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Drahtlose Netzwerke werden allgemein als WLANs (Wireless Local Area Network) bezeichnet, wobei dieser als Oberbegriff für zahlreiche Lösungsansätze steht. In den 90ziger Jahren wurden verschiedene Funklösungen auf den Markt gebracht, die entweder herstellerspezifisch waren oder auf einheitlichen Standards basierten. Unter den technologischen Mitstreitern hat sich letzendlich die WLAN-Lösung durchgesetzt, die von IEEE (Institute of Electrical and Electronical Engineers) als 802.11-Standard spezifiziert wurde und oft auch als Wireless Ehternet bezeichnet wird.

Der wesentliche Vorteil von WLANs ist die Mobilität und Flexibilität, die ein Anwender durch den Einsatz der Funknetzwerke erhält. Völlig losgelöst von Netzwerkkabeln kann sich der Anwender innerhalb eines bestimmten Bereiches bewegen und Daten austauschen. Dieser Vorteil wird besonders deutlich, wenn Daten zwischen Notebooks oder PDAs ausgetauscht werden, die durch die WLAN-Technologie erst ihre eigentliche Mobilität erhalten und nicht mehr an einen festen Netzwerkanschluss gebunden sind.
Was die eigentliche Anwendung bzw. deren Umsetzung betrifft, so ergeben sich für die WLAN-Technologie eine Vielzahl von Einsatzgebieten. Hier einige Beispiele:

• Temporäre Vernetzung während Messen, Workshops oder Schulungsveranstaltungen. Netzwerke lassen sich schnell und problemlos aufbauen, da das lästige und zeitaufwendige Verlegen von Strippen entfällt.
  
  
• Die drahtgebundene Netzwerkinfrastruktur stellt bislang einen großen Kostenfaktor dar. Durch den Einsatz von WLANs entfällt die Verkabelungsinfrastruktur zu den Arbeitsplätzen, wodurch enorme Kosten eingespart werden können. Das Netzwerk kann problemlos erweitert werden, ohne dass zusätzliche Netzwerkdosen installiert werden müssen. Ziehen Mitarbeiter um, so ist eine Neuinstallation einer Netzwerkdose nicht notwendig. Der Mitarbeiter kann sich im versorgten Bereich des WLANs frei bewegen und einen Arbeitsplatz suchen.
  
  
• Universitäten und Schulen, Professoren oder Lehrer können sich frei auf dem Gelände bewegen und ihre Daten abgleichen.Dasselbe gilt für Studenten oder Schüler, die sich beispielsweise in der Mensa aufhalten und im Internet Informationenabrufen können.
  
  
• Historische oder denkmalgeschützte Gebäude lassen sich über WLAN vernetzen, so dass diese Gebäude problemlos gewerblich genutzt werden können.
  
  
• Über WLAN-Lösungen lassen sich ortsunabhängige, mobile Internetzugänge einrichten. Das Surfen vom Sofa oder aus dem Garten wird somit problemlos möglich.
  
  
• Über Funkverbindung lassen sich Gebäude über große Distanzen vernetzen (Richtfunkstrecke), wodurch die hohen Kosten für das Anmieten einer Standleitung entfallen.
  
  

Die WLAN-Lösungen, die laut IEEE spezifiziert wurden werden durch den 802.11-Standard festgeschrieben, der 1997 veröffentlicht wurde. 802.11 definiert eine Datenrate von 1 und 2 MBit/s. Als Übertragungsverfahren wurden die FHSS- (Frequency Hopping Spread Spectrum) und DSSS- Technologie (Direct Sequence Spread Spectrum) spezifiziert, die im 2,4 -GHz-Frequenzband arbeiten. Heute wird vorwiegend die DSSS-Technologie angewendet. DSSS ist ein Spreizbandverfahren, bei dem die schmalbandigen Nutzdaten durch einen Spreizcode in ein breitbandiges Signal umgewandelt und für die Datenübertragung optimiert werden.

802.11b stellt eine Erweiterung des 802.11-Grundstandards dar, die 1999 veröffentlicht wurde und durch die zusätzlich Datenraten von 5,5 und 11 MBit/s erzielt werden können. Als Übertragungsverfahren wird allerdings nur noch die DSSS-Technologie angewendet. Die heute am weitesten verbreiteten WLAN-Komponenten arbeiten nach 802.11b und unterstützen somit eine Datenrate von 11 MBit/s.

Bei 802.11a handelt es sich ebenfalls um eine Erweiterung des Grundstandards, die 1999 erfolgt ist und mit der eine Datenrate von 6, 9, 12, 18, 24, 36 und 54 MBit/s erzielt werden kann. Hierbei wird jedoch nicht im 2,4 sondern im 5-GHz-Band gearbeitet. Als Übertragungsverfahren kommt das OFDM-Verfahren (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) zum Einsatz. Bei diesem Übertragungsverfahren wird das Frequenzband in mehrere Unterbänder aufgeteilt. Die Daten werden nicht sequenziell sondern parallel auf den Unterbändern übertragen, wodurch Übertragungsraten von bis zu 54 MBit/s erzielt werden können. Bislang war jedoch der Einsatz von 802.11a konformen WLAN-Komponenten in Europa noch nicht zugelassen. Es waren bestimmte Anpassungen notwendig, damit diese Komponenten betrieben werden können, ohne andere Systeme zu beeinflussen, die ebenfalls im 5-GHz-Band arbeiten. Die geforderten Anpassungen werden durch die 802.11h-Erweiterung umgesetzt. Derzeit ist zu erwarten, dass im 4. Quartal 2002 dieser Prozess abgeschlossen sein wird und somit der Verbreitung von WLAN-Komponenten nach 802.11a/h innerhalb Europas nichts mehr im Wege steht.

Eine zusätzliche Erweiterung stellt 802.11g dar. Hierbei handelt es sich um eine Lösung, die auf dem OFDM-Verfahren basiert, bei der ebenfalls eine Datenrate von 6 bis 54 MBit/s im 2,4-GHz-Band erzielt werden kann. Vorteil bei dieser Lösung ist es, dass man mit einer niedrigeren Übertragungsfrequenz arbeitet, die einer geringeren Dämpfung unterliegt. Dadurch werden gegenüber den 802.11a/h-Lösungen bei geringerer Sendeleistung höhere Reichweiten erzielt. Diese Erweiterung wird voraussichtlich in der ersten Jahreshälfte 2003 abgeschlossen sein.

WLANs arbeiten in den lizenz- und genehmigungsfreien Frequenzbändern, die als ISM-Bänder (Industrial Science Medical) bezeichnet werden. Demnach fallen keine lizenzbehafteten Betriebskosten an und für das Errichten eines WLANs ist keine Genehmigung erforderlich. Lediglich ist eine Mitteilung gemäß Verfügung 154/1999 an das Referat 122 des BAPTs zu richten, falls mit einer WLAN-Verbindung fremde Grundstücke überquert werden.

Bei der Nutzung einer Funktechnologie wird immer wieder die medizinische Sicherheit diskutiert und in Frage gestellt. Für WLANs im 2,4-GHz-Band ist beispielsweise die Sendeleistung auf 100mW (20 dBm) begrenzt. Im Vergleich dazu verwendet ein Mobilfunktelefon eine 20-fach höhere Sendeleistung. Somit ist der Betrieb eines WLANs als unkritisch zu betrachten, Risiken für Personen sind aus heutiger Sicht nicht zu erwarten. Diese Aussage wird verstärkt durch die Tatsache, dass es bereits heute in Krankenhäusern eine Vielzahl von WLAN-Installationen gibt, die Verwendung von Handys jedoch untersagt ist.

All zu oft werden Bluetooth und 802.11-WLAN-Lösungen gerne in einen Topf geworfen. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass beide Lösungen im 2,4-GHz-ISM-Band arbeiten und Bluetooth als Übertragungsverfahren die FHSS-Technologie, wie die ersten 802.11-WLAN-Lösungen, anwendet. Man muss jedoch festhalten dass es sich bei Bluetooth nicht um drahtlose Netzwerklösungen handelt, sondern ausschließlich um eine Funklösung als Kurzkabel- oder Infrarot- Ersatz, mit der man Daten über geringe Distanzen von 10 m bei geringer Datenrate von 1MBit/s übertragen kann. Bluetooth ist demnach dem PAN-Bereich (Personal Area Network) vorbehalten, in dem es vorwiegend um den Datenaustausch zwischen PCs oder Notebooks und PDAs oder sonstigen Peripherien geht.

Für den Aufbau eines WLAN gibt es verschiedene Realisierungsformen. Für den drahtlosen Datenaustausch zwischen PCs oder Notebooks reichen oftmals ein paar WLAN-Adapter aus. Adapter einbauen, Treiber installieren, Konfiguration durchführen und fertig. Befinden sich diese Systeme innerhalb einer bestimmten Reichweite und arbeiten dessen WLAN-Adapter auf demselben Kanal, so kann bereits der drahtlose Datenaustausch erfolgen.

Möchte man PCs, Notebooks oder PDAs WLAN-fähig machen, so gibt es verschiedene Möglichkeiten, bei denen diverse Adapterkarten zwecks Erweiterung zum Einsatz kommen können. Die am weitesten verbreitete Version ist die Bestückung eines PCMCIA-Adapters, über die Notebooks und PCs erweitert werden können. Sollte der PC kein PCMCIA-Interface besitzen, so kann dieser über eine entsprechende PCI-Adapterkarte erweitert werden. Neben den PCMCIA-Adaptern gibt es USB-Adapter, mit denen sich ebenfalls Notebooks und PCs erweitern lassen. Für PDAs bietet sich der Einsatz von Compact-Flash-Adaptern an, über die sich PDAs mit CF-Interface ebenfalls WLAN-tauglich machen lassen.

Die Funkzelle, die von zwei oder mehreren Stationen gebildet wird, wird im Fachjargon als Basic Service Set, kurz BSS bezeichnet. Bestandteil der BSS sind alle Stationen, die zueinander in Reichweite stehen, auf demselben Kanal arbeiten und somit Daten austauschen können. Falls ein BSS für sich alleine steht, wird es auch als Independent Basic Service Set (IBSS) bezeichnet.

Da es sich bei einem IBSS um eine spontane drahtlose Vernetzung handelt, die letztendlich in der Praxis kurzfristig und ohne Planung umgesetzt werden kann, wird diese Netzwerkform auch als Ad-hoc-Netzwerk bezeichnet.

Ein WLAN kann theoretisch flächenmäßig unendlich ausgedehnt werden, indem man mehrere BSS bildet, die untereinander verbunden sind. Als Bindeglied der BSS kommen sogenannte Access Points zum Einsatz, die über ein Verteilungssystem (Distribution System, kurz DS) den Datenaustausch zwischen den BSS durchführen können. Als Verteilungssystem kommen entweder drahtgebundene (Ethernet) oder drahtlose Lösungen (WLAN) in Frage. Auf diese Weise kann die Reichweite eines WLANs erhöht werden oder eine Anbindung an ein herkömmliches Netzwerk erfolgen. Basiert ein WLAN auf zwei oder mehreren BSS, die über ein Verteilungssystem miteinander verbunden sind, spricht man vom sogenannten Extended Service Set, kurz ESS. Da der Aufbau eines ESS in der Regel einer gewissen Planung bedarf und auf einer gewissen Struktur basiert, wird diese Netzwerkform auch als Infrastruktur-Netzwerk bezeichnet.

Ein Access Point kann generell die Ausdehnung eines WLANs erhöhen, wobei dies nicht nur auf den Aufbau eines Infrastruktur-Netzwerks bezogen ist, sondern bereits bei einer einzelnen Funkzelle (BSS) der Fall sein kann. Denn positioniert man einen Access Point im Zentrum einer Funkzelle und findet die Kommunikation nicht direkt zwischen den Stationen statt, sondern über den Access Point, so verdoppelt sich in etwa der versorgte Radius der Funkzelle.
Zudem kann ein Access Point eine Funkzelle verwalten, indem sich die WLAN-Clients erst beim Access Point anmelden und authentifizieren müssen, bevor sie innerhalb der Funkzelle Daten austauschen dürfen.

Möchte man Gebäude via WLAN miteinander vernetzen so bietet sich die Einrichtung einer Richtfunkstrecke an. Dazu können in jedem Gebäude Access Points platziert werden, die in einem Bridging-Modus geschaltet und ggf. mit speziellen Antennen kombiniert werden. Sollen größere Distanzen überbrückt werden, werden Antennen eingesetzt, die eine Richtfunkcharakteristik aufweisen (siehe Abschnitt Antennentechnik).

Viele Access Points verfügen über eine Routing-Funktion und der Protokollunterstützung von NAT (Network Address Translation) sowie PPPoE (Point to Point Protocol over Ether-net). Sind diese Voraussetzungen erfüllt, so können diese Access Points direkt an einem DSL-Modem angeschlossen werden und den WLAN-Anwendern eine Anbindung ans Internet bereitstellen.

Möchte man innerhalb eines WLANs Drucker direkt drahtlos anbinden, so bietet sich der Einsatz eines Wireless Printservers an. Diese gibt es für Paralleport- und USB-Drucker, wobei sich eine Vielzahl von Druckermodellen anschließen lassen. Voraussetzung hierbei ist es, dass es sich nicht um einen GDI-Drucker (Graphic Device Interface) handelt, sondern um einen Drucker, der sich mit Druckersprachen wie PostScript etc. ansprechen lässt.

Die erzielbare Reichweite ist von der Umgebung und von der Datenrate abhängig. Bei der Umgebung ist entscheidend, welche Hindernisse sich zwischen den Stationen befinden und wie hoch dessen Dämpfung ist. Die Umgebungen werden in eine offene und eine geschlossene Umgebung einklassifiziert. Umgebungen, in der sich keine Hindernisse zwischen den Stationen befinden, wie beispielsweise Freigelände oder größere Hallen, werden als offene Umgebung eingestuft. Befinden sich hingegen Hindernisse mit mittlerer und hoher Dämpfung zwischen den Stationen, so wird die Umgebung als geschlossen betrachtet.
Die hohen Datenraten werden mit höherwertigen Modulationsverfahren erzielt, die für einen störungsfreien Datenaustausch eine bessere Empfangsqualität voraussetzen. Demnach gilt zwangsläufig, je höher die Datenrate, desto geringer ist die erzielbare Distanz. Um ein Optimum zwischen Datenrate und erzielbarer Distanz zu erreichen, verfügen WLAN-Komponenten über eine automatische Einstellung der Datenrate, die in Abhängigkeit der Distanz eine fehlerfreie Datenübertragung sicherstellt.

	802.11b		802.11a/h
1	MBit/s	50 m	9 MBit/s	70 m
2	MBit/s	40 m	12 MBit/s	53 m
5,5	MBit/s	35 m	18 MBit/s	40 m
11	MBit/s	30 m	24 MBit/s	27 m
			36 MBit/s	25 m
			48 MBit/s	11 m
			54 MBit/s	7 m

Setzt man die am weitesten verbreitete DSSS-Lösung im 2,4-GHz-Band ein, so muss man die Kanalaufteilung berücksichtigen, wenn man innerhalb eines Empfangsbereichs mehrere unabhängige WLAN-Einrichtungen betreiben möchte. Ein Kanal benötigt eine Bandbreite von 22 MHz, wobei bei der europäischen Frequenzaufteilung sogar ein Sicherheitsabstand von 30 MHz gefordert ist. Der vorhandene Frequenzbereich von 2,4 bis 2,4835 GHz ist in 13 Kanäle aufgeteilt, so dass die Centerfrequenzen im Abstand von 5 MHz zueinander liegen. Demnach muss man die Kanalgruppierung berücksichtigen, wonach bis zu drei unabhängige WLAN-Einrichtungen betrieben werden können, wenn man die Kan&äle 1, 7 und 13 verwendet. Bei allen anderen Kanalgruppierungen ist innerhalb eines Empfangsbereichs der Betrieb von zwei unabhängigen WLAN-Einrichtungen möglich.

Möchte man eine flächendeckende Versorgung innerhalb eines Gebäudes sicherstellen, so kann man dies durch die gezielte Platzierung von Access Points realisieren. Hierbei sollten die Access Points so positioniert werden, dass sich ihre Funkzellen überlappen, damit eine lückenlose Versorgung sichergestellt ist. Bei der Festlegung der verwendeten Kanäle sollte die mögliche Kanalgruppierung berücksichtigt werden.
An welchen Stellen innerhalb eines Gebäudes ein Access Point platziert werden muss, kann über eine Funkausleuchtung bestimmt werden. Hierzu positioniert man probeweise einen Access Point in etwa im Mittelpunkt des Gebäudes und geht alle markanten Punkte mit einer Client-Station ab. Auf diesen Client nutzt man bestimmte Softwaretools, die Bestandteil des Lieferumfangs sind und mit denen die Sende-/Empfangsqualität zwischen dem Client und dem Access Point gemessen werden können.

Eine flächendeckende Versorgung eines Gebäudes erfolgt in der Regel über die Platzierung mehrere Access Points, die verschiedene Funkzellen bilden, zwischen denen der Datenaus-tausch über die Access Point möglich ist. Die WLAN-Clients tauschen in diesem Fall immer mit dem der Station am nächsten liegenden Access Point die Daten aus, der die beste Sen-de-/Empfangsqualität bietet. Durch eine Roaming-Funktion ist sogar das Wandern zwischen den Funkzellen möglich, ohne dass diese Verbindung zum WLAN abreißt. Dazu bauen die Stationen automatisch die Verbindung mit dem nächsten Access Point auf, sobald Sie ihre Position wechseln und sich in einer besseren Reichweite eines anderen Access Point befinden. Die Daten werden in diesem Fall automatisch umgeleitet, so dass ein Datenaustausch zum WLAN-Client gewährleistet ist, auch wenn dieser die Funkzelle gewechselt hat.

Wenn Daten über Funk übertragen werden, gibt es direkt betrachtet keine Eingrenzung. Demnach könnte theoretisch jeder, der sich in der Reichweite des WLANs befindet, Daten abhören. Um dies zu verhindern, wurde im 802.11-Standard Wired Equivalent Privacy, kurz WEP eingeführt, mit dem im WLAN eine vergleichbare Sicherheit wie in einem drahtgebundenen LAN erzielt werden soll. WEP kann für die Verschlüsselung der übertragenen Daten und für die Authentifizierung eingesetzt werden.
Es gibt zwei Verfahren WEP 40, mit einer Schlüssellänge von 40 Bit, und WEP 128, mit einer Schlüssellänge von 104 Bit. Beide Schlüssellängen werden über einen 24 Bit langen Initialisierungsvektor ergänzt. Bei Verwendung von WEP können nur die Stationen untereinander Daten austauschen, die über denselben WEP-Schlüssel verfügen. Der WEP-Schlüssel wird dazu in der Form eines 5 Zeichen langen (WEP40) oder 13 Zeichen langen (WEP128) Passwortes auf allen Stationen eingetragen.

Neben der Zugangsbeschränkung über WEP wurden im 802.11-Standard eine zusätzliche Zugangsbeschränkung implementiert, die von der Hardwareadresse (Mac-Adresse) der WLAN-Adapter abhängig ist. Hierzu wird auf den Access Points eine sogenannte Access Control List (ACL) gepflegt, in der alle Adressen der WLAN-Adapter eingetragen werden können, die auf das WLAN zugreifen dürfen. Dies bietet einen zusätzlichen Schutz und verhindert, dass Unbefugte auf das WLAN zugreifen können und Daten ins Netzwerk einspielen oder im Netzwerk manipulieren. Auf diese Weise ist ein Internetzugang auch vor unbefugten Zugriff oder Mitbenutzung gefeit, falls er über einen Access Point in einen WLAN mündet.

Die Reichweite oder flächendeckende Versorgung eines WLANs lässt sich auch durch den Einsatz spezieller Antennen optimieren. Dazu verfügen die meisten WLAN-Komponenten über entsprechende Buchsen, an denen sich spezielle Antennen mit bestimmter Richtcharakteristik anschließen lassen.

Die Eigenschaften einer Antenne werden im wesentlichen durch den Öffnungswinkel, horizontale und vertikale Strahlungsdiagramme und den Antennengewinn beschrieben. Je nach Ausführung der Antenne strahlt diese ihre Energie in eine bestimmte Richtung bzw. Winkelsegment (Vorzugsrichtung) ab, bzw. empfängt die Energie. Wie die Abstrahl- und Empfangscharakteristik im Detail aussieht, kann aus einem horizontalen und vertikalen Strahlungsdiagram entnommen werden. Der Öffnungswinkel ergibt sich aus dem Punkt, an dem die Leistung gegenüber dem Maximum auf die Hälfte (- 3dB) abgefallen ist. Man spricht hierbei auch von der Halbwertsbreite.

Bei einer Antenne steht der Öffnungswinkel im direkten Zusammenhang mit dem Antennengewinn. Je kleiner der Öffnungswinkel, desto größer ist die Richtfunkwirkung und der Antennengewinn. Der Antennengewinn beschreibt jedoch keinen Energiegewinn, sondern gibt an, wie viel Leistung man einem isotropen Kugelstrahler zufügen müsste, damit dieser dieselbe Leistung in Vorzugsrichtung abstrahlen würde wie die betrachtete Antenne. Ein isotroper Kugelstrahler ist eine theoretische Antenne, die ihre Leistung gleichmäßig (isotrop) in alle Richtungen abstrahlt. Um darzustellen, dass bei der Bestimmung des Antennengewinns der isotrope Kugelstrahler als Vergleich dient, wird der Gewinn in dBi (dB isotrop) angegeben.

Geht es darum einen Raum oder eine Fläche gleichmäßig auszuleuchten, so kann es unter Umständen sinnvoll sein, anstelle der Standard-Antennen, die gleichmäßig in alle Richtungen abstrahlen, spezielle Antennen einzusetzen. Dafür gibt es sogenannte Patch Antennen, die bei einem Antennengewinn von 8,5 dBi einen Öffnungswinkel von 70° horizontal und 65° vertikal aufweisen. Mit Hilfe dieser Antennen, lässt sich beispielsweise ein Raum mit einer breiten Keule ausleuchten, wenn die Antenne in der Ecke oder an einer bestimmten Wand des Raums montiert wird.

Möchte man große Distanzen überbrücken, so bietet sich der Aufbau einer Richtfunkstrecke an. Dabei kommen Yagi-Antennen zum Einsatz, die bei einem Öffnungswinkel von etwa 30° eine große Richtcharakteristik aufweisen und einen Antennengewinn von 13,5 bis 14 dBi besitzen. Allgemein muss man hierbei berücksichtigen, dass innerhalb Europas der Antennengewinn auf 14 dBi begrenzt ist. Zwischen der Richtfunkstrecke muss eine direkte Sichtverbindung vorhanden sein, wobei zusätzlich ein bestimmter Radius, die sogenannte Fresnel-Zone, ebenfalls frei von Hindernissen sein muss, damit die maximale Distanz erzielt werden kann. Dadurch wird man der Tatsache gerecht, dass sich die Funkwellen nicht auf geradem Weg ausbreiten, sondern eine gewisse Brechung erfahren, die von Lufttemperatur, -feuchtigkeit und -druck abhängig ist. Wie groß der Radius der Fresnel-Zone ist, lässt sich allgemein der Dokumentation der Antenne entnehmen.

Die meisten 2,4-GHz-WLAN-Adapter arbeiten mit einer Sendeleistung von 14 bis 16 dBm, d.h. sie liegen bei 4 bis 6 dB unter dem Grenzwert von 20 dBm. Somit können problemlos kleine Wurfantennen angeschlossen werden, die einen Antennengewinn von bis zu 4 dBi aufweisen. Möchte man jedoch eine Antenne mit höherem Gewinn anschließen, wie es bei einer Richtfunkstrecke der Fall ist, so muss man das Leistungsbudget berücksichtigen. Hierbei gilt, dass man mit der Hilfe einer Dämpfung dafür sorgen muss, dass man unterhalb des Grenzwertes bleibt. Als dämpfendes Glied wird allgemein das Antennenkabel verwendet, bei dem eine minimale Länge nicht unterschritten und ein bestimmter Durchmesser nicht überschritten werden darf. Verwendet man einen WLAN-Adapter, dessen Sendeleistung 14 dBm beträgt, so müssen die Antennenkabel und ggf. die Blitzschutzeinrichtung in der Summe eine Dämpfung von 8 dB aufweisen, damit eine Antenne mit 14 dBi angeschlossen werden darf. Damit man als Anwender das Leistungsbudget nicht berechnen muss, eten in der Regel die Datenblätter der Antennen genaue Angaben für die erforderlichen Antennenkabel, deren minimale Länge und Mindestdurchmesser.