Abbild Grafik 1

Bild 1: Grafik (Quelle: Siemens)

WLAN hat seinen Ursprung in der Logistik und in Spezialbereichen der Industrie, wo Betriebssicherheit und Übertragungsstabilität eine große Rolle spielen. Hauptgründe dafür sind die abnehmenden elektromagnetischen Störungen oberhalb von 1 GHz und die Verwendung der Spreizbandtechnik (spread spectrum) von WLAN im Mikrowellenbereich bei 2,4 GHz oder 5 GHz. Dabei wird das zu übertragende Signal auf einen größeren Frequenzbereich aufgespreizt (22 MHz bei 2,4 GHz) und ist damit robust gegen schmalbandige Störsignale (Bild 1). Das gespreizte Nutzsignal kann so schwach sein, dass es vom Grundrauschen überdeckt wird. Trotzdem kann es der Empfänger einwandfrei erkennen und demodulieren. Dieses Verfahren ist zwar alt, aber in den späten 90er Jahren kamen – angetrieben durch große Fortschritte in der Halbleitertechnologie – auch kostengünstige integrierte Schaltungen auf den Markt.

Mehrwegeausbreitung

Erst zu dieser Zeit war es möglich mit den verfügbaren Chipsätzen die Mehrwegeausbreitung zu beherrschen. Diese manchmal unangenehme Eigenschaft des Mikrowellenbands tritt bei Übertragungsfrequenzen oberhalb von 1 GHz auf, wenn metallische Gegenstände die abgestrahlten Funkwellen reflektieren und diese so über unterschiedliche Wege zum Empfänger gelangen. Da die Wellen unterschiedliche Laufzeiten haben, kommt dieselbe Information aus verschiedenen Richtungen zeitlich versetzt beim Empfänger an (delay spread). Dieser muss auch sehr schwache und zeitlich „verschmierte“ Signale dekodieren können. Die Mehrwegeausbreitung hat allerdings auch Vorteile: Funkwellen gelangen so hinter abgeschattete Maschinenteile und das nutzbare Funkfeld erweitert sich.

Wireless Ethernet

Die erste Definition eines Standards für WLAN erfolgte mit der IEEE 802.11 im Jahr 1997. Den komerziellen Höhenflug in Heim- und Büroanwendnungen startete WLAN mit den Varianten a (5 GHz) und b (2,4 GHz) der IEEE 802.11 im Jahr 1999. Die damit einhergehende Verfügbarkeit der WLAN-Technologie in preiswerten Halbleiter-Chipsätzen reduzierte drastisch die Kosten des Einsatzes. Zeitgleich gewann der Zugang zum Internet eine immer größere Bedeutung und es war nur eine Frage der Zeit, bis die Nutzer das Medium auch drahtlos, unabhängig vom Ort, nutzen wollten. So überrascht es nicht, dass die IEEE 802 die Standardisierungsgruppe 11 für WLAN direkt neben der Gruppe 3 für Ethernet platziert hat. Die ursprünglich aus der Logistik kommende Technologie wurde nun intensiv in Laptops eingesetzt. Das sollte sich als sehr nützlich erweisen, weil diese Anwendung eine breite Kundschaft investieren lies – mit positiver Wirkung auf die Kosten und die Akzeptanz. Zudem schätzt natürlich auch die Industrie den Faktor „geringe Kosten“.

Durch diese Vorteile ist WLAN eine wichtige Funktechnologie in der Industrie geworden. Beim Einsatz im industriellen Umfeld sind aber die Anwendungsgebiete sehr vielfältig, was unterschiedliche Anforderungsprofile zur Folge hat. Darüber hinaus gibt es physikalische Grenzen, die dafür sorgen, dass es in vielen Fällen keine perfekte Universallösung gibt, sondern die Vorteile gegen die Nachteile abgewägt werden müssen. Zum Beispiel hat eine hohe Datenrate eine eher begrenzte Reichweite zur Folge, insbesondere wenn der Energieverbrauch eine Rolle spielt.
In der Industrie konnte sich bisher kein Standard durchsetzen, der alle Bedürfnisse gleichzeitig befriedigt, weil die physikalischen Vorteile, aber auch die ökonomischen Aspekte zu unterschiedlich sind. Damit haben sich in der industriellen Kommunikation mehrere Technologien etabliert, die alle ihre Berechtigung haben (Bild 2).

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