Wireless LAN

Leistungsfähige Funknetzwerke bieten mehr Flexibilität und Mobilität

Schriftzug WLAN

Wireless Local Area Network, kurz WLAN, bezeichnet ein kabelloses, lokales Netzwerk, das auf dem Standard IEEE 802.11 basiert und kompatibel ist zu kabelgebundenem Ethernet.

Daher wird es oft auch als Wireless Ethernet bezeichnet. In ethernet-basierten Automatisierungsnetzwerken wie PROFINET RT, EtherNet/IP™ oder Modbus/TCP ermöglicht Wireless LAN eine einfache Einbindung von Automatisierungsgeräten über Funk.

Der Standard IEEE 802.11

Die verschiedenen Techniken sind in einer Gruppe von Standards spezifiziert: der IEEE 802.11. Die wichtigsten Standards aus der IEEE 802.11 sind:

  • IEEE 802.11a: Übertragungsstandard im 5-GHz-Band mit bis zu 54 MBit/s
  • IEEE 802.11b: Alter Übertragungsstandard im 2,4-GHz-Band mit bis zu 11 MBit/s
  • IEEE 802.11g: Übertragungsstandard im 2,4-GHz-Band mit bis zu 54 MBit/s
  • IEEE 802.11n: Neuster Übertragungsstandard im 2,4-GHz- und 5-GHz-Band mit bis zu 600 MBit/s
  • IEEE 802.11i: Aktuellster Sicherheitsstandard, auch bekannt als WPA2
  • IEEE 802.11e: Definiert die Quality-of-Service-Funktionen (QoS)
Vergleich der erreichbaren Datenraten der WLAN-Übertragungsstandards

Vergleich der erreichbaren Datenraten der WLAN-Übertragungsstandards

Die Standards unterscheiden sich vor allem in den erreichbaren Datenraten, wobei die effektive erzielbare Nettodatenrate nur bei rund 50 % liegt (siehe Grafik).

Große Netzwerke mit vielen Teilnehmern

Wireless LAN zeichnet sich dadurch aus, dass – ähnlich wie bei Ethernet – großflächige Netzwerke mit vielen Teilnehmern aufgebaut werden können. Im Gegensatz zum kabelgebundenen Ethernet handelt es sich bei dem Funkmedium jedoch um ein sogenanntes Shared Medium, welches sich alle Teilnehmer im Netzwerk bzw. im Frequenzband teilen müssen.

Dadurch ergeben sich im Vergleich zur Kabelverbindung längere Latenzzeiten, ein höherer Jitter und generell eine reduzierte Bandbreite, je mehr Teilnehmer im Netzwerk sind. Diese Faktoren müssen bei der Projektierung der Automatisierungsanwendung berücksichtigt werden. Die industriellen WLAN-Produkte von Phoenix Contact sind optimiert auf kurze Latenzzeiten mit einem geringen Jitter.

Roaming – Mobilität im Netzwerk

Roaming im WLAN-Netzwerk  

Automatisches Roaming der mobilen Teilnehmer im WLAN-Netzwerk

Eine besondere Stärke von Wireless LAN ist die Mobilität der Teilnehmer im Netzwerk. Die Teilnehmer können sich in einem großflächigen WLAN-Netzwerk frei bewegen und wechseln dabei ihre Funkverbindung automatisch zu dem Access Point mit dem jeweils besten Funksignal. Diesen Vorgang bezeichnet man als Roaming.

Das Funkfeld eines WLAN-Netzwerks kann dabei durch den Einsatz zusätzlicher Access Points beliebig vergrößert werden. Die Geschwindigkeit und die Zuverlässigkeit, mit der die Teilnehmer – sogenannte WLAN Clients – die Funkzellen wechseln können, ist für Automatisierungsanwendungen von entscheidender Bedeutung. Schnelles und zuverlässiges Roaming ist ein Qualitätsmerkmal industrieller WLAN-Produkte von Phoenix Contact.

Hohe Performance bei hoher Zuverlässigkeit

Aktuelle Wireless-LAN-Systeme nach dem Standard IEEE 802.11n bieten im Vergleich zu älteren WLAN-Standards eine deutlich höhere Datenrate von mehreren 100 MBit/s. Gleichzeitig ist eine höhere Reichweite und Zuverlässigkeit gegeben.

Signalübertragung mit MIMO-Antennentechnik

MIMO nutzt gezielt Reflexionen und Mehrwegeausbreitung für eine höhere Zuverlässigkeit und Datenrate

Das wichtigste technische Merkmal von IEEE 802.11n ist die MIMO-Antennentechnik (Multiple Input, Multiple Output). Sie sendet und empfängt über bis zu drei aktive Antennen mehrere parallele Datenströme gleichzeitig. Dabei werden Reflexionen im Raum gezielt genutzt, um die Datenrate zu steigern und die Zuverlässigkeit und Stabilität der Funkverbindung, insbesondere im industriellen Umfeld, zu verbessern.

Anwendungsbeispiele

Die Anwendungsbereiche von Wireless LAN im industriellen Umfeld sind vielfältig und nehmen rapide zu. Insbesondere der zunehmende Kommunikationsbedarf für Prozess- und Betriebsdaten sowie die gleichzeitig zunehmende Mobilität und Ortsungebundenheit vieler Anwendungen setzt den Einsatz drahtloser Netzwerkkommunikation voraus.

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