25 Jahre WLAN

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In einem Düsseldorfer Hotel fanden wir 2008 einige Ethernet-Dosen mit dem Aufkleber "WLAN" – ein Hinweis, dass WLAN und Internet für viele Menschen Synonyme sind. Die Amerikaner kennen WLAN als Wi-Fi, ein Marketing-Erfolg der Wi-Fi Alliance, die ein griffiges Wort für den Zahlen- und Buchstabensalat etablierte.

IEEE

Techniker denken bei WLAN eher an IEEE-Spezifikationen der Familie 802.11, die IEEE Working Group, die über 25 Jahre immer leistungsfähigere Funknetze standardisiert hat. Die Arbeit am ersten Standard begann im September 1990, publiziert wurde er aber erst im Jahr 1997: 2 Mbit/s Rohdatenrate im 2,4 GHz-Band. In diesen Zeitraum fällt auch der Durchbruch des Internet über das World Wide Web. Zugang zu diesem Netz hatten die meisten Teilnehmer über Einwahlverbindungen mit Modems, die zunehmend auch in Laptops verbaut wurden. WLAN war 1997 eine Nischentechnologie für Netzwerker.

Die ersten Early Adopter fand zwei Jahre später der Standard 802.11b mit 11 Mbit/s im 2.4 GHz-Band. 802.11a mit 54 Mbit/s im 5 GHz-Band, ebenfalls 1999 verabschiedet, fristete dagegen ein Nischendasein. Wer zur Jahrtausendwende schon mit WLAN experimentierte, hatte zu Hause die heilige Dreifaltigkeit von Modem, Router und WLAN-Access-Point. Laptops wurden mit Hilfe einer PCMCIA-Karte für WLAN ertüchtigt. Die Antenne stand dabei zwei Finger breit aus dem Gerät heraus und drohte stets abzubrechen.

Interoperabilität

Im Jahre 1999 formierte sich auch die WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance). Dazu gehörten 3Com, Aironet (Cisco), Harris Semiconductor (Intersil), Lucent, Nokia und Symbol Technologies (Motorola). WECA testete und zertifizierte die WLAN-Komponenten der unterschiedlichen Hersteller auf Interoperabilität. In Anlehnung an Hi-Fi (High Fidelity) aus der Unterhaltungsbranche schuf die WECA, um die neue Netzwerktechnik einzuführen, die Marke Wi-Fi: Wireless Fidelity. Drei Jahre später hatte die WECA bereits 500 Mitglieder und benannte sich in Wi-Fi Alliance um.

Anfang des Jahrtausends wurden WLAN-Access-Points noch ungesichert ausgeliefert. Die Geräte schickten eine einheitliche SSID, etwa "NETGEAR" aus. Es ging den Herstellern vor allem darum, dass Kunden keine Schwierigkeit haben, ihre Endgeräte zu verbinden. Man konnte die Zugangspunkte optional per WEP (Wired Equivalent Privacy) vor unerwünschten Zugriffen schützen, aber das war ein zusätzlicher Schritt im Setup, um den sich nur wenige kümmerten. Mit aufgeklapptem Laptop fuhren die War Driver durch die Städte, um Karten mit freien Internet-Zugängen anzulegen.

Eifrige Blinkerei

WLAN ist in diesen Jahren noch im blinkenden Zeitalter. So wie Bluetooth-Gerätschaften fröhlich blau vor sich hinblinken, um ihre Funktion anzuzeigen, so zeigten auch Access Points von 3Com oder Aironet-Karten von Cisco mittels ihrer LEDs an, dass hier Funkwellen bei der Arbeit sind.

Den Durchbruch erlebte die Technik ab 2002, dann mit der Spezifikation 802.11g, die brutto 54 Mbit/s im 2,4 GHz-Band erreichte; netto blieb davon etwa die Hälfte übrig. Router erhielten einen 4-Port-Switch und Antennen. Das legendäre Linksys WRT-54G kam auf den Markt. Laptops erhielten eine WLAN-Option. Das erste weiße iBook hatte zwar Ethernet mit 100 Mbit/s und ein 56k-Modem an Bord, aber sowohl Bluetooth als auch WLAN waren kostenpflichtige Optionen. Apple nennt seine intern verbaute WLAN-Karte mit 802.11b/g-Technik "AirPort Extreme". Die Antennen hat das Laptop bereits eingebaut. 2003 wirbt IBM auf seiner ThinkParade-Roadshow mit WLAN-Antennen im Gehäusedeckel, die eine höhere Reichweite ermöglichen als die bisher gerne unter der Handballenauflage verbauten.

Sicherheit

Mit der weiteren WLAN-Verbreitung wachsen auch die Ansprüche an die Sicherheit. 2003 wird WEP zu WPA aufgebohrt. Das basiert weiterhin auf dem RC4-Stromchiffre, erhält aber dynamische Schlüssel und für den Unternehmenseinsatz das Extensible Authentication Protocol (EAP), mit dem sich Teilnehmer gegenüber einem Server ausweisen können. Im Heimbereich arbeitet WPA mit einem vorher festgelegten Schlüssel (PSK). Hersteller von Access Points und Wireless-Routern beginnen damit, jedem Gerät eine eindeutige SSID zuzuweisen und den Zugang ab Werk abzusichern. Ein Jahr später folgt WPA2, das nicht nur die vollständige IEEE 802.11i-Spezifikation umsetzt, sondern als Verschlüsselung auf AES256 setzt.

Den bisher vielleicht bedeutsamsten Technologiesprung erlebt WLAN im Jahr 2007 mit der Spezifikation 802.11n, die brutto bis zu 600 Mbit/s im 2,4- und 5-GHz-Band erlaubt. Üblich sind zwar Geräte, die brutto maximal 300 Mbit/s bei 2,4 GHzliefern, doch die Verbreitung solcher 11n-WLANs erreicht ein derart hohes Maß, dass der Erfolg erstmals zum Nachteil wird: Im 2,4-GHz-Band wird es in Städten eng. Zu viele Zugangspunkte auf engem Raum stören sich gegenseitig, die von 20 MHz auf 40 MHz gewachsene Maximalbandbreite sorgt für zusätzliche Überlagerung der Kanäle.

Antennenwald

Der Geschwindigkeitszuwachs von 802.11n gegenüber 802.11g gründet weitgehend auf der Verwendung der MIMO-Technik (Multiple Input Multiple Output). Mehrere Antennen senden und empfangen gleichzeitig mehrere räumlich separierte Datenströme, die Übertragungsleistung addiert sich. Für 600 Mbit/s braucht es vier Sende- und vier Empfangsantennen, mit jeweils zwei lassen sich die 300 Mbit/s erreichen.

Die aktuelle Spezifikation 802.11ac, die noch nicht in allen Punkten umgesetzt ist, verdoppelt und vervierfacht die Bandbreite auf nunmehr 80 und 160 MHz. So viel Kapazität hat nur noch das lange Zeit verschmähte 5 GHz-Band. Verbreitet ist bei 802.11ac bisher eine Kombination von jeweils drei Antennen und eine Bandbreite von 80 MHz. Das gibt brutto 1,3 Gbit/s und man spricht von Gigabit-WLAN. Und die nächsten Stationen sind auch schon vorgezeichnet: Mit einer Erweiterung der Codierung (bisher maximal QAM64) auf bis zu QAM256 und bis zu acht Sende- und acht Empfangsantennen soll die maximale Bruttodatenrate auf schiere 6,9 Gbit/s anwachsen.

(vowe)