WLAN im Business: Geschäftskritisches Funken

In Firmen grassiert das Drahtlosfieber. Nicht nur Mitarbeiter und Besucher, auch geschäftskritische Abläufe setzen ein funktionierendes WLAN voraus. Was ist dabei zu beachten?

von Jens Stark 02.03.2017 16:01

WLAN-Installationen in Unternehmen dienen schon lange nicht mehr der reinen Befriedigung des BYOD-Trends (Bring Your Own Device) der Mitarbeiter. Gäste und Kunden wollen sich ebenfalls jederzeit ins WLAN (Wireless Local Area Network) oder Wi-Fi einloggen können. «Ein flächendeckendes, funktionierendes Drahtlosnetz ist heutzu­tage nicht nur in Hotels oder öffentlichen Einrichtungen obligatorisch, sondern wird auch überall im Business-Umfeld vorausgesetzt», meint Martin Krebs, Director Product Management von Lancom Systems. Schon beim Betreten eines Unternehmens oder Geschäfts sucht der Kunde nach offenen, frei zugänglichen WLAN-Netzen und verbindet sich, um etwaige Wartezeiten zu überbrücken oder um einfach weiterzuarbeiten. «Ein funktionierendes Gastnetzwerk gehört zum guten Ton», folgert Krebs.

Ohne Funk ist Stille

Oft ist WLAN allein schon deshalb ein Muss, weil sich gewisse mobile Geräte neueren Datums gar nicht mehr über drahtgebundene Methoden mit dem Firmennetz und Internet verbinden können. Viele moderne Notebooks verfügen über keinen Ethernet-Anschluss mehr. Bei einem Ausfall des WLAN kommen die Mitarbeiter dann gar nicht mehr ins Netz. Ein funktionierendes Drahtlosnetz ist damit geschäftskritisch.

   

Ein WLAN gehört heute meist zur fixen Infrastruktur – und zwar nicht nur für Gäste, sondern für den Betrieb an sich. Denken Sie zum Beispiel an moderne Restaurants: Der Kellner zückt schon lange nicht mehr den Notizblock, um die Bestellung aufzunehmen, sondern greift zum drahtlosen Gerät, nimmt die Wünsche der Kundschaft entgegen und funkt die Order gleich an die Küche. Fällt das Wi-Fi aus, ist schlicht und ergreifend die Hölle los, weil zahlreiche Abläufe inzwischen davon abhängen. Das gilt zunehmend auch für diverse andere Branchen. Stefan Leemann, Consulting Systems Engineer für Wireless Technologien bei Cisco Schweiz, nennt als Beispiel Logistik- und Produktionsbetriebe in der Schweiz, die ihr Lager mit WLAN betreiben. «Die Hubwagen sind mit Tablets ausgerüstet, die auch für die Steuerung verantwortlich sind. Wenn das WLAN nicht funktioniert, steht die gesamte Logistik still», berichtet er.

Was müssen drahtlose Netze heute mitbringen, um geschäftskritischen Ansprüchen genügen zu können? Klar ist, dass ein WLAN-Router oder Access Point (AP), wie ihn viele Privatanwender zu Hause haben, nicht ausreicht. Diese unterstützen nämlich meist keine SSIDs (Service Set Identifier) und sind damit nicht in der Lage, für verschiedene Zwecke und Benutzergruppe eigene Netze zu erstellen. Denn jeder SSID lassen sich eigene Zugangs-Policies zuweisen. Das ist nicht nur für die Errichtung eines Gäste-WLAN von Bedeutung, das nur die Verbindung mit dem Web und nicht mit Ressourcen im Firmennetzwerk zulässt. Es ist auch ratsam, Geräte wie IP-Kameras und Sensoren fürs Internet der Dinge mit einer eigenen SSID zu betreiben. Sie bleiben so vom produktiven Netz getrennt und bieten weniger Angriffsfläche.

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Controller sind unabdingbar

   

Ein weiterer Punkt ist die zentrale Verwaltbarkeit der WLAN-Router. Bei grösseren Installationen ist der Einsatz eines dedizierten Controllers unabdingbar. Dieser überprüft beispielsweise, ob die Access Points alle funktionieren. Die Gefahr, dass einzelne WLAN-Router streiken, entsteht etwa schon bei der Konfiguration. Will man den Geräten aus Sicherheitsgründen lange und komplexe Passwörter verpassen, führt ein Vertipper dazu, dass ein einzelner AP nutzlos bleibt. Eine Tatsache, die der Netzwerkverantwortliche bei einer ersten Tour durch die Installation gar nicht merkt, da sich die Funkbereiche der einzelnen Router ja überlappen.

Ein Controller kann dagegen schon bei der Installation Fehlkonfigurationen verhindern, da diese zentral auf die einzelnen Geräte eingespielt werden. Auch beim Ersatz eines Geräts spart man sich Arbeit, da die Konfiguration beim Anschluss an das Netz automatisch übernommen wird. Eine wichtige Funktion des Controllers besteht somit darin, die Umgebung permanent zu scannen und nach Performance-Problemen Ausschau zu halten.

Neue Normen für mehr Leistung

Ein wichtiger Eckpfeiler für ein performantes WLAN im Unternehmen ist zweifelsohne die richtige Hardware. Weil dem Wi-Fi-Sender eine derart zentrale Rolle zukommt, müssen wir uns mit der «Buchstabensuppe» in den Standards des IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) etwas näher beschäftigen. Bislang sind APs, die auf der Norm 802.11n basieren, weitverbreitet. Diese Norm lässt den Funkverkehr auf zwei Frequenzen zu, nämlich auf 2,4 GHz und 5 GHz, und erreicht eine maximale Durchsatzrate von 450 Mbit pro Sekunde. Die Nachfolgenorm 802.11ac verwendet dagegen nur das 5-GHz-Band, bringt aber eine höhere Durchsatzrate von bis zu 1,3 Gbit pro Sekunde. Da die Standards jeweils rückwärtskompatibel sind, unterstützen heutige APs beide Normen, res­pektive auch die noch älteren Standards 802.11a, b und g.

Für den praktischen Einsatz im Unternehmen eignen sich nur noch Geräte, die beide Frequenzen gleichzeitig bedienen können. «Dual-Radio ist für Business-Umgebungen mittlerweile zwingend», meint Candid Aeby, Product Manager Wireless beim Schwerzenbacher Netzwerkspezialisten Studerus. Denn 2,4 GHz und 5 GHz bedeuteten bessere Verfügbarkeit, Abdeckung und Flexibilität. 802.11n sei dagegen nicht mehr empfehlenswert, so Aeby weiter, auch weil der Preisunterschied zu 802.11ac-Geräten minimal ist. «Produkte mit diesem neueren Standard sind deutlich zukunftssicherer als Geräte mit 802.11n», ist Aeby überzeugt. «Bei Neuanschaffungen sollten aus un­serer Sicht ausschliesslich 802.11ac-Produkte eingesetzt werden», meint auch Stefan Leemann von Cisco. Ihm zufolge sind die 802.11n-Access-Points nach gut sieben Jahren am Ende ihres Lebenszyklus angelangt. Auch Martin Krebs von Lancom spricht den ac-Geräten das Wort, sieht aber für die älteren Wi-Fi-Sender dennoch einen Verwendungszweck im Hier und Jetzt: «Produkte auf Basis von 802.11n werden heute primär bei der Erweiterung bestehender Netzwerke eingesetzt. Speziell bei sehr grossen Installationen, die nicht zwingend alle ac-Vorteile benötigen, ist Anwenderunternehmen die Homogenität ihrer Netze oft wichtiger als zum Beispiel ein in Teilbereichen höherer Durchsatz», meint Krebs.

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Die zweite Welle

Mittlerweile ist die 802.11ac-Technik in einer zweiten Generation verfügbar, die gemeinhin als Wave 2 bezeichnet wird und den Durchsatz nochmals auf maximal 6,9 Gbit pro Sekunde erhöht. Diese Zahlen sind zwar wie immer theoretisch möglich, aber praktisch meist nicht zu erreichen. Immerhin stellt die zweite Welle sicher, dass die Branche das lange versprochene Gigabit-WLAN nun tatsächlich liefern kann.

Drei grundlegende Erweiterungen sorgen für noch mehr Beschleunigung: Erstens breitere Übertragungskanäle mit einer Kanalbreite von 160 MHz (Wave 1: 80 MHz), zweitens die Bündelung von bis zu acht Streams und damit die Unterstützung von Geräten mit bis zu acht Antennen und drittens der Einsatz von sogenanntem Multi-User-Mimo (Multiple Input Multiple Output; MU-Mimo). Letzteres dient vor allem der besseren Bedienung vieler einfacher Client-Geräte wie etwa Smartphones, die aus Platzgründen nur eine WLAN-Antenne besitzen. Verbinden sich diese Geräte mit einem AP, der zwar über drei oder vier Antennen verfügt, aber noch den Vorläufer Single-User-Mimo (SU-Mimo) verwendet, docken sie sich jeweils bei der ersten Antenne des Senders an. Die beiden anderen Antennen bleiben ungenutzt (vgl. Grafik). Sie lassen sich nur von Clients wie etwa Notebooks verwenden, die ihrerseits über mehr Funkvorrichtungen verfügen.

Mit MU-Mimo verbinden sich alle Clients mit allen verfügbaren Antennen. Das heisst, auch jedes Smartphone erhält seine «eigene» Antenne. Dies hat zum einen eine Verdrei­fachung der Bandbreite des Gesamtsystems zur Folge. Umgekehrt lassen sich dreimal mehr Clients unterstützen. Einen Haken hat MU-Mimo allerdings: Viele Endgeräte sind noch nicht soweit und unterstützen die Funktion noch nicht.

    © Grafik: NMGZ

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APs richtig platzieren

Genauso wichtig wie die Hardware ist auch die Anzahl der Wi-Fi-Sender und deren Positionierung. Generell gilt, dass die Geräte möglichst hoch oben, am besten also an der Decke montiert werden. Daneben sollten Hindernisse berücksichtigt werden, denn Wände und Säulen können die Signale schwächen. Besonders beim Umstieg auf 802.11ac und die Dual-Radio-Technik müssen deshalb die Standorte der APs neu überdacht werden. Denn der im 5 GHz funkende neue Standard bringt zwar mehr Bandbreite. Dies geht aber auf Kosten der Reichweite. Man denke als Analogie an frühere Langwellensender, die in ganz Europa zu hören waren, versus Ultrakurzwellenstationen, die nur sehr kleinräumig empfangbar sind. Wie viele WLAN-Sender für eine optimale Abdeckung erforderlich sind, hängt also von mehreren Faktoren ab. So ist zu berücksichtigen, ob das Roaming der Clients wichtig ist – etwa in einem Lager beim Einsatz drahtloser Barcode-Scanner. Denn dann müsste darauf geachtet werden, dass sich die Funkzellen der APs ausreichend überlappen. Auch die nötige Durchsatzrate ist in Erwägung zu ziehen. Diese reduziert sich unter Umständen rapide, je mehr man sich von einem Wi-Fi-Sender entfernt. Klug ist es da in jedem Fall, vorgängig eine Funkvermessung durchzuführen. Dabei kann anhand einer «Heat Map» aufgezeigt werden, wie sich das Aufstellen von APs an bestimmten Stellen eines Stockwerks oder Gebäudes auf den Empfang auswirkt (vgl. Grafik). Nach der Installation kann der Techniker überprüfen, ob sich der Empfang wie geplant verhält, indem er die Räumlichkeiten mit einem Laptop und der entsprechenden Software abwandert. Für kleinere Installationen gibt es solche Tools sogar gratis, etwa den HeatMapper von Ekahau (www.ekahau.com/Wi-Fidesign/ekahau-heatmapper).

Kaum sind ausreichend Geräte, die den Standard 802.11ac bedienen, auf dem Markt – und zwar sowohl auf der Seite der Router als auch auf der Seite der Clients –, zeichnet sich bereits der nächste Standard ab.

Mithilfe einer Funkvermessung lässt sich eine WLAN-Installa­tion planen und kontrollieren (Beispiel: Ekahau) Mithilfe einer Funkvermessung lässt sich eine WLAN-Installa­tion planen und kontrollieren (Beispiel: Ekahau) © Ekahau

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Der nächste Standard: 802.11ax

Die IEEE arbeitet am Wi-Fi-Standard 802.11ax, der 2018 ratifiziert werden könnte und eine Vervierfachung der Geschwindigkeit gegenüber 802.11ac verspricht. Ermöglichen soll dies eine spezielle Multiplexing-Technik, die von der entsprechenden IEEE-Arbeitsgruppe mit der Abkürzung OFDA (Orthogonal Frequency Division Access) versehen wurde. Dabei werden die Kanäle in mehrere Unterkanäle aufgeteilt, wobei die Signale rechtwinklig (orthogonal) an­geordnet sind. Dies wiederum führt zu einer effizienteren Schichtung und schliesslich zu einer Vereinfachung des Multiplex-Vorgangs. Ein Overkill ist auch diese Weiterentwicklung mit einer Vervierfachung der Bandbreite nicht, meint Aeby von Studerus: «Da die Datenmenge und die Anzahl Clients ständig zu­nehmen, ist dieser Entwicklungsschritt ebenfalls zwingend notwendig.»

   

Daneben wird weiter an einer noch besseren Verwaltbarkeit gearbeitet. Denn schliesslich sind WLAN-Installationen vielerorts eine Blackbox, bei denen IT-Leiter oft nicht wissen, wie gut diese performen. Für die Zukunft wird daher eine permanente Überwachung des drahtlosen Netzes angestrebt, eine sogenannte «WLAN Assurance», wie Leemann von Cisco ausführt. Dabei sollen Sensoren permanent den Zustand des WLANs überwachen und ihre Erkenntnisse an zentrale Controller melden. «Dies ermöglicht eine noch nie dagewesene Visibilität über den Zustand des WLANs», ist Leemann überzeugt. Ein Helpdesk könne so schnell bei auftretenden Problemen reagieren und diese rasch und effizient beheben.

Li-Fi: LEDs als WLAN-Turbo

Vom Start-up Velmenni wird derzeit eine Technik getestet, die ak­tuelle WLANs zu lahmen Enten deklassiert. Die Rede ist von Li-Fi oder Light Fidelity. Mit Li-Fi werden die Informationen nicht via Funk, sondern mit Licht übertragen. Es handelt sich also um eine optische, drahtlose Vermittlungstechnik. Maximal sollen per Li-Fi 224 Gigabit pro Sekunde übertragen werden können. Das sind gut 100-mal mehr als derzeitige WLAN-Funktechniken. Und so funktionierts: Als Sender fungieren LED-Lampen, die für kürzeste Zeit ein- und ausgeschaltet werden – so schnell, dass das menschliche Auge nichts davon mitbekommt. Der Clou: Die LEDs werden so weit gedimmt, dass sie für unser Auge nicht leuchten. Die Empfänger nehmen die Flackersignale aber trotzdem wahr. Li-Fi hat allerdings gegenüber Wi-Fi einen grossen Nachteil. Sender und Empfänger müssen Sichtkontakt haben. Durch die Wände «funken» geht dann nicht mehr.

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Nebenschauplätze der WLAN-Entwicklung

Abseits der üblichen WLAN-Standards verdienen zwei Standards aus den Randbereichen des Drahtlosfunks Beachtung:

802.11ad für schnelle Verbindungen über kurze Distanzen: Dieser Standard operiert mit 60 GHz. Zum Vergleich: Der aktuelle WLAN-Standard 802.11ac bedient das 5-GHz-Spektrum. 802.11ad erlaubt also sehr hohe Übertragungsraten bis zu 7 Gbit pro Sekunde. Wegen der hohen Frequenz ist die Reichweite aber beschränkt. Für den Einsatz in traditionellen APs ist die Technik nicht gedacht. Vielmehr soll sie für eine schnelle drahtlose Verbindung im Backbone eines Netzwerks sorgen. Denkbar ist auch die drahtlose Anbindung bandbreithung­riger Systeme wie PACS (Picture Archiving and Communication System) in Spitälern oder Workstations von CAD- und CAE-Spezialisten.

IEEE-Norm 802.11ah für das Internet der Dinge: Dieser Standard, dessen Produkte von der Wi-Fi-Alliance unter der Bezeichnung «Wi-Fi HaLow» laufen, nutzt das lizenzfreie 900-MHz-Band. Dadurch eignet er sich für die Übertragung geringer Datenmengen über weite Distanzen bei einem geringen Energieverbrauch. 802.11ah ist somit das optimale WLAN für das Internet der Dinge. Intelligente Häuser, vernetzte Fahrzeuge, Smart Cities und diverse Industrien könnten den Standard dereinst nutzen. «Ein einziger HaLow-AP wird Tausende IoT-Devices mit WLAN versorgen können und problemlos mehrere Wände durchdringen», heisst es auf der Webseite der Wi-Fi-Alliance. Erste Geräte, die 802.11ah unterstützen, werden im nächsten Jahr erwartet.