Definition Was ist WLAN?

Der Name Wireless Local Area Network (kurz: WLAN) ist der Oberbegriff für alle schnurlosen bzw. drahtlosen lokalen Netzwerke und meint meist Funknetz-Standards der Normierungsreihe IEEE-802.11x, die in anderen Ländern auch unter dem Begriff Wi-Fi zusammengefasst werden.

In der Arbeitswelt kommt es im digitalen und globalen Zeitalter vor allem auf eine entsprechende Mobilität an. Im Fokus stehen dabei insbesondere die Datenverarbeitung sowie die Datenübertragung. Mit Wireless LAN steht hierfür eine Technik respektive ein Funknetzwerk bereit, das den Netzzugang für mobile Endgeräte – wie zum Beispiel Notebooks, Tablets oder Smartphones – entscheidend vereinfacht. Zudem kann WLAN genutzt werden, um die Reichweite eines rein kabelgebundenen Netzwerks explizit an nur schwer zugänglichen Stellen nachhaltig zu erweitern. Des Weiteren wird WLAN oftmals dann genutzt, wenn ein provisorischer Netzwerk-Aufbau auf Basis einer Funktechnik gefragt ist.

WLAN vs. Wi-Fi – was ist der Unterschied?

In einigen Ländern, wie etwa in Großbritannien, Kanada, Spanien, den Niederlanden, Italien, Frankreich oder den USA, wird synonym für WLAN respektive weitläufig auch der Kunstbegriff Wi-Fi verwendet.

Strenggenommen ist dies aber von der Bedeutung her nicht korrekt. Denn während WLAN bzw. Wireless LAN das Funknetzwerk an sich bezeichnet, bezieht sich Wi-Fi auf die von der Wi-Fi-Alliance generierte Zertifizierung anhand der IEEE-802.11-Familie für WLAN. Da jedoch sämtliche Wi-Fi-zertifizierten Produkte immer WLAN-Standard-konform sind, werden die beiden Begriffe gerne auch synonym genutzt.

Die technische Basis: die IEEE-802.11-Standards

Unter den Begriff WLAN fallen auch Datennetze, die Bluetooth, HiperLAN oder HomeRF als Übertragungstechnik nutzen; inbegriffen sind selbstverständlich auch alle anderen Standards und Techniken, anhand derer lokale Funknetzwerke gestaltet bzw. aufgebaut werden können.

Hier muss allerdings berücksichtigt werden, dass der Begriff WLAN im allgemeinen Sprachgebrauch explizit für ein Funknetzwerk genutzt wird, das auf der IEEE-Norm für die Kommunikation in entsprechenden Funknetzwerken aufbaut. Herausgegeben wurde diese Norm vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (kurz: IEEE) erstmals im Jahr 1997 mit der Verabschiedung des Standards IEEE 802.11.

Seitdem wurden zahlreiche Erweiterungen verabschiedet:

IEEE 802.11n (verabschiedet 2009, auch "Wi-Fi 4")
Mit dem Standard 802.11n wurde ein großer technologischer Sprung gemacht. Er war der erste WLAN-Standard, der MIMO einführte – Multiple Input Multiple Output. Diese Technologie erlaubt es, mehrere Antennen gleichzeitig für das Senden und Empfangen zu nutzen. Dadurch steigen nicht nur die Übertragungsraten, sondern auch die Stabilität der Verbindung – selbst bei schwierigen Empfangsverhältnissen.

Weitere Merkmale:

• Unterstützt 2,4 GHz und 5 GHz gleichzeitig („Dual Band“)

• Maximale theoretische Bruttodatenrate: bis zu 600 Mbit/s (bei Nutzung von 4 Antennen und 40 MHz Kanalbreite)

• Einführung von Aggregationstechniken wie Frame Aggregation (A-MPDU/A-MSDU) zur Verbesserung des Datendurchsatzes

IEEE 802.11ac (verabschiedet 2013, auch "Wi-Fi 5")
802.11ac brachte viele Verbesserungen – allerdings nur im 5-GHz-Band. Der Fokus lag auf höheren Datenraten und effizienterer Kanalausnutzung.

Technische Highlights:

• Verzicht auf das 2,4-GHz-Band – ausschließlicher Betrieb im 5-GHz-Spektrum

• Einführung von MU-MIMO (Multi-User MIMO): Der Access Point kann mehrere Geräte gleichzeitig bedienen (downlinkseitig)

• Kanalbreiten bis zu 160 MHz

• Modulation mit 256-QAM für höhere Bitraten

• Theoretische Bruttodatenraten: bis zu 1,3 Gbit/s (Wave 1), bis zu 3,5 Gbit/s (Wave 2, mit 8 Antennen und 160 MHz)

Praxisrelevant war besonders der Performancezuwachs in Umgebungen mit vielen Geräten, etwa im Büro oder beim Streaming.

IEEE 802.11ad (auch „WiGig“, eingeführt 2016)
802.11ad ist ein Spezialfall und unterscheidet sich stark von den übrigen Standards: Es nutzt das 60-GHz-Frequenzband. Diese extrem hohe Frequenz ermöglicht sehr hohe Datenraten, aber nur auf kurze Distanz – z. B. innerhalb eines Raums.

Kernmerkmale:

• 60 GHz-Frequenzband – sehr breit, aber kaum durch Wände hindurch nutzbar

• Theoretische Bruttodatenrate: über 7 Gbit/s

• Gedacht für Szenarien mit sehr hohem Datendurchsatz: z. B. unkomprimierte 4K-Videostreams, Wireless Docking oder VR-Anwendungen

• Aufgrund der geringen Reichweite kaum verbreitet im klassischen Heimnetzwerk

IEEE 802.11ax (auch „Wi-Fi 6“, verabschiedet 2019, Wi-Fi 6E: ab 2021 mit 6 GHz)
802.11ax wurde unter dem Namen Wi-Fi 6 eingeführt und markiert den Übergang von reiner Geschwindigkeit zu Effizienz, Skalierbarkeit und Stabilität unter hoher Last. Der Standard ist sowohl für 2,4 GHz als auch für 5 GHz ausgelegt, mit Wi-Fi 6E auch für das neue 6-GHz-Band.

Wichtige Innovationen:

• Einführung von OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) – erlaubt parallele Kommunikation mit mehreren Clients auf einer Frequenz

• Unterstützung von 8×8 MU-MIMO (Down- und Uplink)

• Bessere Effizienz bei vielen gleichzeitigen Verbindungen (z. B. in Stadien, Großraumbüros oder Smart Homes)

• Target Wake Time (TWT): spart Energie bei IoT- und mobilen Geräten

• Theoretische Bruttodatenrate: bis zu 9,6 Gbit/s

Mit Wi-Fi 6E wurde erstmals das 6-GHz-Band in der WLAN-Nutzung freigegeben, was durch neue und weitgehend störungsfreie Kanäle eine nochmals verbesserte Leistung erlaubt.

IEEE 802.11be (Wi-Fi 7, "Approved" im September 2024; Veröffentlichung in Arbeit)

Wi-Fi 7 ist der aktuellste Standard und hebt WLAN auf ein völlig neues Level – vor allem im Hinblick auf Geschwindigkeit, Latenz und Stabilität für moderne Anwendungen wie Cloud-Gaming, 8K-Streaming oder Industrie 4.0.

Zentrale Neuerungen:

• Nutzung von bis zu 320 MHz Kanalbreite – doppelt so viel wie bei Wi-Fi 6

• 4096-QAM-Modulation (4K-QAM) – erlaubt noch mehr Daten pro Zeiteinheit

• Einführung von Multi-Link Operation (MLO): Geräte können mehrere Frequenzbänder (z. B. 5 GHz & 6 GHz) gleichzeitig nutzen – sorgt für Redundanz, Stabilität und Parallelisierung

• Verbesserte Latenzzeiten (<5 ms in optimierten Umgebungen) – besonders für VR, Gaming und Remote Work wichtig

• Theoretische Bruttodatenrate: bis zu 46 Gbit/s

Wi-Fi 7 ist vollständig abwärtskompatibel zu Wi-Fi 6/6E und Wi-Fi 5, setzt aber moderne Hardware voraus. Erste Geräte (Router, Laptops, Smartphones) mit Wi-Fi 7 sind seit 2023/2024 auf dem Markt verfügbar.

Frequenzbänder: 2,4 GHz, 5 GHz, 6 GHz

Als WLAN-Router noch vornehmlich im Standard 802.11b oder 802.11g betrieben wurden, konnte aufgrund der technischen Gegebenheiten ein 2,4-GHz-Frequenzband verwendet werden. Hier gibt es allerdings lediglich drei Kanäle, die sich störungsfrei parallel für Wireless LAN nutzen lassen.

Die Spezifikation 802.11a bot allerdings schon ab dem Jahr 2001 den Zugriff auf ein 5-GHz-Band an, das in immerhin 19 überlappungsfreien Kanälen organisiert ist. Aber die Geräte mit entsprechender 802.11a-Unterstützung konnten sich zu keiner Zeit gegen die Standards 802.11b oder 802.11g durchsetzen. Erst mit der Einführung des Standards 802.11n wurde WLAN vermehrt auch auf dem 5-GHz-Band betrieben. Dieser neue Standard ermöglicht dabei die parallele Nutzung sowohl von 2,4 GHz als auch von 5 GHz. Außerdem ermöglichte der Standard theoretische Übertragungsraten von 300 MBits. Auch 802.11ac arbeitet in beiden Frequenzbändern und soll in maximaler Ausbaustufe und mit passenden Clients Bruttodatenraten jenseits der 1,7 Gigabit pro Sekunde erlauben.

Mit der Einführung von Wi-Fi 6E wurde ein historischer Schritt in der Geschichte des drahtlosen Netzwerks getan: Erstmals seit der Einführung von WLAN wurde ein völlig neues Frequenzspektrum für die Nutzung durch Endverbraucher freigegeben – das 6-GHz-Band. Während bisher nur die Frequenzbereiche bei 2,4 GHz und 5 GHz zur Verfügung standen, eröffnete Wi-Fi 6E im Jahr 2021 (in den USA) bzw. 2022/2023 (in Europa) einen zusätzlichen Bereich von 5925 MHz bis 7125 MHz – also ganze 1200 MHz zusätzlichen Frequenzraum.

Mesh-Netzwerke: WLAN zum Mitdenken

Moderne WLANs arbeiten zunehmend als Mesh-Netzwerke (Standard: 802.11s). Mehrere Access Points (z. B. Router, Repeater) agieren als gleichberechtigte Knotenpunkte und leiten Daten intelligent weiter. Vorteil: große Reichweite und Stabilität ohne manuelles Umschalten zwischen Funkzellen.

Wireless LAN setzt auf das Modulationsverfahren OFMD

Grundsätzlich wird bei WLAN für das Übertragen der jeweiligen Nutzinformation mit einer explizit hohen Datenrate in der Regel das Modulationsverfahren OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) verwendet. Dieses orthogonale Frequenzmultiplexverfahren unterteilt dabei die Datenrate in mehrere kleine Teildatenströme, die anschließend mit einem klassischen Modulationsverfahren – wie zum Beispiel der Quadraturamplitudemodulation – moduliert werden. Im nächsten Schritt werden dann die modulierten HF-Signale aufaddiert.

Diese Technik bzw. dieses Verfahren gewährleistet dabei, dass sich die einzelnen Teildatenströme lediglich wenig gegenseitig beeinflussen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass bei einer etwaigen Störung die Transferrate der gesamten Datenübertragung durch die Unterteilung in Teildatenströme lediglich zu einem kleinen Teil sinkt. Auch destruktive Interferenzen, die vorzugsweise durch Mehrwegempfang hervorgerufen werden, betreffen somit immer nur einzelne Träger bzw. Datenströme und beeinflussen die komplette Datenrate nur unwesentlich.

MU-MIMO ermöglicht es dem Access Point, mehrere Geräte gleichzeitig zu bedienen, was vor allem bei vielen parallelen Nutzern die Geschwindigkeit steigert.

Betriebsmodi: Infrastruktur- vs. Ad-hoc-Modus

Infrastruktur-Modus
Wireless LAN kann in verschiedenen Modi betrieben werden; zur Auswahl stehen hier der Infrastruktur-Modus sowie der Ad-hoc-Modus bzw. das Ad-hoc-Netzwerk. Dabei unterscheiden sich die beiden Modi vor allem in der Art und Weise, wie Informationen respektive Daten zwischen den im Netzwerk integrierten Clients übertragen werden.

Wird WLAN im Infrastruktur-Modus betrieben, koordiniert grundsätzlich ein WLAN-Router oder ein so bezeichneter Access Point den Datenverkehr. WLAN-Router bzw. Access Point stellen in diesem Fall die so genannte Basisstation dar. Die entsprechende Kommunikation läuft grundsätzlich über eben diesen WLAN-Router oder Access Point. Clients melden sich per SSID (Netzwerkname) und mit Verschlüsselung (z. B. WPA2/WPA3) an. Wer ein WLAN-Netzwerk im Infrastruktur-Modus betreibt, kann via WLAN-Repeater jederzeit die Reichweite seines Netzwerkes ohne Probleme erweitern.

Ad-hoc-Netzwerk als Alternativlösung
Entscheidet sich ein Nutzer hingegen für ein Ad-hoc-Netzwerk, können dort alle WLAN-Clients direkt miteinander kommunizieren. Aufgrund dieser Gleichberechtigung aller WLAN-Clients läuft die Kommunikation, ohne dass auf einen WLAN-Router bzw. einen Access Point zurückgegriffen werden muss.

In der Regel zeichnet sich WLAN im Ad-hoc-Modus durch Schnelligkeit und das vergleichsweise leichte Einrichten. Auch in diesem Modus wird grundsätzlich ein Netzwerkname sowie eine Verschlüsselung verwendet, mit denen sich dann die jeweiligen Netzwerkteilnehmer identifizieren können. Da es sich hierbei um eine Direktkommunikation handelt, ist bei einem Ad-hoc-Netzwerk allerdings die Reichweite stark limitiert.

Mit dem Wireless Distribution System (WDS) werden für Ad-hoc-Netzwerke die entsprechenden Grundlagen geschaffen. WDS bzw. das Wireless Distribution System fungiert als Verfahren zur Adressierung der jeweiligen Datenframes in Wireless LANs nach IEEE-802.11 und erlaubt anspruchsvolle Topologien.

Sicherheit: WPA3 ist der Standard

Ein WLAN ohne Verschlüsselung ist ein offenes Einfallstor für Angreifer. Ohne ausreichenden Schutz können Dritte nicht nur unbemerkt auf das Netzwerk zugreifen, sondern auch den Datenverkehr mitlesen oder manipulieren. Deshalb ist die Absicherung von WLAN-Netzen heute wichtiger denn je – sowohl im privaten als auch im beruflichen Umfeld.

Lange Zeit galt WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2) als Standard. Es nutzt die AES-Verschlüsselung (Advanced Encryption Standard) und bietet im Vergleich zu seinem Vorgänger WPA einen deutlich höheren Sicherheitsgrad. Dennoch sind auch bei WPA2 inzwischen Schwachstellen bekannt geworden – etwa durch so genannte KRACK-Angriffe (Key Reinstallation Attacks), die Sicherheitslücken im 4-Wege-Handshake-Prozess ausnutzen. Zwar wurden viele dieser Lücken inzwischen per Software-Patch geschlossen, doch moderne Sicherheitsanforderungen erfordern stärkere Schutzmaßnahmen.

Mit WPA3, das 2018 eingeführt wurde, reagierte die Wi-Fi Alliance auf diese Anforderungen. WPA3 setzt auf ein robusteres Authentifizierungsverfahren namens SAE (Simultaneous Authentication of Equals), das Brute-Force-Angriffe deutlich erschwert. Darüber hinaus bietet WPA3 Forward Secrecy, wodurch abgefangene Daten auch bei späterem Passwortdiebstahl nicht mehr entschlüsselt werden können. Seit 2023 ist WPA3 bei neuen Geräten mit Wi-Fi 6E oder Wi-Fi 7 verpflichtend.

In professionellen WLAN-Umgebungen kommen zusätzlich RADIUS-Server (Remote Authentication Dial-In User Service) zum Einsatz, die eine zentrale, servergestützte Nutzer-Authentifizierung ermöglichen. Oft erfolgt die Anbindung über ein Active Directory oder andere Verzeichnisdienste, wodurch sich der Zugriff effizient verwalten und gezielt kontrollieren lässt – ideal für Unternehmen und Organisationen mit vielen Nutzern oder hohen Compliance-Anforderungen.

Optimierung von WLAN-Netzen: Beamforming, Band Steering und Repeater

Selbst moderne WLAN-Router stoßen an ihre Grenzen, wenn bauliche Gegebenheiten wie dicke Wände, große Entfernungen oder Störquellen ins Spiel kommen. Um Reichweite, Stabilität und Geschwindigkeit des Funknetzes zu verbessern, stehen heute verschiedene Optimierungstechniken zur Verfügung.

Eine davon ist Beamforming. Statt das Funksignal gleichmäßig in alle Richtungen zu senden, „formt“ der Router den Signalstrahl gezielt in Richtung des verbundenen Endgeräts. Durch diese Bündelung entsteht ein gerichteter Funkstrahl, der das Signal verstärkt und die Signalqualität deutlich verbessert – insbesondere bei größerer Entfernung oder in ungünstigen Empfangssituationen. Beamforming ist fester Bestandteil der WLAN-Standards 802.11ac (Wi-Fi 5) und 802.11ax (Wi-Fi 6) und funktioniert besonders gut in Kombination mit mehreren Antennen (MU-MIMO).

Ergänzend dazu sorgt Band Steering für eine intelligente Lastverteilung im Netzwerk. Unterstützt ein Endgerät sowohl 2,4 GHz als auch 5 GHz, erkennt der Router automatisch, welches Band aktuell weniger ausgelastet ist – und schiebt das Gerät dorthin. Dadurch wird das schnellere, störungsärmere 5-GHz-Band besser genutzt, während ältere oder weniger leistungsfähige Geräte im 2,4-GHz-Band verbleiben. Band Steering ist besonders sinnvoll in Haushalten mit vielen WLAN-fähigen Geräten.

Für den reinen Ausbau der Reichweite kommen Repeater oder WLAN-Verstärker zum Einsatz. Sie nehmen das bestehende WLAN-Signal auf, verstärken es und senden es erneut aus. So lassen sich Funklöcher in abgelegenen Räumen oder auf anderen Etagen schließen – eine einfache und kostengünstige Lösung, besonders wenn keine Mesh-Infrastruktur vorhanden ist.

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