WLAN-Lösungen

WLAN gibt Menschen und ihren Geräten die Freiheit, sich mit Netzwerken und dem Internet zu verbinden, ohne an einen Ethernet-Port angeschlossen zu sein. Weltweit sind bereits mehr als 9 Milliarden WLAN-fähige Geräte im Einsatz.

Wi-Fi Überblick

Da sich neue drahtlose Standards wie IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6) und seine Erweiterung Wi-Fi 6E durchsetzen, um schnellere Verbindungen für viel mehr Geräte gleichzeitig zu ermöglichen, wird die Zahl der drahtlosen Geräte weiter steigen.

Wi-Fi ist die Bezeichnung für drahtlose Protokolle nach IEEE 802.11, die erstmals 1997 eingeführt wurden. Sie spezifizieren, was für die Implementierung von drahtlosen LAN-Netzwerken und den Anschluss von Endgeräten an diese erforderlich ist. Die Technologie nutzt das zuvor ungenutzte Spektrum im UHF-Band sowie lizenzfreie Bänder auf 900 MHz, 2,4 GHz, 5 GHz und 60 GHz. (In den Vereinigten Staaten wurde das 6 GHz-Band kürzlich als Teil von WiFi 6E in die Liste der lizenzfreien Bänder aufgenommen.) Jedes Band nutzt eine andere IEEE 802.11-Technologie für einen bestimmten Zweck.

Im Laufe der Jahre wurde der IEEE 802.11-Standard durch die Veröffentlichung von Updates kontinuierlich verbessert. Jede Generation bringt höhere Geschwindigkeiten, geringere Latenzzeiten und bessere Nutzererfahrungen.


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  • Entwicklung der Wireless-Technologie
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  • Zugangspunkte
  • Herausforderungen
  • Überlegungen
Wi-Fi begann 1997 mit Datengeschwindigkeiten von 2 Mb/s in den Bereichen 2,4 GHz und 5 GHz auf lizenzfreien Bändern. Damals wurde das IEEE 802.11-Komitee gegründet, um Standards für drahtlose lokale Netzwerke (WLANs) zu definieren. Die meisten Geräte nutzten das 2.4 GHz-Band, um die Komplexität der Schaltkreise zu minimieren und die WLAN-Reichweite zu maximieren.

Da immer mehr Nutzer und Geräte WLANs nutzen, waren Wi-Fi-Fortschritte erforderlich. Ursprünglich waren zusätzliche Funktionen und eine größere Reichweite erforderlich, um höhere Geschwindigkeiten und neue Modulationsverfahren wie orthogonales Frequenzmultiplexing (OFDM) zu unterstützen.

Mit zunehmender Nutzung des lizenzfreien Frequenzbandes wurde der Durchsatz langsamer, so dass eine höhere Effizienz bei der Kommunikation zwischen den Empfängern (Multiple-Input Multiple-Output [MIMO]) und eine stärkere Nutzung des 5 GHz-Bandes erforderlich wurde. Die Entwicklung lässt sich am besten an der Entwicklung von drahtlosen Routern ablesen; die Liste der unterstützten Technologien begann mit IEEE 802.11a und 802.11b und unterstützt jetzt IEEE 802.11g, 802.11n, 802.11ac und 802.11ax. Die Namenskonvention der Wi-Fi Alliance verwendet Wi-Fi 4, Wi-Fi 5 und Wi-Fi 6 zur Kennzeichnung von Geräten, die mit diesen Technologien kompatibel sind.

Vor kurzem wurde in den Vereinigten Staaten ein neues lizenzfreies Frequenzband im Bereich 6 GHz eröffnet. Dieses Band ist viermal so groß wie die Bänder 2, 4 und 5 GHz zusammen. Dieses neue Band soll IEEE 802.11ax den erfolgreichen Einsatz in einem nicht überlasteten Frequenzband ermöglichen, ohne mit früheren Technologien abwärtskompatibel sein zu müssen.  Der Standard, der 6 GHz enthält, wird „Wi-Fi 6E“ genannt (das E steht für extended).

Neue Wi-Fi-Standards werden eine wichtige Rolle spielen, da die Anforderungen an drahtlose Verbindungen und Bandbreiten weiter steigen. Heutzutage hat der durchschnittliche Nutzer bis zu drei Geräte jederzeit bei sich: ein Smartphone, ein Tablet und eine Smartwatch. Diese werden alle mit einem Netzwerk verbunden, sobald die Person durch die Türen eines Gebäudes (oder sogar nach draußen) geht. Diese Geräte laden kontinuierlich Updates herunter, empfangen E-Mails und Social-Media-Updates und synchronisieren sich mit einem Cloud-basierten Speicher. Infolgedessen, so Dell'Oro, übertreffen die aktiven Nutzer von drahtlosen LANs die Nutzer von kabelgebundenen LANs.

Durch das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) werden auch immer mehr Geräte mit Unternehmensnetzwerken verbunden. VoIP-Telefone, IP-Überwachungskameras, Beleuchtungssysteme und Gebäudesteuerungen sind alle mit Netzwerken verbunden, um Daten zu übertragen, zu empfangen und die Leistung in Echtzeit anzupassen.

Diese Zunahme an Netznutzern und drahtlosen Geräten erfordert auch mehr drahtlose Zugangspunkte (WAPs). (Diese Geräte lassen sich auch mit Unternehmensnetzwerken verbinden.)

Andere Wi-Fi-Technologien

Im Laufe der Zeit kamen weitere Wi-Fi-Technologien hinzu, um den WLAN-Bedarf zu decken und Anwendungen mit niedrigen Datenraten bei großen Entfernungen und hohen Datenraten bei geringen Entfernungen zu unterstützen.

2014 wurde die Langstrecken-Konnektivität im Sub-1 GHz-Band hinzugefügt. Das ungenutzte Spektrum im UHF-Fernsehband wird von IEEE 802.11af (White-Fi) genutzt, gefolgt von IEEE 802.11ah (HaLow) im lizenzfreien 915 MHz-Band. Diese beiden Technologien bieten WLAN-Konnektivität mit einem Durchsatz von mehreren hundert Megabit über Entfernungen von bis zu 1 km.

2016 wurde die Kurzstrecken-Konnektivität mit hohem Durchsatz im 60 GHz-Bereich hinzugefügt. IEEE 802.11ad (WiGig) bot einen Durchsatz von 6.7 Gb/s. Diese Technologie wurde mit IEEE 802.11ay (Next-Generation oder NG) verbessert und bietet nun einen Durchsatz von mehr als 20 Gb/s Durchsatz und löste die 802.11ad-Technologie ab.

Die Zukunft des Wi-Fi wird weiterhin die Nutzung von WLANs im 2.4 GHz und 5 GHz-Bändern für extrem hohen Durchsatz (EHT) um 25 Gbit/s weiter vorantreiben und eine Rolle als mögliche Lösung für das gebäudeinterne 5G Offloading spielen. Die in IEE 802.11ay, 802.11ad und 802.11ax enthaltene Technologie entspricht den Initiativen der ITU 2020. Bei den ITU-Initiativen handelt es sich um eine Reihe von Anforderungen an die Entwickler von Funkzugangstechnologien, die 5G-Technologien definieren.

 

Der PoE-Switch kann an einem zentralen Ort auf jeder Etage in einem Telekommunikationsraum (TR) platziert werden und wird als Zwischenverteiler (IDF) bezeichnet, der die Kabel zu den einzelnen

 WAPs an der Decke verteilt. Alternativ können auch kleinere PoE-Switches (typischerweise mit 8 Ports) an der Decke verteilt werden. Der PoE-Switch ist die letzte kabelgebundene Verbindung von Strom und Daten zu drahtlosen Zugangspunkten. Die maximale Entfernung der Kupferverkabelung von einem PoE-Switch beträgt 100 Meter, basierend auf der von den TIA-Kanalgrenzen unterstützten maximalen Länge. Die maximale Leistung des PoE-Switches hängt von der Art der Leistung ab, die der Switch liefern kann, und von der erforderlichen Leistung, die der WAP benötigt. Um sowohl die Stromversorgung als auch die Datenübertragung zu maximieren, wird eine Verkabelung der Kategorie 6A dringend empfohlen.

 

Belden Kategorie 6A Kabel Belden Cat 6A Ethernet-Kabelkonfigurationen REVConnect Kategorie 6A Buchsen Belden Kupfer Cat- und RJ45-Buchsen, Beldens REVConnect Konnektivität und Standard-Punchdown in KeyConnect

 

Zur Unterstützung der strukturierten Verkabelung in der Decke können Zonengehäuse für die Rasterverkabelung der Deckeninfrastruktur verwendet werden. Die Infrastruktur der Rasterverkabelung der Decke besteht aus horizontalen Leitungen, die zu Zonengehäusen verlegt werden. Innerhalb dieser Zonengehäuse befinden sich Panels mit entweder bestückten REVConnect Buchsen oder Kupplungen.

 

Konfektionierte Kabel werden von diesen Zonengehäusen zu den drahtlosen Wireless Access Points verlegt. Die Erstinstallation kann mit vorkonfektionierten Kabeln noch schneller durchgeführt werden. Da Verlagerungen, Erweiterungen und Änderungen (MACs) häufig vorkommen, wenn sich der Bedarf innerhalb des intelligentes Gebäudes ändert, müsste nur die Baugruppe vom Zonengehäuse zum neuen WAP-Standort geändert werden.

Ein Aggregate Switch (auch als Distribution Switch bezeichnet) ist ein wichtiges Bindeglied zwischen dem PoE-Switch und der Cloud. Der Aggregate-Layer-Switch sorgt dafür, dass die Pakete zwischen den WAPs innerhalb des Unternehmens und zu externen Adressen ordnungsgemäß weitergeleitet werden. Die Verbindungen zwischen dem PoE-Switch und dem Aggregate-Switch haben eine höhere Datenrate als die Kupferverkabelung bieten kann (einschließlich längerer Entfernungen), die eine Multi-Mode-Glasfaserverkabelung erfordern.

 

Die Infrastruktur der Netzverkabelung an der Decke kann mit einer herkömmlichen Methode unterstützt werden, wobei eine Buchse im Arbeitsbereich über ein Patchkabel an den WAP angeschlossen wird. 

Die Verkabelung, die den WAP im intelligenten Gebäude mit Daten und Strom versorgt, wurde in die Decke verlegt. Der Luftraum in der Decke ist normalerweise ein Bereich, der mit dem Luftraum des Gebäudes verbunden ist. Aus diesem Grund muss darauf geachtet werden, dass die Verkabelung und die Komponenten, die mit dem WAP verbunden sind, Plenumqualität aufweisen. Für die Verkabelung muss sie CMP-zertifiziert sein, und für die Komponenten muss sie UL 2043-zertifiziert sein. Eine neuere Methode ist möglich, bei der die horizontale Verkabelung (von der Zone Box oder IDF) mit einem Stecker (oder Flex-Plug) abgeschlossen und direkt mit dem WAP verbunden wird. Beide Methoden werden von den Standards akzeptiert und es liegt im Ermessen des Anlagenplaners, welche Methode zum Einsatz kommt.

Bei der Einführung von drahtlosen Netzwerken gibt es mehrere Herausforderungen. Störungen können die Geschwindigkeit beeinträchtigen, zu Ausfallzeiten führen und die Leistung der angeschlossenen Geräte beeinträchtigen. Störungen können durch externe Faktoren verursacht werden, aber auch durch eine schlecht konzipierte und/oder hergestellte Verkabelungsinfrastruktur. Obwohl es sich bei WLAN um eine drahtlose Technologie handelt, spielt die Kabelinfrastruktur eine entscheidende Rolle beim erfolgreichen Einsatz drahtloser Netzwerke. Wenn die Verkabelungsinfrastruktur nicht richtig funktioniert, kann die Wi-Fi-Leistung punktuell sein, sich unerwartet verbinden/abschalten oder ganz ausfallen.

Für Wi-Fi-Anwendungen bestehen zusätzliche Herausforderungen. 


RF-Störungen
„Rauschen“ ist in einer Vielzahl von Umgebungen anzutreffen – sei es in einer Industrieanlage oder einer Büroumgebung mit Leuchtstoffröhren, Stromkabeln oder mehreren Kabeln in unmittelbarer Nähe, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten. Dieses Rauschen kann die Leistung von Wireless-Kabeln und Verbindungen, die Datenübertragung und den Netzverkehr beeinträchtigen. Verkabelungen niedrigerer Kategorien sind nicht darauf ausgelegt, dieses externe Rauschen zu minimieren (z. B. Cat 5e). Cat 6A-Kabel sind die einzigen Kabel, die zur Verringerung des externen Rauschens ohne Abschwächungstechniken entwickelt wurden, da sie die vollständige Implementierung (100 m-Kanäle in Anwendungen mit hoher Dichte) von Multi-Gigabit-Wi-Fi und Ethernet-Uplinks von 1 bis 10G unterstützen.

Das Belden REVConnect® 10GXW System bietet eine hervorragende Ausgewogenheit mit überragenden TCL- und ELTCTL-Werten, was zu einer hervorragenden Störfestigkeit führt, die für die Optimierung der Leistung von drahtlosen Netzwerken innerhalb von Gebäuden entscheidend ist. Mit anderen Worten: Die Datensignale erreichen die Endgeräte ohne Zuverlässigkeitsprobleme wie langsame Geschwindigkeiten oder Ausfallzeiten.

Stromversorgung
Viele drahtlose Geräte – insbesondere IoT-Geräte wie Kameras und Wireless Access Points – erfordern eine effiziente Datenübertragung und Stromversorgung. Viele dieser Geräte müssen an Orten untergebracht werden, an denen die Stromversorgung nicht leicht zugänglich ist (Decken, hohe Wände, Luftschächte, usw.).

Power over Ethernet (PoE) überträgt Daten und Strom über ein Standard-Ethernetkabel. Dabei handelt es sich um eine Kabeltechnologie, mit der Sie Geräte an jedem beliebigen Ort einsetzen können – auch weit entfernt von Steckdosen. Außerdem erhält jedes angeschlossene Gerät eine eigene IP-Adresse zur individuellen Verwaltung und Steuerung.

Beim Vergleich von Verkabelungsoptionen der Kategorie für WLAN-Anwendungen ist ein Kabel der Kategorie 6A die beste Option. Er arbeitet mit Frequenzen von bis zu 500 MHz – doppelt so hoch wie bei Cat 6 – und bietet so die effizienteste Energieversorgung bei minimaler Verschwendung. 

Wärmeerzeugung
Da bei den meisten Wi-Fi-Anwendungen der Strom über ein Ethernet-Kabel transportiert wird, kann zusätzliche Wärme erzeugt werden. Wenn Kabel gebündelt werden, kommt es zu einem stärkeren Wärmestau, der sich negativ auf die Leistung der Kabel auswirkt. Beldens 10GXS Cat 6A Kabel kann zusätzliche Wärme effizient bewältigen, während es die volle 100 m Leistung beibehält – und es ist das einzige Cat 6A Kabel, das diesen Standard erfüllt. (HINWEIS: Einige Kabel werden schnell zu einer 85 m-Lösung, wenn der Temperaturanstieg zu hoch ist).

Direktverbindung (MPTL)
Viele drahtlose und IoT-Geräte werden heute aus praktischen und ästhetischen Gründen oberhalb der Decke oder an der Wand installiert, was eine Änderung der herkömmlichen Netzwerkverbindungsmethoden erfordert. Die 'Modular Plug Terminated Link' (MPTL) Topologie – oder was wir auch als 'Direct Connect' bezeichnen – ermöglicht es, horizontale Kabel an einem Ende mit einem RJ45-Stecker abzuschließen und direkt mit einem Gerät zu verbinden, was die Installationszeit und -kosten vereinfacht, die Sicherheit erhöht, ein saubereres Endprodukt schafft und Plenum-Anwendungen unterstützt.

Die Produkte von REVConnect Connectivity unterstützen die MPTL-Topologie und bieten mit einem einzigen Abschlussverfahren für jede Anwendung eine komplette Anschlusslösung für geschirmte und ungeschirmte Cat 5e, 6 und 6A-Kabel, so dass Sie von einer Buchse zu einem Stecker – oder umgekehrt – wechseln können, ohne neu abschließen zu müssen.

Verbindungstechnik in Plenumqualität
Da viele dieser Geräte oberhalb der Decke verbunden sind, müssen Steckdosen, Buchsen und Patchkabel, die in diesen Anwendungen verwendet werden, jetzt eine Plenumqualität aufweisen. Die REVConnect-Verbindungssysteme von Belden sind UL 2043-zertifiziert für Plenum-Räume und geben Ihnen die Gewissheit einer sicheren Verbindung – unabhängig vom Standort des Geräts.

Es gibt kein „rein drahtloses“ Netzwerk. Die Wi-Fi-Infrastruktur muss mit einem leistungsstarken und sicheren kabelgebundenen Netz verbunden sein. Drahtlose Systeme erfordern eine bessere Verkabelung, da jedem drahtlosen System eine verkabelte Infrastruktur zugrunde liegt, die die neue drahtlose Technologie und die drahtlosen Zugangspunkte, kleinen Zellen und anderen Endgeräte unterstützen muss.  Ein drahtloses Unternehmensnetz ist nur so gut wie seine Verkabelungsinfrastruktur (Ebene 0). Mit der zunehmenden Installation von Zugangspunkten und kleinen Zellen zur Verbesserung der Funkabdeckung wird auch der Umfang der Streckenverkabelung zur Unterstützung der erhöhten Netzkapazität zunehmen. 

Wie können Sie entscheiden, welche Art von Kabelsystem Sie für die Unterstützung der neuen Wireless-Technologie benötigen, damit Sie sich keine Sorgen über Ausfallzeiten, mangelhafte Verbindungen oder unzuverlässige Wireless-Dienste machen müssen?

Bedenken Sie Folgendes:

Unterstützt das System neue Drahtlostechnologien und drahtlose Zugangspunkte (vor allem Geräte vom Typ 802.11ac Wave 2 & Wi-Fi 6)?

Drahtlose Zugangspunkte der nächsten Generation haben Ethernet-Anforderungen, die über 1000BASE-T hinausgehen und ein System der Kategorie 6A erfordern.

Wird es mehrere MPTL-Endpunktverbindungen geben?

End-to-End-Systemzuverlässigkeit und Einfachheit sind der Schlüssel zum Anschluss von Geräten an das Netzwerk.

Was passiert, wenn die drahtlose Verbindung aufgrund eines Kabel- oder Verbindungsproblems ausfällt – oder wenn ein mit dem Netzwerk verbundenes Sicherheitssystem ausfällt?

Die meisten drahtlosen Anwendungen können sich nur sehr wenige – wenn überhaupt – Ausfallzeiten leisten, da sie Kabel und Konnektivität benötigen, um rund um die Uhr Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Ist dies eine PoE-Anwendung? (Unterstützt das System stromhungrige Geräte wie Sicherheitskameras, Zugangskontrolle und Gebäudesensoren?)

PoE setzt auf symmetrische, paarweise verdrillte Cat 6A 4-Verkabelung, um die beste Leistung zu erzielen, da sie den Widerstand und die Energieverschwendung reduziert.