Der 802.11-Standard für WLANs stellt sich in den verschiedenen Versionen vollkommen unterschiedlich dar, und zwar hinsichtlich der Übertragungsrate, Frequenzbereiche, Modulationsverfahren, Kanalzahl usw., was nicht zuletzt auf die Entwicklungszeit des Standards und die technologischen Fortschritte zurückzuführen ist. Für den Anwender stellen sich die 802.11-Standards unübersichtlich dar, da sie größtenteils inkompatibel zueinander sind.
Der Basisstandard 802.11 wurde in den 90er Jahren erarbeitet und 1997 verabschiedet. Er hat eine Übertragungsrate von 2 Mbit/s, die 1999 im Standard 802.11a auf bis zu 54 Mbit/s erhöht wurde. Zwischenzeitlich wurden verschiedene 802.11-Standards mit Übertragungsraten von mehreren hundert Mbit/s und mit den Standards 802.11a und 802.11ad sogar solche mit mehreren Gbit/s entwickelt.
Übertragungstechniken und -verfahren in WLANs
WLANs nach 802.11 übertragen die Signale mittels Infrarot (IR) oder über Mikrowellen in den Frequenzbändern bei 2,4 GHz, 5 GHz und im 60-GHz-Band. Im 2,4-GHz-Band, dem ISM-Band, in dem auch Bluetooth und HomeRF sendet, arbeitet der Basisstandard 802.11 mit Spreizbandtechnik (DSSS) und nach dem Frequenzsprungverfahren (FHSS). Dieses Frequenzband wird auch von den Standards 802.11b und 802.11g benutzt, das 5-GHz-Band hingegen von 802.11a und Hiperlan. Auch bei der Modulation und Codierung arbeiten die verschiedenen Standards mit unterschiedlichen Verfahren.
So benutzt 802.11b den Barker-Code und das Complementary Code Keying (CCK), 802.11g hingegen neben den genannten Verfahren auch noch Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) und letztendlich 802.11a nur das OFDM-Multiplexing. Aus diesen verschiedenen Verfahren resultieren völlig unterschiedliche Übertragungsraten, die zwischen 1 Mbit/s und 54 Mbit/s liegen. Weitere Unterschiede zeigen sich in der Kanalzahl, die zwischen drei 20-MHz-Kanälen (802.11b, 802.11g) und 19 Kanälen bei 802.11a differiert. Höhere Datenraten im Gigabit-Bereich werden mit den Standards 802.11ac und 802.11ad erzielt.
Der IEEE Arbeitskreis 802.11 definiert die Standards für die physikalische Schicht, wie z.B. die Modulation und die Protokolle für den Medienzugang Wireless Media Access Control (WMAC). Die Spezifikation unterstützt drei verschiedene Übertragungstechniken: Das Frequenzsprungverfahren (FHSS), die Spreizbandtechnik (DSSS) und die Infrarot-Übertragung (IR). Wobei die letztgenannte Technik noch nicht in technischen Produkten implementiert wurde.
Beide Funkverfahren arbeiten im Frequenzbereich zwischen 2,412 GHz und 2,484 GHz. Die maximale Sendeleistung (EIRP) beträgt für die europäischen Systeme 100 mW, in den USA sind bis zu 1.000 mW zulässig. Der Standard sieht vor, dass die Sendeleistung gesteuert und die Kanäle automatisch selektiert werden können. Diese Funktionen heißen Transmit Power Control (TPC) und Dynamic Frequency Selection (DFS).
Die Übertragungsraten liegen bei der DSSS-Technik bei 1 Mbit/s bis 2 Mbit/s, bei der FHSS-Technik bei 1 Mbit/s. Bei der am häufigsten verwendeten FHSS-Technik sah der Standard vor, dass die Sendeleistung auf 1 W begrenzt wird, für die Übertragung 75 Frequenzbänder mit einer maximalen Bandbreite von 1 MHz zur Verfügung stehen, die sich nicht gegenseitig überlappen, und die minimale Kanal-Sprungrate 2,5 Sprünge/ Sekunde beträgt. Um die gegenseitige Beeinflussung und die entstehenden diffusen Spektren so weit als möglich zu eliminieren, wurde das FHSS-Verfahren überarbeitet. In einer Revision des Standards wurde die Anzahl der FHSS-Frequenzbänder auf 15 reduziert; wobei jeder Kanal eine Bandbreite von 5 MHz hat.
Zur Verschlüsselung werden in WLANs die Wired Equivalent Privacy (WEP) und proprietäre Lösungen mit dynamischen Schlüsseln eingesetzt. Die Authentifizierung arbeitet mit dem EAP-Protokoll oder mit Varianten von diesem.
Für Infrarot-LANs wird der Spektralbereich von 850 nm bis 950 nm verwendet. Die Übertragungsgeschwindigkeiten liegen bei dieser Technik ebenfalls zwischen 1 Mbit/s und 2 Mbit/s, wobei bei der Übertragungsgeschwindigkeit von 1 Mbit/s mit Zweiphasenumtastung (BPSK) gearbeitet wird, bei der 2-Mbit/s-Übertragung mit Quadratur-Phasenumtastung (QPSK). Als MAC-Protokoll setzt 802.11 auf CSMA/CA ( Collision Avoidance).
Die verschiedenen 802.11-Standards definieren unterschiedliche Datenraten, Dienstgüten, Verschlüsselungen und Mesh-Netze
Dem Standard nach wird ein 802.11-LAN aus mindestens zwei Funkstationen gebildet, die als Basic Service Set (BSS) bezeichnet werden. Die BSS-Stationen sind über den Zugangspunkt mit dem Distribution System (DS) verbunden.
802.11 berücksichtigt in 802.11e und 802.11r Sprachdienste wie VoIP und VoWLAN und hat Mechanismen für das Roaming und den schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Access Points (AP), damit dieser unterbrechungs- und verzögerungsfrei erfolgt. Das Problem liegt dabei in der Authentifizierung, die einige Zeit in Anspruch nehmen kann. Um diese Zeit zu verkürzen wenn der Teilnehmer einen Access Point verlässt, sich an einem anderen anmeldet und wieder zu dem vorherigen zurückkehrt, wurde der PMK-Mechanismus entwickelt, was für Pairwise Master Key steht. In diesem Fall wird die erneute Authentifizierung durch eine Bestätigung der PMKID auf wenige Datenpakete reduziert.
Neben dem Basisstandard 802.11 gibt es weitere bereits verabschiedete und vorgeschlagene Standards:
