WLAN

Wireless Local Area Network bezeichnet ein „drahtloses“, lokales Funknetz, wobei meistens ein Standard der IEEE 802.11-Familie gemeint ist. Der Begriff „Wi-Fi“ wird oft fälschlich mit WLAN gleichgesetzt.

Im Gegensatz zum Wireless Personal Area Network (WPAN) haben WLANs größere Sendeleistungen und Reichweiten und bieten im Allgemeinen höhere Datenübertragungsraten. WLANs stellen Anpassungen der Schicht 1 und 2 des OSI-Referenzmodells dar, wohingegen in WPANs z. B. über eine im Netzwerkprotokoll vorgesehene Emulation der seriellen Schnittstelle und PPP bzw. SLIP eine Netzverbindung aufgebaut wird.

WLAN-Netze können – je nach Hardware-Ausstattung und Bedürfnissen der Betreiber – in verschiedenen Modi betrieben werden:

Der Infrastruktur-Modus ähnelt im Aufbau dem Mobilfunknetz: Eine spezielle Basisstation (Access Point) übernimmt die Koordination aller anderen Netzknoten (Clients). Die Basisstation sendet in festen Intervallen (10 mal pro Sekunde) kleine Datenpakete, sogenannte "Beacons" (engl. "Leuchtfeuer"), an alle Stationen im Empfangsbereich. Die Beacons enthalten u.a. folgende Informationen:

Netzwerkname ("Service Set Identifier", SSID)

Liste unterstützter Geschwindigkeiten

Art der Verschlüsselung

Dieses "Leuchtfeuer" erleichtert den Verbindungsaufbau ganz erheblich, da die Clients lediglich den Netzwerknamen und optional einige Parameter für die Verschlüsselung kennen müssen. Gleichzeitig ermöglicht der ständige Versand der Beacon-Pakete die Überwachung der Empfangsqualität - auch dann, wenn keine Nutzdaten gesendet oder empfangen werden. Beacons werden immer mit der niedrigsten Geschwindigkeit (1 MBit/s) gesendet, der erfolgreiche Empfang des "Leuchtfeuers" garantiert also noch keine stabile Verbindung mit dem Netzwerk.

Da WLAN auf der Sicherungsschicht (Schicht 2 im OSI-Modell) dieselbe Adressierung wie Ethernet verwendet, kann über einen Wireless Access Point mit Ethernet-Anschluss leicht eine Verbindung zu kabelgebundenen Netzen (im WLAN-Jargon "Distribution System", DS) hergestellt werden. Eine Ethernet-Netzwerkkarte kann folglich nicht unterscheiden, ob sie mit einer anderen Ethernet-Netzwerkkarte oder (über einen Access Point) mit einer WLAN-Karte kommuniziert. Allerdings muss zwischen 802.11 (WLAN) und 802.3 (Ethernet) konvertiert werden.

Der Aufbau großer WLANs mit mehreren Basisstationen und unterbrechungsfreiem Wechsel der Clients zwischen den verschiedenen Basisstationen ist im Standard vorgesehen. In der Praxis kommt es dabei allerdings zu Problemen:

Die Frequenzbereiche der Basisstationen überlappen sich und führen zu Störungen.

Da - anders als in Mobilfunknetzen - die "Intelligenz" komplett im Client steckt, gibt es kein echtes Handover zwischen verschiedenen Basisstationen. Ein Client wird im Normalfall erst nach einer neuen Basisstation suchen, wenn der Kontakt zur vorherigen bereits abgebrochen ist.

Eine Lösung für dieses Problem steckt in der Verlagerung der Kontrollfunktionen in die Basisstationen bzw. das Netzwerk: Eine zentrale Instanz kann Frequenzen, Sendeleistung etc. besser steuern und z.B. auch einen Handover initiieren. Da die Basisstationen in einem solchen Szenario einen Teil ihrer Funktionalität verlieren und direkt mit der zentralen Instanz kommunizieren können müssen, wird an entsprechenden Geräteklassen (Lightweight Access Point) und Protokollen gearbeitet. Proprietäre Lösungen existieren bereits seit einigen Jahren, offene Standards (z.B. das Lightweight Access Point Protocol) sind dagegen immer noch in Arbeit. Diskussionen entzünden sich vor allem an der Frage, welches Gerät welche Funktionen übernehmen soll.

Im Ad-hoc-Modus ist keine Station besonders ausgezeichnet, sondern alle sind gleichwertig. Ad-hoc-Netze lassen sich schnell und ohne großen Aufwand aufbauen, für die spontane Vernetzung weniger Endgeräte sind allerdings andere Techniken (Bluetooth, Infrarot) eher gebräuchlich.

Die Voraussetzungen für den Ad-hoc-Modus sind die selben wie für den Infrastruktur-Modus: Alle Stationen benutzen den selben Netzwerknamen ("Service Set Identifier", SSID) und optional die selben Einstellungen für die Verschlüsselung. Da in dieser Betriebsart keine zentrale Instanz existiert und keine Beacon-Pakete versendet werden, kann ein Client nicht feststellen, ob er sich in Reichweite anderer Stationen mit den selben Einstellungen befindet, wer Teil des Netzes ist und wie es um die Verbindungsqualität bestellt ist. Aus diesen Gründen eignet sich der Ad-hoc-Modus nur für eine sehr geringe Anzahl von Stationen, die sich wegen der begrenzten Reichweite der Sender zudem physisch nahe beieinander befinden müssen. Ist dies nicht der Fall, kann es vorkommen, dass eine Station nicht mit allen anderen Stationen kommunizieren kann, da diese schlicht kein Signal mehr empfangen.

Eine Weiterleitung von Datenpaketen zwischen den Stationen ist nicht vorgesehen und in der Praxis auch nicht ohne weiteres möglich, denn im Ad-hoc-Modus werden keine Informationen ausgetauscht, die den einzelnen Stationen einen Überblick über das Netzwerk geben könnten. Erhebung und Austausch dieser Informationen ist Teil der Aufwertung eines Ad-hoc-Netzwerks zum mobilen Ad-hoc-Netzwerk: Softwarekomponenten auf jeder Station sammeln Daten (z.B. zur "Sichtbarkeit" anderer Stationen, Verbindungsqualität etc.), tauschen sie untereinander aus und treffen Entscheidungen für die Weiterleitung der Nutzdaten. Die Forschung in diesem Bereich ist noch nicht abgeschlossen und hat neben einer langen Liste von experimentellen Protokollen (OLSR, MIT RoofNet, B.A.T.M.A.N etc.) und Standardisierungsvorschlägen (Hybrid Wireless Mesh Protocol, 802.11s) auch einige kommerzielle Lösungen (z.B. Adaptive Wireless Path Protocol von Cisco) hervorgebracht. Siehe in diesem Zusammenhang auch: Freies Funknetz.

Zur Reichweitenerhöhung bestehender Funknetze bzw. Verbindung kabelgebundener Netze via Funk existieren verschiedene Methoden, siehe hierzu Wireless Distribution System.

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