Der Begriff Wi-Fi wurde vor mehr als zwei Jahrzehnten eingeführt, vor allem, um lokale drahtlose Netzwerke der Allgemeinheit verständlich zu machen. Heute ist die Wi-Fi-Technologie allgegenwärtig und treibt das exponentielle Wachstum von Smart Devices immer weiter voran.

Was ist Wi-Fi?

Wi-Fi ist ein Sammelbegriff für mehrere Technologien, die den Kommunikationsstandard IEEE 802.11 verwenden, um lokale Netzwerke oder LANs zu schaffen. Wi-Fi-fähige Produkte verwenden Funkwellen, um Daten zu übertragen und miteinander zu kommunizieren. Ursprünglich nutzte die Technologie die 2,4-GHz-Frequenz, inzwischen wurde sie um die Frequenzbänder 5 GHz, 6 GHz und 60 GHz (802.11ad) erweitert.

Wi-Fi ist nicht die einzige drahtlose LAN-Technologie auf dem Markt, aber die beliebteste. Wie der Name nahelegt, ist ein LAN-Netzwerk relativ klein und umfasst ein Haus, eine Zweigstelle oder (im größeren Rahmen) ein Bürogebäude oder einen Campus. Wi-Fi steht somit zwischen Personal-Area-Netzwerktechnologien wie Bluetooth und drahtlosen Wide Area Networks, wie sie etwa die großen Mobilfunkanbieter in Form stadtumspannender 5G-Netze bereitstellen.

Was ist 802.11?

Das Institute of Electrical and Electronics Engineers pflegt eine Reihe von Industrienormen.

• 802 bezeichnet die Familie der Standards, die regeln, wie LANs funktionieren,

• 802.11 ist eine Unterfamilie, die sich mit drahtlosen LANs befasst.

Die 802.11-Standards beschreiben detailliert, wie Geräte drahtlos kommunizieren sollten. Die Geräte, die sich an diese Standards halten, können untereinander kommunizieren. Seit der Einführung der ersten Version des 802.11-Standards in den späten 1990er Jahren wurde eine Vielzahl von Standards veröffentlicht. Seltsamerweise wurde dabei 802.11b vor 802.11a entwickelt - woraus dann 802.11g, 802.11n und andere hervorgingen. Diese Buchstabensuppe ist allerdings alles andere als verbraucherfreundlich. An dieser Stelle kommt der Begriff Wi-Fi ins Spiel.

Wofür steht Wi-Fi?

Als die ersten 802.11-kompatiblen Geräte auf den Markt kamen, gründeten große Gerätehersteller und Netzwerkunternehmen wie 3Com, Lucent und Nokia die Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA). Wenig später wurde daraus nach einem Rebranding die Wi-Fi-Alliance. Das Ziel war es dabei, sicherzustellen, dass alle Geräte untereinander kompatibel sind. Im Jahr 2000 beschloss die Gruppe, ein einheitliches Branding für Kompatibilität zu schaffen.

Im Laufe der Jahre gab es einige Kontroversen über die Frage, ob Wi-Fi die Abkürzung für Wireless Fidelity ist. Laut Phil Belanger, ein Gründungsmitglied der Wi-Fi Alliance, der das Auswahlverfahren leitete, wurde ein Unternehmen namens Interbrand mit der Markenentwicklung beauftragt. Letztlich entschied man sich demnach für Wi-Fi, weil die Nomenklatur an eine HiFi-Anlage erinnerte. Eine tiefere Bedeutung gibt es nicht. Belanger zufolge wollte einige WECA-Mitglieder eine Zeit lang den Slogan "The Standard for Wireless Fidelity" forcieren - zu diesem Zeitpunkt sei die Entscheidung für Wi-Fi allerdings längst gefallen gewesen.

Im April 2000 kündigte der Zusammenschluss die erste Reihe von Wi-Fi-zertifizierten Produkten an, beginnend mit IEEE 802.11b. Mit der zunehmenden Verbreitung der Technologie auf Millionen von Geräten wurde der Begriff Wi-Fi immer mehr zum Synonym für die allgemeine Wireless-LAN-Technologie - statt wie gedacht für die Interoperabilitäts-Zertifizierung.

Heute sind laut der Wi-Fi Alliance weltweit mehr als 15 Milliarden Wi-Fi-Produkte im Einsatz. Tatsächlich ist die Marke Wi-Fi so stark mit den 802.11-Standards verbunden, dass das IEEE begonnen hat, sie in seiner eigenen Versionierung der zugrundeliegenden Standards zu verwenden. So wird zum Beispiel Technologie, die mit 802.11ax konform ist, als Wi-Fi 6 bezeichnet.

Wie funktioniert Wi-Fi?

Wi-Fi funktioniert im Grunde nach demselben Prinzip wie Radio oder Fernsehen über Antenne: Wi-Fi-Geräte senden Funkwellen zueinander, aber anstatt analoge Audio- oder Videodaten zu übertragen, kodieren diese Wellen digital Netzwerkpakete, die dem Internetprotokoll entsprechen (genau wie die, die über kabelgebundene Ethernet-Verbindungen gesendet werden). Die Art und Weise wie diese Informationen von den verschiedenen Geräten kodiert und dekodiert werden, ist äußerst komplex und wurde in den letzten zwei Jahrzehnten durch Techniken wie Beamforming verfeinert. Primäres Ziel ist es dabei, Daten schneller und mit weniger Energieaufwand über größere Entfernungen zu übertragen.

Zu den grundlegenden Komponenten eines Wi-Fi-Netzwerks gehören:

• Ein Router, der den Datenverkehr zwischen den Geräten im Netzwerk verwaltet.

• Ein Wireless Access Point, der die Funkverbindung zwischen dem Router und den lokalen Wireless-Geräten herstellt.

• Ein Modem, das das lokale Netz mit dem Internet verbindet. Das ist für ein funktionierendes Wi-Fi-Netzwerk nicht zwingend erforderlich. Ohne Modem können die Geräte im Netzwerk allerdings nur miteinander kommunizieren und nicht mit der Außenwelt.

Heimanwender erhalten diese drei Komponenten für gewöhnlich in Form einer Box, die sie von ihrem Internet Service Provider (ISP) erhalten. Wenn Sie einen größeren Bereich abdecken möchten, können Sie Wireless Extender einsetzen, die das Netzwerksignal mit einem Echo versehen, um weiter entfernte Teile von Haus oder Büro zu erreichen. Bei fortschrittlicheren Installationen, insbesondere in professionellen Umgebungen, kann ein Mesh-Netzwerk eingesetzt werden, bei dem mehrere Extender koordiniert werden, um eine optimale Abdeckung zu gewährleisten. Wichtig ist dabei: Wi-Fi allein reicht nicht aus, um online gehen zu können. Dafür ist ein Modem nötig, das sich auf verschiedene Art und Weise mit dem Internet verbinden lässt. Die heutzutage gängigsten Methoden: Kabel oder Glasfaser.

Unabhängig davon, wie Sie die Verbindung herstellen, spielt der Router die Hauptrolle bei der Vermittlung zwischen allen Geräten in Ihrem lokalen Netzwerk und dem Internet. Auch wenn Sie viele Geräte haben, teilen sie alle sich aus der Sicht der Außenwelt eine öffentliche IP-Adresse. Es ist die Aufgabe des Routers, jeden eingehenden Netzwerkverkehr an das richtige Gerät im internen Netzwerk zu senden.

Wi-Fi-Verbindungen absichern

Mit der zunehmenden Beliebtheit von Wi-Fi wuchs auch die Attraktivität der Technologie für kriminelle Hacker und andere böswillige Akteure. Anfangs waren die meisten Wi-Fi-Netzwerke offen, Daten wurden ungesichert übertragen. Das stellte insbesondere für Unternehmen ein Problem dar.

Die Wi-Fi Alliance reagierte darauf, indem sie dem Standard verschiedene Sicherheitsprotokolle mit dem Namen Wi-Fi Protected Access (WPA) angedeihen ließ. Das aktuelle Wi-Fi Sicherheitsprotokoll ist WPA 3.

Mit Wi-Fi 7 in die Zukunft

Ein weiterer Grund für den Erfolg der Technologie ist die exponentielle Zunahme von Geräten, in denen Wi-Fi installiert werden kann - darunter Haushalts- und TV-Geräte, Videospielkonsolen und Smartwatches, um nur einige zu nennen. Das Wachstum des Internet of Things (IoT) wurde durch die niedrigen Kosten, die hohe Performance und die Zuverlässigkeit von Wi-Fi-Netzwerken erst ermöglicht.

Mehr als zwanzig Jahre nach seiner Einführung, wächst Wi-Fi weiter: Derzeit arbeitet die Wi-Fi Alliance an Wi-Fi 7 - der Standard wird 2024 erwartet. Dank größerer Kanäle, verbesserter quadratischer Amplitudenmodulation und dem Betrieb mit mehreren Zugangspunkten verspricht der neue Standard eine radikale Steigerung in Sachen Datengeschwindigkeit und -durchsatz.

Die theoretische Höchstgeschwindigkeit von Wi-Fi 7 liegt bei atemberaubenden 46 Gbit/s - aber selbst eine reale Leistung von 6 Gbit/s wäre schneller als Gigabit-Ethernet. Wi-Fi hat die kabelgebundene Vernetzung für die meisten alltäglichen Zwecke bereits ersetzt - und bei diesen Geschwindigkeiten könnte es Ethernet künftig vollständig verdrängen, sogar für Zwecke mit hohem Datenverkehr wie die Verbindung zu Cloud-Diensten.

Dieser Beitrag basiert auf einem Artikel unserer US-Schwesterpublikation Network World.