WLAN-Technologie – Datenverarbeitung und Datenübertragung

Der Hauptfokus der WLAN-Technologie in der Arbeitswelt besteht in der Datenverarbeitung sowie der Datenübertragung. Das Wireless LAN dient der Vereinfachung des Netzzugangs für sämtliche mobile Endgeräte – wie zum Beispiel Notebooks, Tablets oder Smartphones und erweitert die Reichweite eines kabelgebundenen Netzwerks. Ebenfalls kommt das Wireless LAN immer dann zum Einsatz, wenn ein provisorischer Netzwerk-Aufbau anhand einer Funktechnik benötigt wird.
Das WLAN verfügt im Gegensatz zum Wireless Personal Area Network (WPAN) über größere Sendeleistungen und Reichweiten und bietet daher auch eine höhere Datenübertragungsrate an. Das WLAN-Funknetz baut auf der IEEE-Norm für die Kommunikation in entsprechenden Funknetzwerken auf. Die Basis für das WLAN bietet hier die IEEE-802.11-Familie.

Verfahren zur WLAN-Datenübertragung nach OFMD

Für die Datenübertragung mit Wireless LAN wird heutzutage fast ausschließlich das Modulationsverfahren OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, deutsch Orthogonales Frequenzmultiplexverfahren) verwendet. Dieses Verfahren unterteilt die Datenrate in viele kleine Teildatenströme und addiert die modulierten HF-Signale auf. Dadurch wird gewährleistet, dass sich die einzelnen Teildatenströme bei der WLAN Datenübertragung gegenseitig nur gering beeinflussen. Im Fall einer Störung sinkt die Transferrate der gesamten Datenübertragung somit nur zu einem kleinen Teil und legen nicht den kompletten Vorgang lahm.

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WLAN-Frequenzen und Kanäle: 2,4-GHz-Band vs. 5-GHz-Band

Das WLAN kann sowohl im 2,4-GHz-Band als auch im 5-GHz-Band Frequenzbereich betrieben werden.

Der WLAN-Frequenzbereich im 2,4-GHz-Band ist in 14 Kanäle aufgeteilt. Allerdings sind in fast allen Ländern nur die ersten 13 Kanäle verwendbar. Die Funkverbindung benötigt eine Bandbreite von 20 MHz (b-Standard 22 MHz). Zur Vermeidung von Störungen müssen im 2,4-GHz-Band räumlich überlappende Funkzellen nichtüberlappende Frequenzbereiche wählen sowie einen Abstand von mindestens vier Kanälen aufweisen. Ferner wird darauf hingewiesen, dass innerhalb des WLAN-Frequenzbereichs im 2,4-GHz-Band die WLAN-Kanäle 9 und 10 nahe am Spitzenwert der Leckfrequenz von Mikrowellenherden (2,455 GHz) liegen und dies zu Störungen dieser Kanäle führen kann. Die Übertragungsraten liegen theoretisch bei bis zu 600 Mbits/s.
Der WLAN-Frequenzbereich im 5-GHz-Band hingegen verfügt über höhere Übertragungsraten (Theoretisch bis zu 6,9 Gbit/s) und zusätzliche überlappungsfreie Kanäle. Die vermehrte Anwendung von WLAN-Routern auf dem 5-GHz-Band trat parallel zur Einführung des Standards 802.11n ein. Dieser Standard erlaubt die gleichzeitige Nutzung von 2,4 GHz-Band und 5 GHz-Band.

Verschlüsselung und Sicherheit schützt vor Angriffen auf das WLAN-Netzwerk

Ein WLAN benötigt zum Schutz vor dem unerlaubten Zutritt fremder Clients und dem Abhören von Datenströmen eine Verschlüsselung sowie eine Authentifizierung (Kennwörter). Hierzu bieten die meisten WLAN-Router den Nutzern drei Varianten zur Verschlüsselung an: WPA, WPA2 sowie WPA + WPA2. WPA2 ist bislang das sicherste WLAN-Verschlüsselungsprotokoll. Die Verschlüsselung der Daten erfolgt zumeist durch den Advanced Encryption Standard (AES). WPA2 dient hauptsächlich dazu, dass sich nur berechtigte Benutzer in ein WLAN einloggen können und verhindert gleichzeitig, dass die im geschützten WLAN übertragenen Daten nicht von Unbefugten mitgeschnitten oder manipuliert werden können.

Eine alternative Verschlüsselungsart stellt die Verwendung von IPsec oder VPN-Tunnel dar, welche den Datenverkehr auf IP-Ebene schützen. Diese Methode kommt zumeist in freien Funknetzen zum Einsatz, um so die Inkompatibilitäten verschiedener Hardware zu umgehen, eine zentrale Benutzerverwaltung zu vermeiden und den offenen Charakter des Netzes zu waren.

Wireless LAN Betriebsmodi

WLAN ist fast überall im Einsatz. Ganz gleich ob als Bring your own device-Hotspot, Gäste-WLAN oder als freies Funknetz in Privathaushalten. Die Verbindung eines WLAN-fähigen mobilen Endgeräts mit einem WLAN Funknetz funktioniert für den Benutzer beinahe immer identisch:
Das mobile Endgerät meldet über das installierte Betriebssystem den Bedarf eines WLAN-Zugangs. Mithilfe des Broadcasts wird nun eine Anfrage an alle Access Points ausgelöst. Die sich in Reichweite befindenden Geräte melden sich mit verfügbaren WLAN-Funknetzen zurück. Je nachdem, wie das bereitgestellte WLAN-Netz konfiguriert ist, erfolgt der Zugang sofort durch Bestätigung des WLAN-Netzes (meist öffentliche HotSpots), via Passwortabfrage oder mit einer Enterprise Authentifizierung. In letzterem Fall wird die Anfrage an einen Server im Netzwerk weitergeleitet, welcher dann Anhand mehrerer Bedingungen, die alle konfiguriert werden können, entscheidet ob das Gerät das Netzwerk betreten darf oder nicht. Bestätigt der Server das die Bedingungen erfüllt sind, wird der Zutritt in das WLAN-Netz für den Client freigegeben. Der Administrator des WLAN-Netzwerkes hat ferner die Möglichkeit den Zutritt zum Internet über verschiedene Konfigurationen einzuschränken. Beispielsweise kann eine Firewall verhindern, dass der Client bestimmte Seiten über das verfügbare WLAN-Netzwerk aufrufen kann und ist in der Lage bestimmte Dienste zu erlauben oder bei Bedarf zu sperren. Die Geschwindigkeit oder auch die Datenmenge der Datenübertragung im WLAN Hot-Spot kann ebenfalls definiert werden und dient dazu die Performance des eigenen Netzes so hoch wie möglich zu halten.

Wie aber kann das WLAN betrieben werden? In Abhängigkeit der Hardwareausstattung und der Bedürfnisse der WLAN-Betreiber gibt es verschiedene Modi, wie Daten zwischen den im WLAN-Netzwerk verfügbaren Clients übertragen werden:

WLAN Infrastruktur-Modus

Im Infrastruktur-Modus wird der Wireless LAN-Datenverkehr über einen WLAN-Router bzw. einen Access Point koordiniert. Die gesamte Kommunikation läuft an dieser Stelle über den WLAN-Router oder Access Point ab.

Um als Client zu diesem Netzwerk hinzugefügt zu werden, müssen der Netzwerkname und die Verschlüsselung bekannt sein. Der Infrastruktur-Modus gleicht dabei dem Aufbau eines Mobilfunknetzes. Der WLAN-Router sendet in einstellbaren Intervallen kleine Datenpakete – sogenannte Beacons, an alle Stationen im Empfangsbereich. Die Beacons enthalten unter anderem die Informationen zum Netzwerkname (SSID), der Liste der unterstützen Übertragungsraten sowie die Art der Verschlüsselung. Durch den Einsatz von Beacons wird der Verbindungsaufbau für die einzelnen Clients erheblich erleichtert, da ausschließlich der Netzwerkname und optional weitere Parameter, wie beispielsweise ein Passwort, für die Verschlüsselung bekannt sein müssen.

Durch den ständigen Versand der Beacon-Pakete wird die Empfangsqualität überwacht, selbst dann wenn keine Daten von den Clients gesendet oder empfangen werden. Da die Beacons immer mit der niedrigsten Übertragungsrate (1 MBit/s) gesendet werden, garantiert der erfolgreiche Empfang noch keine stabile Verbindung mit dem Netzwerk. Der Infrastruktur-Modus bietet den erheblichen Vorteil, dass die Reichweite des WLAN-Netzwerkes via WLAN-Repeater jederzeit erweitert werden kann.

Ad-hoc-Modus des WLAN-Netzwerks

Im Ad-hoc-Netzwerk können hingegen alle WLAN-Clients direkt miteinander kommunizieren. Aufgrund der Gleichberechtigung aller WLAN-Clients, benötigt der Ad-hoc-Modus keinen WLAN-Router bzw. keinen Access Point – die koordinierende Funktion wird von den Endgeräten selbst übernommen. Das Wireless LAN im Ad-hoc-Modus zeichnet sich durch Schnelligkeit und eine leichte Einrichtung aus. Ebenso wie im Infrastruktur-Modus, werden auch hier für den Zutritt ins WLAN ein Netzwerkname und eine Verschlüsselung verwendet, über welche die Identifikation der Netzwerkteilnehmer stattfindet. Im Ad-hoc-WLAN-Netzwerk findet kein Informationsaustausch statt, der den einzelnen Clients einen Überblick über das Netzwerk geben kann. Da das Ad-hoc-Netzwerk eine Direktkommunikation darstellt, ist die Reichweite stark limitiert und eignet sich nur für eine sehr geringe Anzahl von Clients, die physisch nahe beieinanderliegen.

WLAN als fester Technologiebestandteil digitalisierter Softwarelösungen

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Dass WLAN heute ein nicht mehr wegzudenkender Bestandteil unseres Lebens ist, ist ein Fakt. Auch die digitalisierten Softwarelösungen sind teilweise auf die WLAN Technologie angewiesen: Im Lager und in der Produktion arbeiten die Lageristen und Produktionsmitarbeitern mit WLAN-fähigen Endgeräten und melden ihre abgeschlossenen Tätigkeiten über das mobile Gerät dank einer stabilen WLAN-Verbindung zurück an das ERP-System. Auch ein Servicemitarbeiter, der mit unserem digitalisierten Service Management im Außendienst arbeitet, kann mit einer funktionierenden Internetverbindung seine Serviceeinsätze erfassen und an Ort und Stelle an die Zentrale zurückmelden.

Dabei steht Ihnen für die Bedienung unserer digitalisierten Softwarelösungen eine Vielzahl an unterschiedlichen Geräten zur Verfügung. Prinzipiell ist jedes Gerät WLAN-fähig, sobald es eine WLAN-Netzwerkkarte besitzt. Eine Auswahl an performancestarken WLAN-Geräten finden Sie in unserem Hardware-Shop. Gerne beraten wir Sie auch in der Wahl der geeigneten WLAN-Hardware, wie Access Points, Antennen, Switches, etc. – angepasst an Ihre Arbeitsumgebung und liefern Ihnen bereits vorkonfigurierte Geräte.

L-mobile steht Ihnen mit verschiedenen WLAN-Dienstleistungen als Partner zur Seite

Unsere kompetenten WLAN-Experten helfen Ihnen bei der Umsetzung Ihres persönlichen WLAN-Projektes. Egal ob in großen Lagerhallen, Produktionsstätten, Außenlägern oder in Tiefkühl- oder Ex-Schutzbereichen: Ein stabiles und professionelles WLAN ist für viele industrielle Anwendungen eine Grundvoraussetzung.

Gerade in geschlossenen Räumen, wie Lagerhallen oder Produktionsstätten ist die WLAN-Reichweite stark von Hindernissen, wie großen Lagerregalen bzw. Maschinen sowie der Art und Form der Gebäude abhängig. Stein, Metall, Beton, Feuchtigkeit –alle Materialien mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit mindern die Reichweite des WLANs.

L-mobile Hardware Netzwerklösungen WLAN Funkausleuchtung — WLAN Ausleuchtung

Um eine optimale Leistungsfähigkeit eines WLAN gewährleisten zu können, muss die Funkversorgung reibungslos und stabil erfolgen. Deshalb muss immer zuerst in einer Funkvermessung ermittelt werden, wie viele Access Points für den jeweiligen Einsatz benötigt werden, damit die gewünschte Abdeckung erreicht wird und die geforderten Anwendungen störungsfrei genutzt werden können. Hierzu zählen auch die Positionsbestimmung der Access Points zur idealen WLAN-Abdeckung sowie die Mengendefinition und Auswahl an benötigter Hardware.