourcen, Online-Bibliotheken und Lernmanagementsysteme zu ermöglichen.
• Öffentliche Hotspots. Die WLAN-Technologie steckt hinter den WLAN-Hotspots in Cafés, Hotels, Flughäfen und öffentlichen Bibliotheken und bietet der Öffentlichkeit Internetzugang.
• Gesundheitswesen. Krankenhäuser und Kliniken nutzen WLANs, um medizinische Geräte zu verbinden, auf Patientenakten zuzugreifen und telemedizinische Dienste zu ermöglichen. Die drahtlose Konnektivität unterstützt mobile Gesundheitswagen, Patientenüberwachungsgeräte und Handgeräte für das Personal und verbessert so die Effizienz und Patientenversorgung.
• Industrie- und Lageranwendungen. WLANs erleichtern den Einsatz von Handscannern, tragbaren Geräten und automatisierten Robotern in Lagern und Produktionsanlagen und ermöglichen so eine effiziente Bestandsverwaltung, Nachverfolgung und Automatisierungsprozesse.
• Transport und Logistik. Im Transportwesen ermöglichen WLANs die Verfolgung und Verwaltung von Fahrzeugen und Fracht und verbessern so die Logistikabläufe und den Informationsfluss in Echtzeit.
• Intelligente Städte und IoT. WLANs spielen eine entscheidende Rolle bei Smart-City-Initiativen, da sie verschiedene Sensoren und Geräte verbinden, die im Verkehrsmanagement, der öffentlichen Sicherheit, der Umweltüberwachung und bei Versorgungsdiensten eingesetzt werden, und so die Erfassung und Analyse von Daten für ein besseres Stadtmanagement erleichtern.

Wie funktioniert ein WLAN?

Ein drahtloses lokales Netzwerk verbindet Geräte mithilfe der Hochfrequenztechnologie (RF) mit dem Internet oder untereinander, ohne dass physische Kabel erforderlich sind. Der Prozess umfasst mehrere Schlüsselkomponenten und -schritte, die zusammenwirken, um eine drahtlose Kommunikation zu ermöglichen:

• Zugangspunkte (APs). Das Herzstück eines WLAN ist das Zugangspunkt (AP), ein Gerät, das drahtlose Signale an und von verbundenen Geräten sendet und empfängt. APs werden normalerweise kabelgebunden angeschlossen Router, wechseln, oder Modemund fungieren als Brücke zwischen drahtlosen und kabelgebundenen Netzwerken. Sie wandeln die von drahtlosen Geräten empfangenen Daten in kabelgebundene Signale um und umgekehrt.
• Drahtlose Netzwerkadapter. In Geräte wie Laptops, Smartphones und Tablets sind drahtlose Netzwerkadapter integriert. Diese Adapter ermöglichen den Geräten die Kommunikation mit dem drahtlosen Netzwerk. Wenn ein Gerät einem WLAN beitreten möchte, sendet sein Adapter ein Signal an den nächstgelegenen AP.
• Radiofrequenzen. WLANs nutzen Funkwellen zur Datenübertragung. Die am häufigsten verwendeten Frequenzen sind das 2.4-GHz- und das 5-GHz-Band, die jeweils unterschiedliche Kanäle bieten, um Interferenzen zu minimieren und die Leistung zu optimieren. Das 6-GHz-Band wird auch mit neueren Standards wie Wi-Fi 6E eingeführt.
• SSID (Service Set Identifier). Jedes drahtlose Netzwerk wird durch einen eindeutigen Namen identifiziert, der als SSID bekannt ist. Wenn ein Gerät nach drahtlosen Netzwerken sucht, listet es die SSIDs aller verfügbaren Netzwerke auf. Benutzer wählen das gewünschte Netzwerk (SSID) aus und geben bei Bedarf ein Passwort für die Verbindung ein.
• Datenübertragung. Sobald ein Gerät mit einem AP verbunden ist, können Daten drahtlos zwischen dem Gerät und dem Netzwerk übertragen werden. Über das Netzwerk gesendete Informationen werden in kleine Pakete aufgeteilt, die als Funkwellen kodiert und über die ausgewählte Frequenz übertragen werden. Der AP empfängt diese Wellen, dekodiert sie wieder in Daten und sendet die Daten über das kabelgebundene Netzwerk an das Internet oder andere Netzwerkressourcen.
• Verschlüsselung und Sicherheit. Verschlüsselung Protokolle wie WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2) oder WPA3 dienen der sicheren Datenübertragung über ein WLAN. Diese Protokolle verschlüsseln drahtlos gesendete Daten, sodass es für unbefugte Benutzer schwierig ist, die Informationen abzufangen oder zu verstehen.
• Verwaltung und Kontrolle. WLANs werden durch Software verwaltet und gesteuert, die es Netzwerkadministratoren ermöglicht, Einstellungen zu konfigurieren, die Netzwerkleistung zu überwachen und den Zugriff zu verwalten. Dazu gehört die Einrichtung von Gastnetzwerken, die Beschränkung des Zugriffs auf bestimmte Websites und die Priorisierung des Datenverkehrs für bestimmte Anwendungen.

WLAN-Architektur

Die WLAN-Architektur soll die drahtlose Kommunikation innerhalb eines bestimmten Bereichs ermöglichen, beispielsweise zu Hause, im Büro oder auf dem Campus. Die Architektur von WLAN wird hauptsächlich durch die IEEE 802.11-Standardreihe definiert, die die Methoden und Protokolle zur Gewährleistung sicherer, zuverlässiger drahtloser Netzwerke beschreibt. Es gibt verschiedene Arten von WLAN-Architekturen, die jeweils unterschiedliche Anforderungen und Szenarien erfüllen. Hier ein Überblick über die gängigsten Architekturen:

1. Basis-Service-Set (BSS)

Das Basisdienstset ist die einfachste Form einer WLAN-Architektur, bestehend aus einem einzelnen Zugangspunkt und mehreren damit verbundenen drahtlosen Clients. Dieser Aufbau bildet eine einzelne Zelle in einem WLAN-Netzwerk. Der AP dient als Tor zu anderen Netzwerkressourcen oder dem Internet. Ein unabhängig arbeitendes BSS ohne Verbindung zu einem kabelgebundenen Netzwerk wird als Independent Basic Service Set (IBSS) oder Ad-hoc-Netzwerk bezeichnet, in dem Geräte direkt miteinander kommunizieren.

2. Erweitertes Service-Set (ESS)

Ein erweitertes Servicenetz erweitert das BSS-Konzept und verbindet mehrere Zugangspunkte miteinander, um einen größeren Abdeckungsbereich zu schaffen. Jeder AP in einem ESS ist mit einem kabelgebundenen Netzwerk verbunden und ermöglicht so eine nahtlose Kommunikation zwischen verschiedenen BSSs. Dieses Setup ermöglicht es Geräten, sich innerhalb des Abdeckungsbereichs frei zu bewegen und automatisch auf das beste verfügbare Signal umzuschalten, ohne die Verbindung zu verlieren. ESS wird häufig in Bürogebäuden, Campusgeländen und anderen großen Umgebungen eingesetzt.

3. Vertriebssystem (DS)

Das Verteilungssystem verbindet mehrere Zugangspunkte in einem ESS mit einem kabelgebundenen Netzwerk und erleichtert so die Kommunikation zwischen verschiedenen BSSs und die Weiterleitung von Daten an das richtige Ziel. Der DS kann verschiedene physische Medien für die Konnektivität nutzen, darunter Ethernet Kabel, Glasfaser oder sogar drahtlose Verbindungen. Es ist ein integraler Bestandteil der ESS-Architektur und stellt sicher, dass Daten reibungslos über das Netzwerk fließen und externe Netzwerke wie das Internet erreichen können.

4. Mesh-Netzwerk

Die Mesh-WLAN-Architektur ist auf hohe Zuverlässigkeit und einen großen Abdeckungsbereich ausgelegt, ohne dass ein kabelgebundener Backbone erforderlich ist. In einem Mesh-Netzwerk kommuniziert jeder AP direkt mit mehreren anderen Knoten und ermittelt dynamisch den besten Pfad für die Datenübertragung durch das Netzwerk. Diese sich selbst bildende, selbstheilende Architektur ist äußerst belastbar, da Daten umgeleitet werden können, wenn ein Knoten ausfällt, was sie ideal für den Einsatz im Freien oder in anspruchsvollen Umgebungen macht.

Arten von WLAN

WLANs gibt es in verschiedenen Ausführungen, die auf unterschiedliche Anforderungen und Szenarien zugeschnitten sind. Diese Typen werden basierend auf der Netzwerkkonfiguration, dem Bereitstellungsstil und den spezifischen Technologien oder Protokollen, die sie verwenden, kategorisiert.

1. Infrastruktur-WLANs

Dies ist die häufigste Art von WLAN, bei der Geräte über mindestens einen festen Zugangspunkt, der mit der kabelgebundenen Netzwerkinfrastruktur verbunden ist, eine Verbindung zum Netzwerk herstellen. Dieses Setup bietet einen stabilen und erweiterten Abdeckungsbereich und ermöglicht eine einfache Verwaltung Netzwerk-Sicherheit und Konnektivität. WLANs werden in Privathaushalten, Büros, Schulen und öffentlichen WLAN-Hotspots eingesetzt und unterstützen eine Vielzahl von Geräten und Anwendungen, vom einfachen Surfen im Internet bis hin zu komplexen Unternehmensanwendungen.

2. Ad-hoc-WLANs (oder Independent Basic Service Set, IBSS)

In einem Ad-hoc-WLAN kommunizieren drahtlose Geräte direkt miteinander, ohne dass ein zentraler AP erforderlich ist. Das Peer-to-Peer-Netzwerk entsteht spontan und ist ideal für temporäre Networking-Bedürfnisse. Ad-hoc-WLANs eignen sich für kleine, temporäre Einrichtungen wie Besprechungen, Dateifreigabesitzungen zwischen Geräten in der Nähe oder in Situationen, in denen die Infrastruktur nicht verfügbar oder praktisch ist.

3. Mesh-WLANs

Mesh-WLANs bestehen aus Knoten (Router, Switches oder andere Geräte), die sich direkt, dynamisch und nicht hierarchisch mit möglichst vielen anderen Knoten verbinden. Dieses selbstheilende, skalierbare Netzwerk verbessert die Abdeckung und Zuverlässigkeit. Mesh-WLANs sind ideal für die Abdeckung großer Gebiete wie Campusgelände, Städte oder Industrieumgebungen, in denen die Verlegung von Kabeln unpraktisch ist. Sie werden auch in Smart-Home-Konfigurationen für eine nahtlose Gerätekonnektivität eingesetzt.

4. Unternehmens-WLANs

Unternehmens-WLANs wurden für die Anforderungen von Unternehmen und großen Organisationen entwickelt und umfassen erweiterte Sicherheit, Verwaltung und Skalierbarkeit Merkmale. Sie umfassen in der Regel mehrere APs, die von einem zentralen Controller verwaltet werden, und unterstützen eine ausgefeilte Benutzerauthentifizierung Netzwerkpolitik Durchsetzung. Es wird in Unternehmensbüros, Krankenhäusern, Universitäten und großen Einzelhandelsflächen eingesetzt, wo die sichere Verwaltung einer großen Anzahl von Benutzern, Geräten und Datenverkehr von entscheidender Bedeutung ist.

5. Wi-Fi-Direkt

Mit Wi-Fi Direct können Wi-Fi-Geräte ohne WLAN-Zugangspunkt miteinander verbunden werden. Diese Technologie erleichtert die direkte Peer-to-Peer-Kommunikation und vereinfacht den Prozess der direkten Verbindung von Geräten. Sie werden für die direkte Dateiübertragung, das Drucken und Streaming zwischen Geräten wie Smartphones, Druckern, Kameras und Computern verwendet, ohne dass eine Internetverbindung oder ein zentrales Netzwerk erforderlich ist.

Vor- und Nachteile von WLAN

WLANs haben einige Vor- und Nachteile, die Benutzer berücksichtigen sollten.

Vorteile

Hier sind einige der wichtigsten Vorteile von WLAN:

• Mobilität und flexFähigkeit. WLANs ermöglichen Benutzern den Zugriff auf Netzwerkressourcen von jedem Ort innerhalb des Abdeckungsbereichs des drahtlosen Netzwerks. Diese Mobilität fördert Produktivität und Komfort, da Benutzer nicht an einen bestimmten Standort gebunden sind.
• Erleichterte Installation. Die Installation eines WLAN erfordert im Vergleich zu herkömmlichen kabelgebundenen Netzwerken in der Regel weniger Zeit und Aufwand. Es ist nicht erforderlich, Kabel durch Wände oder Decken zu verlegen, wodurch WLANs ideal für Gebäude sind, in denen eine physische Verkabelung schwierig oder unmöglich ist.
• Kosteneffektivität. Obwohl die anfänglichen Einrichtungskosten eines WLAN mit denen eines kabelgebundenen Netzwerks vergleichbar sein können, sind die Gesamtkosten mit der Zeit geringer. Dies liegt an den geringeren Verkabelungskosten, dem einfachen Hinzufügen neuer Benutzer und den Mobilitätsvorteilen, die den Bedarf an zusätzlicher Verkabelung reduzieren oder ganz eliminieren, wenn sich die Organisationsstruktur ändert.
• Skalierbarkeit WLANs können problemlos skaliert werden, um mehr Benutzer und Dienste aufzunehmen. Das Hinzufügen neuer Benutzer zum Netzwerk umfasst in der Regel kaum mehr als die Bereitstellung von Netzwerkzugangsdaten und die Gewährleistung einer ausreichenden WLAN-Abdeckung.
• Gastzugang. WLANs erleichtern die Bereitstellung von Netzwerkzugriff für Besucher, Kunden und Auftragnehmer, ohne die Sicherheit des primären Netzwerks zu beeinträchtigen. Dies kann besonders in Unternehmens-, Bildungs- und Einzelhandelsumgebungen von Vorteil sein.
• Unterstützung für BYOD (Bring Your Own Device). Viele Organisationen unterstützen a BYOD-Richtlinie, bei dem Mitarbeiter ihre persönlichen Geräte für Arbeitszwecke nutzen. WLANs erleichtern dies, indem sie eine einfache Konnektivität für eine Vielzahl von Geräten ermöglichen.
• Reduziert Kabelsalat. Durch den Wegfall umfangreicher Verkabelungen tragen WLANs dazu bei, einen saubereren und besser organisierten Arbeits- oder Wohnraum zu gewährleisten.
• Verbesserte Zusammenarbeit. Die einfache Verbindung zu einem WLAN unterstützt eine bessere Zusammenarbeit zwischen Benutzern, die unabhängig von ihrem physischen Standort innerhalb des Abdeckungsbereichs des Netzwerks zusammenarbeiten können.
• Schnelle Bereitstellung. Für Unternehmen, die ihren Betrieb schnell aufbauen, verlagern oder abbauen müssen (z. B. im Baugewerbe, im Veranstaltungsmanagement oder in der Beratung), bieten WLANs eine schnelle Bereitstellungsoption.

Nachteile

Andererseits haben WLANs einige Nachteile, wie zum Beispiel:

• Sicherheits Risikos. WLANs sind grundsätzlich anfälliger für Sicherheitsverletzungen als kabelgebundene Netzwerke. Der drahtlose Charakter der Kommunikation macht es unbefugten Benutzern leichter, das drahtlose Signal abzufangen und sich Zugang zum Netzwerk zu verschaffen, wenn keine geeigneten Sicherheitsmaßnahmen vorhanden sind.
• Interferenz. Die WLAN-Leistung kann durch Störungen durch andere drahtlose Geräte und elektromagnetische Quellen negativ beeinflusst werden. Gängige Haushaltsgeräte wie Mikrowellen, schnurlose Telefone und Bluetooth-Geräte arbeiten im gleichen Frequenzbereich wie die meisten WLANs und können zu Signalstörungen führen.
• Bereichsbeschränkungen. Die effektive Reichweite eines WLAN ist begrenzt. Physische Hindernisse wie Wände und Böden sowie die Entfernung vom Zugangspunkt können die Signalstärke erheblich beeinträchtigen. Um die Abdeckung zu erweitern, ist häufig zusätzliche Hardware wie Repeater oder zusätzliche Access Points erforderlich.
• Niedrigere Geschwindigkeit. Im Vergleich zu kabelgebundenen Netzwerken bieten WLANs grundsätzlich geringere Datenübertragungsgeschwindigkeiten. Während die neuesten WLAN-Standards höhere Geschwindigkeiten unterstützen, kann die tatsächliche Leistung aufgrund von Faktoren wie der Entfernung zum AP, physischen Hindernissen und Störungen durch andere Geräte viel geringer sein.
• Bandbreitenbeschränkungen. In Umgebungen mit einer hohen Anzahl von Benutzern ist die verfügbare Bandbreite für jedes Gerät sinkt, was möglicherweise zu langsameren Internetgeschwindigkeiten und einer verringerten Netzwerkleistung führt.
• Zuverlässigkeitsprobleme. WLAN-Verbindungen können weniger stabil sein und häufiger zu Ausfällen führen als kabelgebundene Verbindungen, insbesondere in Bereichen mit starken Interferenzen oder schlechter Signalstärke.
• Komplexität der Einrichtung und Verwaltung. Während die Einrichtung eines einfachen WLAN unkompliziert sein kann, kann die Konfiguration eines Netzwerks für optimale Leistung und Sicherheit, insbesondere in einer Unternehmensumgebung, komplex sein und spezielle Kenntnisse erfordern.
• Energieverbrauch. Drahtlose Geräte, insbesondere solche, die batteriebetrieben sind, verbrauchen aufgrund der kontinuierlichen Kommunikation zwischen dem Gerät und dem Access Point mehr Strom, wenn sie mit einem WLAN verbunden sind.