Was ist der IEEE 802.11-Standard für WLAN?

Der IEEE 802.11-Standard, allgemein bekannt als Wi-Fi, ist eine Reihe von Spezifikationen für die Implementierung der WLAN-Kommunikation (Wireless Local Area Networking). Der vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) entwickelte Standard 802.11 definiert die Protokolle und Verfahren für die drahtlose Kommunikation zwischen Geräten und ermöglicht ihnen den Datenaustausch über kurze Entfernungen. Hier finden Sie eine ausführliche Erläuterung des IEEE 802.11-Standards für WLAN:

1. Einführung in IEEE 802.11:

Drahtlose lokale Netzwerke: Der IEEE 802.11-Standard befasst sich mit der drahtlosen Kommunikation in lokalen Netzwerken und ermöglicht Geräten wie Computern, Smartphones und IoT-Geräten die Verbindung und Kommunikation ohne physische Kabel.
Evolution: Der Standard hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt, um technologischen Fortschritten Rechnung zu tragen und verbesserte Datenraten, Sicherheitsfunktionen und die Gesamtleistung des Netzwerks zu bieten.

2. Hauptmerkmale und Komponenten:

Access Points (APs): In einem typischen 802.11-Netzwerk fungieren Access Points als Basisstationen, die die drahtlose Kommunikation zwischen verbundenen Geräten ermöglichen.
Wireless-Stationen: Geräte wie Laptops, Tablets und Smartphones, die sich drahtlos mit dem Netzwerk verbinden, werden als Wireless-Stationen bezeichnet.

3. Spezifikationen der physikalischen Schicht:

Frequenzbänder: 802.11 arbeitet in den Frequenzbändern 2,4 GHz und 5 GHz, was Flexibilität bietet und eine bessere Leistung in verschiedenen Umgebungen ermöglicht.
Modulationsschemata: Verschiedene Modulationsschemata, einschließlich Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM), werden verwendet, um Daten für die Übertragung über Funkwellen zu kodieren.
Mehrere Datenraten: Der Standard unterstützt mehrere Datenraten, um unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.

4. Medium Access Control (MAC)-Ebene:

Protokolle der MAC-Schicht: Die MAC-Schicht ist für die Verwaltung des Zugriffs auf das gemeinsam genutzte drahtlose Medium verantwortlich und kümmert sich um Probleme wie Konflikte und Kollisionsvermeidung.
Carrier Sense Multiple Access mit Kollisionsvermeidung (CSMA/CA): 802.11 verwendet CSMA/CA zur Zugriffsverwaltung, wobei Geräte auf das Fehlen anderer Übertragungen warten, bevor sie ihre eigenen Daten senden, um Kollisionen zu vermeiden.

5. Netzwerktopologien:

Infrastrukturmodus: Im Infrastrukturmodus kommunizieren Geräte über einen Zugangspunkt (AP), der das Netzwerk verwaltet.
Ad-hoc-Modus: Im Ad-hoc-Modus kommunizieren Geräte direkt miteinander, ohne dass ein Zugangspunkt erforderlich ist, und bilden so ein Peer-to-Peer-Netzwerk.

6. 802.11-Standardfamilie:

802.11b: 1999 eingeführt und unterstützt Datenraten von bis zu 11 Mbit/s im 2,4-GHz-Band.
802.11a: Ebenfalls 1999 eingeführt, arbeitet im 5-GHz-Band und bietet höhere Datenraten (bis zu 54 Mbit/s).
802.11g: 2003 eingeführt, bietet Abwärtskompatibilität mit 802.11b und bietet gleichzeitig höhere Datenraten (bis zu 54 Mbit/s) im 2,4-GHz-Band.
802.11n: Ratifiziert im Jahr 2009, Einführung der Multiple-Input-Multiple-Output-Technologie (MIMO) und Unterstützung von Datenraten bis zu 600 Mbit/s.
802.11ac: 2013 eingeführt, arbeitet im 5-GHz-Band und unterstützt höhere Datenraten (bis zu mehreren Gbit/s) mit erweiterten Funktionen wie Beamforming.
802.11ax (Wi-Fi 6): Eingeführt im Jahr 2019, mit Schwerpunkt auf der Verbesserung der Effizienz in Szenarien mit hoher Dichte, der Bereitstellung höherer Datenraten und der Verbesserung der gesamten Netzwerkleistung.

7. Sicherheitsprotokolle:

WEP (Wired Equivalent Privacy): Ein frühes Sicherheitsprotokoll, das heute aufgrund von Schwachstellen als unsicher gilt.
WPA (Wi-Fi Protected Access): Wurde als Verbesserung gegenüber WEP eingeführt und bietet stärkere Verschlüsselungs- und Sicherheitsmechanismen.
WPA2: Der Nachfolger von WPA mit stärkeren Verschlüsselungsalgorithmen und erhöhter Sicherheit.
WPA3: 2018 eingeführt und bietet verbesserte Sicherheitsfunktionen, einschließlich verbesserter Verschlüsselung und Schutz vor Brute-Force-Angriffen.

8. Dienstqualität (QoS):

802.11e: Eine Änderung des Standards, die QoS-Verbesserungen einführt, um verschiedene Arten von Datenverkehr, wie z. B. Sprache oder Video, zu priorisieren.

9. Wi-Fi Alliance:

Zertifizierung: Die Wi-Fi Alliance zertifiziert Geräte auf Konformität mit 802.11-Standards und stellt so Interoperabilität und Einhaltung von Spezifikationen sicher.

10. Evolution und zukünftige Entwicklungen:

Kontinuierliche Verbesserung: Der IEEE 802.11-Standard entwickelt sich mit fortlaufenden Weiterentwicklungen weiter und berücksichtigt neue Technologien und Benutzeranforderungen.
Wi-Fi 6E: Eine Erweiterung von Wi-Fi 6, die im 6-GHz-Frequenzband arbeitet und zusätzliches Spektrum für mehr Kapazität und Leistung bietet.

Zusammenfassend ist der IEEE 802.11-Standard die Grundlage der Wi-Fi-Technologie und bietet den Rahmen für die drahtlose Kommunikation in lokalen Netzwerken. Mit seinen verschiedenen Änderungen und der kontinuierlichen Weiterentwicklung hat der Standard eine entscheidende Rolle bei der Ermöglichung einer allgegenwärtigen und leistungsstarken drahtlosen Konnektivität gespielt.