Wireless LAN (WLAN) Grundlagen

Wireless LAN (IEEE 802.11) ist gut geeignet für die Überwachung, Konfiguration und Datenerfassung, kann aber auch verwendet werden für zeitkritische Übertragungen in den gleichen Anwendungen. Darüber hinaus ist die eingebaute Roaming-Funktionalität nützlich für Anwendungen in der Fabrikautomation mit mobilen Maschinen und Fahrzeugen.

WLAN Technologie-Merkmale

  • Im 2,4-GHz-Band beträgt die typische Reichweite 200 m; bis zu 500 Meter bei freier Sicht; Sichtverbindung (engl. „line-of-sight“; kurz: LOS).
  • Im 5-GHz-Band (802.11a) beträgt die Reichweite etwa 50 Meter; bei freier Sicht bis zu 150 Meter.
  • Hindernisse und Störungen können die Reichweite erheblich beinträchtigen.
  • Datendurchsatz von 11 bis 54 Mbit/s brutto (~ 5 bis 25 Mbit/s netto) für IEEE 802.11b/g und 300 Mbit/s brutto (~ 70 Mbit/s netto) für IEEE 802.11n.
  • Sicherheitsstandards: WEP, WPA, WPA2, TKIP und PSK EAP.
  • IEEE 802.11a arbeitet im 5-GHz-Band und bietet 19 nicht überlappende Kanäle.

Der Unterschied zwischen 2,4 GHz und 5 GHz WLAN

Da der Einsatz von Funktechnologien im 2,4 GHz-Band zunimmt, können Interferenzprobleme auftreten. Um sicherzustellen, dass die Wireless-Lösung robust und zuverlässig ist, nutzen Unternehmen häufig das 2,4-GHz-Band für Büro/IT und das 5-GHz-Band für die Fertigung und M2M-Kommunikation.

WLAN-Geräte nach IEEE 802.11b/g nutzen das 2,4 GHz Frequenzband (2,412 - 2,472 GHz) und Geräte nach IEEE802.11a das 5 GHz Frequenzband (5,180 - 5,825 GHz).

Geräte nach IEEE 802.11n können in folgenden Frequenzbändern eingesetzt werden:

  • Das 2,4 GHz ISM-Band bietet 13 überlappende Kanäle, die gleichmäßig über die Frequenzen verteilt sind, sowie einen 14. Kanal (mit der Mittenfrequenz 2,484 GHz) in Japan. Dadurch stehen nur noch drei nicht überlappende Kanäle zur Verfügung. Zudem ist es nicht ratsam das 2,4 GHz-Band in Umgebungen zu verwenden, in denen mit Mikrowellen gearbeitet wird (z.B. wie bei der Vulkanisation von Gummi, bei der Holztrocknung oder bei der Beschleunigung von chemischen Prozessen).
  • Das 5 GHz ISM-Band ist in Unterbänder unterteilt, die als U-NII-Bänder (Unlicensed National Information Infrastructure) bezeichnet werden und in der Regel als U-NII-1, U-NII-2, U-NII-2e und U-NII-3 bezeichnet werden, wobei U-NII-3 nicht weltweit verfügbar ist. Insgesamt ergeben sich damit 23 nicht überlappende Kanäle, von denen vier standortabhängigen Einschränkungen unterliegen.

Der neue IEEE 802.11ax oder Wi-Fi 6 Standard

Super Power Dual Band WLAN Lösung

Der neue IEEE 802.11ax Wi-Fi 6-Standard bietet eine Hochgeschwindigkeitsübertragung. Die maximale drahtlose Geschwindigkeit im 2,4-GHz-Band beträgt bis zu 574 Mbit/s (11AXG_GHE40) und im 5-GHz-Band bis zu 1201 Mbit/s (11AXA_AHE80). Sowohl die 2,4-GHz- als auch die 5-GHz-Wireless-Verbindungen können auch gleichzeitig genutzt werden.

Maximale Leistung und Zuverlässigkeit im 5 GHz Band

Wird der Standard IEEE 802.11 ax Wi-Fi 6 rein im 5 GHz Band verwendet, sind bei entsprechender Kanalbündelung bis zu 2400 Mbps (8 Kanäle) möglich. Die große Anzahl an Kanälen im 5 GHz Band hilft bei dem Management verschiedener Netze und sorgt für weniger Störungen besonders im Falle von Kanalbündelung.

Vorteile von MU-MIMO, OFDMA, Seamless Roaming, Beamforming und BSS Coloring

Ein WiFi 6 Access Point kann in vielen Bereichen wie Fertigungshallen, an Maschinen und Anlagen installiert werden, da OFDMA, eine Multi-User-Version von OFDM, ermöglicht den gleichzeitigen Betrieb von AP‘s die mit mehreren Clients zu kommunizieren (Uplink und Downlink), indem er den einzelnen Clients Teilmengen von Unterträgern, so genannte Resource Units (RU‘s), zuweist.

Mit MU-MIMO und Seamless Roaming-Technologien bietet es ein besseres Wi-Fi-Nutzererlebnis und verringert die Wahrscheinlichkeit eines Verbindungsausfalles beim Wechsel von einem in ein anderes WLAN-Netzwerk, dabei werden die Bedürfnisse bzgl. Datenraten verschiedener Teilnehmer berücksichtigt.

Beamforming verbessert Ihr Wi-Fi-Signal, wenn Sie weit von Ihrem industriellen AP entfernt sind.

BSS Coloring ist eine numerische Kennung für das BSS. 802.11ax-Funkgeräte sind in der Lage, zwischen BSS anhand der Farbkennung zu unterscheiden, wenn andere Teilnehmer auf demselben Kanal senden.

Diese Technologien können auch Probleme mit Wi-Fi Verbindungen unter schwierigen Bedingungen (viele weitere WLAN-Netzwerke) lösen.

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) Vorteile

  • Hilft bei der gemeinsamen Übertragung kleiner und großer Pakete, um die Bandbreitenbelastung zu verringern und die Datenübertragungsleistung zu verbessern.
  • Durch die gleichzeitige Übertragung von Daten kann die Übertragungsverzögerung bei längeren Rahmen und langsamen Übertragungen effektiv reduziert werden.
  • Verbessert die allgemeine Verkehrsqualität und nutzt die Bandbreite in einer Umgebung, in der mehrere Personen das Internet nutzen, effektiv.
  • Erhöht die Anzahl der Geräte, die mit dem AP verbunden werden können.
  • Reduziert den Stromverbrauch des Geräts durch die Nutzung einer geringen Bandbreite.

Beamforming

Beamforming verbessert Ihr Wi-Fi-Signal, wenn Sie weit von Ihrem Industrial 802.11ax Wireless AP entfernt sind. Wenn Sie Beamforming verwenden, verengt das Wi-Fi Beamforming den Fokus des Industrial 802.11ax Wireless AP-Signals und sendet es direkt zu Ihren Geräten in einer geraden Linie, wodurch Störungen des umgebenden Signals minimiert werden, und die Signalstärke erhöht wird, was Ihnen letztendlich die folgenden Vorteile bringt:

  • Erweitern der Wi-Fi-Abdeckung
  • Stabilere Wi-Fi-Verbindung
  • Besserer Wi-Fi-Durchsatz
  • Verringern von Störungen

BSS Coloring

Oft befinden sich WLAN-Teilnehmer im Bereich überlappender WLAN APs. 802.11ax Telegrammen wird ein numerischer Bezeichner für die WLAN-Zugehörigkeit (Basic Service Set) hinzugefügt. 802.11ax Teilnehmer können anhand der BSS-Farbkennung zwischen BSS unterscheiden, wenn andere Teilnehmer auf demselben Kanal senden und die Farbe gleich ist, wird dies als eine Intra-BSS-Rahmenübertragung betrachtet. Mit anderen Worten: Der sendende Teilnehmer gehört zum selben BSS wie der Empfänger. Wenn der erkannte Rahmen eine andere BSS-Farbe als seine eigene hat, betrachtet der Teilnehmer dieses Paket als eine Übertragung aus einem fremden Netzwerk (überlappende BSS).

WPA3 Sicherheit der nächsten Generation für Ihre WLAN-Lösung

Der Wi-Fi Protected Access in der Version 3 ist die nächste Generation der Wi-Fi-Sicherheitstechnologie, die das modernste Sicherheitsprotokoll auf dem Markt bietet. WPA3 verwendet im Enterprise-Betrieb eine 192-bit (AES 256) Schlüssellänge und im Personal-Betrieb von mindestens 128-bit (AES 128).

Über die Verschlüsselungsmethode „Simultaneous Authentication of Equals“ werden zum Beispiel Wörterbuch-Attacken verhindert.

Im Gegensatz zu WPA2 verhindert WPA3 zum Beispiel mögliche Angriffe auf WLAN Management Telegramme mit Hilfe von Protected Management Framges (PMF).

Wi-Fi 6 Produkte:

Wireless Access Point 802.11ax, WiFi 6

Industrieller Dual Band 802.11ax 1800Mbps Wireless Access Point mit 5 10/100/1000T LAN-Ports

Zu den Produkten

Wi-Fi 4 Produkte:

Wireless Bolt

für eine drahtlose Verbindung für PROFINET, Ethernet/IP, ModbusTCP oder BACnet/IP. Kombiniert Bluetooth und WLAN-Technologie in einem Gerät

Zu den Produkten

Wireless Bridge

für eine drahtlose Verbindung für PROFINET, Ethernet/IP, ModbusTCP oder BACnet/IP. Kombiniert Bluetooth und WLAN-Technologie in einem Gerät.

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