Wo die Kabel enden

WLAN gestern, heute und morgen

| Autor / Redakteur: Dirk Gates / Andreas Donner

Die drahtlose Kommunikation via WLAN wird immer wichtiger – und wird künftig auch dort erwartet werden, wo heute noch nicht mal Mobilfunknetze verfügbar sind.
Die drahtlose Kommunikation via WLAN wird immer wichtiger – und wird künftig auch dort erwartet werden, wo heute noch nicht mal Mobilfunknetze verfügbar sind. (Bild: Xirrus)

Seit der Einführung des Standards 802.11 im Jahr 1997 ist eins beim Alten geblieben: Drahtlose Zugriffspunkte empfangen nach wie vor Daten über die Luft und leiten diese per Kabel weiter. Ansonsten ist die Geschichte des WLAN in puncto Geschwindigkeit, Spektrum, Gerätearten oder Energieeffizienz von fortwährender Weiterent-wicklung geprägt.

In den 90er Jahren waren standardmäßig nur wenige Computer mit einer Wi-Fi-Netzwerkkarte ausgestattet. Internet kam aus der Steckdose, mittels eines Telefonkabels, das an ein Modem angeschlossen war. Fahrt kam erst 2007 in die Geschichte, als Apple das iPhone einführte. Benutzer mit Smartphones waren plötzlich mobil und wollten mit ihren Geräten überall ins Internet. Als Folge schossen drahtlose Internetzugangspunkte wie Pilze aus dem Boden. Der alte verkabelte Anschluss ist seitdem eher selten geworden – Tablets besitzen von Haus aus keine Anschlüsse mehr und auch bei Laptops wird die Ethernet-Buchse immer seltener. WLAN ist zu einem Muss in einer Welt geworden, in der immer mehr Benutzer ihre eigenen Geräte mitbringen – auch im Unternehmen, wo BYOD-Konzepte (Bring Your Own Device) schon vor einer Weile Einzug gehalten haben.

Schneller als Ethernet

Viele Jahre lang hinkte das WLAN hinter Ethernet-Geschwindigkeiten her. Im Jahr 2013 ging es jedoch in Führung, als die ersten 802.11ac-Geräte und -Zugriffspunkte auf den Markt kamen. Mit theoretisch maximal möglichen 7 GBit/s überflügelt das WLAN heutiges 1-GBit/s-Ethernet locker und liegt sogar vor zukünftigen Ethernet-Desktopverbindungen mit 2,5/5 GBit/s. Um genau zu sein, ist Ethernet auf neuen Laptops und Desktops mittlerweile die langsamste Netzwerkverbindung, die nicht nur hinter WLAN, sondern auch hinter USB und Thunderbolt zurückbleibt. Die geplanten Standards 802.11ax und 11ay werden bis zu 100 GBit/s schnell sein, was schnell genug ist, um einen Film in voller Länge in wenigen Sekunden herunterzuladen.

Milliarden Geräte und das Internet der Dinge

Fast fünf Milliarden Geräte stellen heute eine Verbindung zu WLAN-Netzen her, bis 2020 werden es Analysten zufolge 25 Milliarden sein. Dabei wird es sich bei 43 Prozent aller Internetverbindungen um Machine-to-Machine-Verbindungen (M2M) handeln, von denen 90 Prozent drahtlos sein werden. Die explosionsartige Zunahme der Anzahl drahtloser Geräte wird also vor allem vom Internet der Dinge vorangetrieben. Drahtlose Umgebungssensoren, Straßenlaternen, Müllcontainer alle denkbaren Geräte für die Gebäudeautomatisierung, Beregnungsanlagen, Autos, Parkplätze, Sensoren zur Messung der Schienenbeanspruchung, Überwachungska-meras, Armbanduhren – die Liste ließe sich endlos erweitern.

Keine Technologie für die Vernetzung drahtgebundener Geräte hat es bislang geschafft, Ethernet zu verdrängen. Ebenso wird allem Anschein nach keine Lösung für die Verbindung mit dem Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) WLAN ersetzen. Neue WLAN-Standards werden den IoT-Anforderungen – geringere Leistung, höhere Geschwindigkeiten und Reichweiten – gerecht. Nehmen wir beispielsweise den WLAN-Standard 802.11af. Er entstand, als die US-amerikanische Federal Communications Commission (FCC) den TV-Whitespace zwischen den UHF- und VHF-Kanälen (54 bis 790 MHz) öffnete, und liefert Geschwindigkeiten von bis zu 500 MBit/s. Noch für 2016 ist die Verabschiedung des Standards 802.11ah geplant, der das 900-MHz-Band mit Geschwindigkeiten von 150 KBit/s bis 40 MBit/s nutzt.

Quality of Service bringt wichtige Daten auf die Überholspur

Wie kann man angesichts der wachsenden Anzahl von um Bandbreite konkurrierender Geräte sicherstellen, dass kritischer Datenverkehr nicht in einem WLAN-Stau steckenbleibt und auch nicht von Textnachrichten oder Videos mit Katzenbabies blockiert wird? Oder anders ausgedrückt: bei einer Störung der öffentlichen Sicherheit braucht das Streaming der Videoaufnahmen von Überwachungskameras höhere Priorität als die Übertragung der Daten von Sensoren zur Überwachung der Feuchtigkeit im Stadtpark. Fortschrittliche WLAN-Lösungen können bereits jetzt spezifischen Anwendungsdatenverkehr mittels Quality of Service (QoS) auf die Überholspur lenken.

Was kommt als Nächstes?

Früher in diesem Jahr kam 802.11ac Wave 2 auf den Markt. Bei dieser Technologie handelt es sich um die siebte WLAN-Generation. Wie bereits erwähnt, wird die Messlatte mit Blick auf den Funktionsumfang und die Performance des WLAN mit jedem Technologie-Release höher gelegt. Auch Wave 2 ist da keine Ausnahme.

Wave 2 ist vielmehr die erste Überarbeitung des WLAN-Standards, der aus der Technologie, die bislang als ausschließlich gemeinsam genutztes Kommunikationsmedium fungierte, ein geschaltetes Netzwerk macht. Für diejenigen unter uns, die sich daran erinnern können: Dies ist mit dem Übergang von Ethernet-Koaxialkabeln und -Hubs, die in den 80ern und Anfang der 90er Jahre dominierten, zu Ethernet-Switches vergleichbar, die Mitte der 90er auf den Markt kamen. Die Umstellung auf ein „geswitchtes“ Medium ist ein wesentlicher Meilenstein für die drahtlose Technologie. Sie sorgt für eine effektive Replikation von Ethernet-Switch-Funktionen und ermöglicht WLAN als Standardverbindung für internetfähige Geräte.

Das bedeutet, Wave 2 ist für die dynamische Bandbreitenzuweisung und MU-MIMO-Operationen (Multi-User Multiple Input Multiple Output) geeignet. Dies wiederum ermöglicht die Unterstützung von Implementierungen mit höherer Dichte durch mehrere Endgeräte. Wave 2 erreicht dies durch die Nutzung eines 5-GHz-Bandes, das bis zu 3.467 MBit/s pro Funkmodul erlaubt.

Unlicensed LTE: LTE-U

Im Zuge eines weiteren neuen Trends, der sich auf die WLAN-Qualität und -Verfügbarkeit auswirken könnte, haben einige Mobilfunkbetreiber das 5-GHz-Band für LTE (Long Term Evolution) im Rahmen eines Ansatzes mit der Bezeichnung LTE-U (Unlicensed) im Visier. Dies ist allerdings eine keineswegs einfache Entwicklung. In Europa muss LTE-U zum Beispiel ein Listen-before-Talk-Protokoll (LBT) des 3rd Generation Partnership Project (3GPP) enthalten. Dies ermöglicht eine faire gemeinsame Nutzung des Äthers ohne Abstriche bei Quality of Service – egal, ob eine LTE-U- oder WLAN-Verbindung hergestellt wird.

Nicht vorgeschrieben ist das LBT-Protokoll jedoch in den USA, Südkorea, China und Indien. Das bedeutet, den dortigen Mobilfunkbetreibern steht es frei, LTE-U früher zu implementieren. Viele Akteure der WLAN-Welt betrachten dies jedoch als unberechtigte Nutzung von WLAN-Bandbreite und als Beeinträchtigung der WLAN-Qualität.

60-GHz-WLAN

Kann keine Einigung erzielt werden, müssen WLAN-Anbieter zum nächsten verfügbaren Band übergehen: 60 GHz. WLAN pflegt die nomadische Tradition, immer wieder ein neues Band zu nutzen, um eine bessere Performance zu gewährleisten. Skeptiker bezweifeln jedoch, ob sich 60-GHz-WLAN-Technologie etablieren wird, und führen die Kosten sowie den Energiebedarf ins Feld. Vor nicht allzu vielen Jahren wurde das Gleiche über 5-GHz-WLAN gesagt. Trotzdem sind die meisten der sechs Millionen täglich ausgelieferten Geräte heute 5-GHz-fähig. Als kabellose Telefone das 900-MHz-Band beanspruchten, ging man zu 2,4 GHz über und als Mikrowellen (und erneut kabellose Telefone) das 2,4-GHz-Band besetzten, stellte man mit 802.11a auf 5 GHz um. Möglicherweise sind 60 GHz der nächste Schritt.

Ein leistungsstarkes WLAN schafft produktive Mitarbeiter

Um sich auf die Explosion des WLAN-Datenverkehrs vorzubereiten, sollte dafür gesorgt sein, dass das Netzwerk sich an neue Standards, höhere Dichte und mehr Traffic pro Gerät anpassen lässt. Generell sollten sich Nutzer damit beschäftigen, was benötigt wird, um angesichts einer steigenden Anzahl von Geräten durchweg eine hervorragende Performance zu gewährleisten.

Dirk Gates
Dirk Gates (Bild: Xirrus)

In der von Xirrus durchgeführten Studie Where the Wires End (Wo die Kabel enden), gaben 84 Prozent der Teilnehmer an, schlechtes WLAN halte sie davon ab, ihre Arbeit zu erledigen. Wer rechtzeitig zu planen beginnt und für performantes WLAN sorgt, kann also sicherstellen, dass seine Mitarbeiter zu den produktiven 16 Prozent zählen.

Über den Autor

Dirk Gates ist Executive Chairman and Founder von Xirrus.

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