WLAN-Standards

Lernfeld: Netzwerke und Dienste bereitstellen

Welche gemeinsamen Regeln brauchen drahtlose Netzwerke?

Die gemeinsame Sprache für drahtlose Geräte: IEEE 802.11

WLAN-Standards sind wie eine universelle Sprache für deine drahtlosen Geräte. Sie sorgen dafür, dass dein Smartphone, Laptop oder Smart-TV mit jedem WLAN-Router kommunizieren kann, unabhängig vom Hersteller. Stell dir vor, du reist ins Ausland: Dank dieser Standards verbindest du dich problemlos mit dem Hotel-WLAN, ohne dir Sorgen um Kompatibilität machen zu müssen. Die wichtigste Standardfamilie hierfür ist IEEE 802.11, die von der Wi-Fi Alliance oft mit einfacheren Namen wie "Wi-Fi 6" vermarktet wird. Ohne diese gemeinsamen Regeln wäre jedes WLAN ein isoliertes System. WLAN-Standards definieren also:

  • Interoperabilität: Geräte verschiedener Hersteller können zusammenarbeiten.
  • Leistungsfähigkeit: Sie legen Übertragungsgeschwindigkeiten und Reichweiten fest.
  • Sicherheit: Sie beinhalten Mechanismen zum Schutz deiner Datenübertragung.

Frequenzbänder: Die Autobahnen der Daten

WLAN nutzt verschiedene Frequenzbänder, die unterschiedliche Eigenschaften haben, ähnlich wie verschiedene Straßentypen:

  • 2,4-GHz-Band: Wie eine gut ausgebaute Landstraße – sie hat eine größere Reichweite und Signale durchdringen Wände besser. Allerdings ist sie oft stark befahren (anfälliger für Störungen durch Mikrowellen, Bluetooth) und bietet geringere Spitzengeschwindigkeiten.
  • 5-GHz-Band: Vergleichbar mit einer mehrspurigen Autobahn – sie ermöglicht höhere Datenraten und ist weniger störanfällig, da weniger Geräte sie nutzen. Dafür ist die Reichweite kürzer, und Hindernisse wie Wände dämpfen das Signal stärker.
  • 6-GHz-Band (Wi-Fi 6E / Wi-Fi 7): Die neueste, extrem breite und kaum befahrene Super-Autobahn. Sie bietet die höchsten Datenraten und minimale Störungen, ideal für Umgebungen mit vielen Geräten und hohem Bandbreitenbedarf (z.B. für Virtual Reality oder 8K-Streaming). Die Reichweite ist hier am kürzesten.

Schlüsseltechnologien: Die Turbo-Booster im WLAN

Moderne WLAN-Standards nutzen clevere Technologien, um mehr aus den Frequenzbändern herauszuholen:

  • MIMO (Multiple-Input Multiple-Output): Statt nur einer "Fahrspur" nutzen Router und Endgeräte mehrere Antennen gleichzeitig zum Senden und Empfangen. Das ist, als ob mehrere LKW parallel Pakete liefern, was den Gesamtdurchsatz (Datenmenge pro Zeit) deutlich erhöht.
  • OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access): Diese Technologie teilt einen WLAN-Kanal in viele kleine Unterkanäle auf. So können Daten für mehrere Geräte gleichzeitig und effizient übertragen werden, ohne dass sie aufeinander warten müssen. Stell es dir wie ein modernes Logistikzentrum vor, das viele kleine Lieferwagen gleichzeitig zu unterschiedlichen Zielen schickt, anstatt einen großen LKW nach dem anderen. Das ist besonders in Umgebungen mit vielen verbundenen Geräten (Smart Home, Büro) ein großer Vorteil.
  • Kanalbündelung (Channel Bonding): Hier werden zwei oder mehr benachbarte WLAN-Kanäle zu einem breiteren Kanal zusammengefasst. Das ist wie das temporäre Zusammenlegen von zwei Fahrspuren zu einer extrabreiten Spur, um kurzfristig sehr hohe Geschwindigkeiten zu ermöglichen.

Die WLAN-Evolution: Von langsam zu blitzschnell

Die WLAN-Standards haben sich rasant entwickelt, jeder neue Standard brachte Verbesserungen:

  • 802.11b (1999, Wi-Fi 1): Bis 11 Mbit/s, 2,4 GHz. Der Oldtimer.
  • 802.11g (2003, Wi-Fi 3): Bis 54 Mbit/s, 2,4 GHz. Schon etwas flotter.
  • 802.11n (2009, Wi-Fi 4): Bis 600 Mbit/s, nutzte 2,4 GHz & 5 GHz, führte MIMO ein. Der erste echte Sprinter.
  • 802.11ac (2013, Wi-Fi 5): Bis ca. 3,5 Gbit/s (theoretisch bis 6,9 Gbit/s), primär 5 GHz, breitere Kanäle, verbessertes MIMO. Der Sportwagen.
  • 802.11ax (2019/2020, Wi-Fi 6/6E): Bis ca. 9,6 Gbit/s, 2,4 GHz, 5 GHz & (als Wi-Fi 6E) 6 GHz, führte OFDMA ein, optimiert für viele Geräte. Das moderne, effiziente Elektroauto.
  • 802.11be (ab 2024, Wi-Fi 7): Bis zu 46 Gbit/s (theoretisch), nutzt alle drei Bänder, noch breitere Kanäle, Multi-Link Operation (MLO) für parallele Nutzung mehrerer Bänder. Der ICE Sprinter der Datenübertragung.

Lernziele

  • das Konzept und die Bedeutung von WLAN-Standards erklären, indem die Rolle der IEEE 802.11-Familie für die Interoperabilität, Leistungsfähigkeit und Sicherheit drahtloser lokaler Netzwerke dargestellt wird.
  • die Hauptmerkmale und Unterschiede gängiger WLAN-Standards (z.B. 802.11a/b/g/n/ac/ax/be) vergleichen, indem Kriterien wie Frequenzbänder (2,4 GHz, 5 GHz, 6 GHz), maximale theoretische Datenraten, Reichweite, Modulationsverfahren und Schlüsseltechnologien (z.B. MIMO, OFDMA, Kanalbündelung) gegenübergestellt werden.

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