Wi-Fi-Lösungen

Wi-Fi 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 Wi-Fi-fähige Geräte im Einsatz.

Wi-Fi Übersicht

As new wireless standards—IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6) and its extension, Wi-Fi 6E—move into the mainstream to support faster connections for many more devices at once, the number of wireless devices will continue to grow.

Wi-Fi ist die Bezeichnung für die drahtlosen IEEE 802.11-Protokolle, die erstmals 1997 eingeführt wurden. Sie geben an, was erforderlich ist, um WLAN-Netzwerke zu implementieren und Endgeräte mit ihnen zu verbinden. Die Technologie nutzt die ungenutzten Frequenzen im UHF-Band sowie die nicht lizenzierten Bänder 900 MHz, 2,4 GHz, 5 GHz und 60 GHz. (In the United States, the 6 GHz band was recently added to the list of unlicensed bands as part of WiFi 6E.) Each band utilizes different IEEE 802.11 technology for a unique purpose.

Im Laufe der Jahre hat sich der Standard IEEE 802.11 durch die Veröffentlichung von Updates ständig verbessert. Jede Generation zeichnet sich durch höhere Geschwindigkeiten, geringere Latenzzeiten und bessere Benutzerfreundlichkeit aus.


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  • Entwicklung der Wireless-Technologie
  • PoE-Switch
  • Zone Box
  • Aggregate Switch
  • Access Points
  • Herausforderungen
  • Betrachtungen
Wi-Fi wurde 1997 mit Datengeschwindigkeiten von 2 Mb/s in den nicht lizenzierten 2,4-GHz- und 5-GHz-Bändern eingeführt. Damals wurde das IEEE 802.11-Gremium 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 nutzten, waren Weiterentwicklungen des Wi-Fi erforderlich. Anfangs waren zusätzliche Funktionen und eine größere Reichweite erforderlich, um höhere Geschwindigkeiten und neue Modulationsverfahren (wie orthogonales Frequenzmultiplexing [OFDM]) zu unterstützen.

Mit zunehmender Nutzung des unlizenzierten Frequenzbandes wurde der Durchsatz langsamer, so dass eine höhere Effizienz der Sender-Empfänger-Kommunikation (Multiple-Input Multiple-Output [MIMO]) und eine stärkere Nutzung des 5-GHz-Bandes erforderlich wurden. Die Entwicklung lässt sich am besten am Design von WLAN-Routern ablesen. Die Liste der unterstützten Technologien begann mit IEEE 802.11a und 802.11b und umfasst nun 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 Anlagen und Geräten, die mit diesen Technologien kompatibel sind.

Vor kurzem wurde in den USA ein neues, nicht lizenziertes Spektrum im 6-GHz-Band eröffnet. Dieses Band ist viermal so groß wie das in den 2,4- und 5-GHz-Bändern zusammen. Mit diesem neuen Band wird bezweckt, dass IEEE 802.11ax in einem nicht überlasteten Frequenzband arbeiten kann, ohne dass eine Abwärtskompatibilität mit früheren Technologien erforderlich ist. Der Standard, der 6 GHz umfasst, wird "Wi-Fi 6E" heißen (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 überall dabei: ein Smartphone, ein Tablet und eine Smartwatch. Diese verbinden sich alle mit einem Netzwerk, sobald diese Person ein Gebäude betritt oder auch dann, wenn sie sich außerhalb des Gebäudes aufhält. 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, überholen die aktiven Nutzer von WLANs 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 Performance in Echtzeit anzupassen.

Diese Zunahme an Netzwerkbenutzern 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 um Anwendungen mit niedrigen Datenraten bei großer Reichweite und hohen Datenraten bei kurzer Reichweite zu unterstützen.

Im Jahr 2014 wurde Konnektivität über große Reichweiten 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 nicht lizenzierten 915-MHz-Band. Diese beiden Technologien bieten WLAN-Konnektivität mit einem Durchsatz von mehreren hundert Megabit bei einer Reichweite von bis zu 1 km.

Im Jahr 2016 wurde der 60-GHz-Bereich um Konnektivität für kurze Reichweiten und hohen Datendurchsatz erweitert. IEEE 802.11ad (WiGig) erreichte einen Durchsatz von 6,7 Gb/s. Verbesserungen dieser Technologie wurden in IEEE 802.11ay (Next-Generation oder NG) aufgenommen, wodurch ein Datendurchsatz von bis zu 20 Gb/s erreicht und die 802.11ad-Technologie abgelöst wurde.

Die Zukunft von Wi-Fi wird die Nutzung von WLANs im 2,4-GHz- und 5-GHz-Band für einen extrem hohen Durchsatz (EHT) um 25 Gb/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 eingesetzte 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 sich an einem zentralen Ort auf jeder Etage in einem Telekommunikationsraum (TR) befinden und wird als Zwischenverteilerrahmen (Intermediate Distribution Frame, IDF) beschrieben, der das Kabel mit einzelnen

WAP, die über die gesamte Decke verteilt sind. Alternativ können auch kleinere PoE-Switches (in der Regel mit 8 Anschlüssen) über die gesamte Decke verteilt werden. Der PoE-Switch ist die letzte Kabelverbindung für Strom und Daten zu WLAN-Zugangspunkten. Die maximale Reichweite der Kupferverkabelung von einem PoE-Switch beträgt 100 m, basierend auf der Höchstlänge, die gemäß TIA zulässig ist. Die maximale Leistung des PoE-Switches wird durch die Art der Leistung, die der Switch bereitstellen kann, und die vom WAP benötigte Leistung bestimmt. Zur Maximierung der Strom- und Datenübertragung wird eine Verkabelung der Kategorie 6A dringend empfohlen.

 

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

 

Um die Installation einer strukturierten Verkabelung in der Decke zu unterstützen, können Zone Boxes für die Deckeninfrastruktur der Netzverkabelung verwendet werden. Die Deckeninfrastruktur der Netzverkabelung besteht aus horizontalen Leitungen, die zu Zone Boxes gezogen werden. Innerhalb dieser Zone Boxes befinden sich Panels mit entweder bestückten REVConnect-Buchsen oder Kopplern.

 

Baugruppen werden von diesen Zone Box-Panels zu den Wireless Access Points bereitgestellt. Die Erstinstallation kann mit vorkonfektionierten Kabeln noch schneller durchgeführt werden. Da Verlagerungen, Ergänzungen und Änderungen (im Fachjargon: Moves, Adds and Changes; MACs) häufig vorkommen, wenn sich der Bedarf innerhalb des Smart Buildings ändert, müsste nur die Baugruppe von der Zone Box 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 erreichen auch bei größeren Reichweiten eine höhere Datenrate als die Kupferverkabelung, für die eine Multi-Mode-Glasfaserverkabelung erforderlich ist.

 

Die Netzverkabelungsdeckeninfrastruktur kann durch eine traditionelle Methodik unterstützt werden, während ein Arbeitsbereichsauslass mit einer Buchse mit einem Patch an den WAP angeschlossen ist

Die Verkabelung zum Anschluss von Daten und Strom an den WAP im Smart Building ist an die Decke gewandert. Der Luftdurchlass in der Decke ist normalerweise ein Bereich, der mit dem Luftschacht des Gebäudes verbunden ist. Aus diesem Grund müssen wir darauf achten, dass die Verkabelung und die Komponenten, die an den WAP angeschlossen werden, für Luftschächte geeignet sind. Für die Verkabelung muss es CMP-zertifiziert sein und für Komponenten muss es UL 2043 bewertet sein. Eine neuere Methodik ist möglich, während die horizontale Verkabelung (von der Zone Box oder IDF) zu einem Stecker (oder Flex-Plug) terminiert und direkt mit dem WAP verbunden wird. Beide Methoden entsprechen den Standards, und es liegt im Ermessen des Systementwicklers, welche Methode er verwendet.

Bei der Bereitstellung von WLAN gibt es mehrere Herausforderungen. Störungen können die Geschwindigkeit beeinträchtigen, zu Ausfallzeiten führen und die Leistung der angeschlossenen Geräte beeinträchtigen. Die Ursache für Störungen können externe Faktoren sein, aber auch eine schlecht konzipierte und/oder hergestellte Verkabelungsinfrastruktur. Obwohl es sich bei Wi-Fi um eine drahtlose Technologie handelt, spielt die Kabelinfrastruktur eine entscheidende Rolle für die erfolgreiche Bereitstellung drahtloser Netzwerke. Wenn die Verkabelungsinfrastruktur nicht richtig funktioniert, kann es dazu kommen, dass die WiFi-Leistung beeinträchtigt ist, die Verbindung unerwartet hergestellt oder unterbrochen wird oder ganz ausfällt.

Wi-Fi-Anwendungen stehen vor zusätzlichen Herausforderungen. 


HF-Interferenzgeräusche
treten in einer Vielzahl von Umgebungen auf – sei es in einer Industrieanlage oder in einer Büroumgebung mit Leuchtstofflampen, Stromkabeln oder mehreren Kabeln in unmittelbarer Nähe, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten). Solche Störungen können die Leistung von drahtlosen Kabeln und Verbindungen, die Datenübertragung und den Datenverkehr im Netzwerk beeinträchtigen. Kabel der niedrigeren Kategorien sind nicht darauf ausgelegt, diese externen Störungen zu minimieren (z. B. Cat 5e). Die Cat 6A-Verkabelung ist das einzige Kabel, das entwickelt wurde, um externe Geräusche ohne Minderungstechniken zu reduzieren, da es die vollständige Implementierung (100 m-Kanäle in Anwendungen mit hoher Dichte) von Multi-Gigabit-Wi-Fi- und Ethernet-Uplinks von 1 bis 10G unterstützt.

Das Belden REVConnect® 10GXW System bietet eine hervorragende Balance mit überlegenen TCL- und ELTCTL-Werten, was zu einer überlegenen Störfestigkeit führt, die für die Optimierung der Leistung drahtloser Netzwerke in Gebäuden entscheidend ist. Mit anderen Worten: Datensignale erreichen Endgeräte ohne Zuverlässigkeitsprobleme wie langsame Geschwindigkeiten oder Ausfallzeiten.


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

Power over Ethernet (PoE) überträgt Daten und Strom über ein Standard-Ethernet-Kabel. Dabei handelt es sich um eine Verkabelungstechnologie, mit der Sie Geräte an jedem beliebigen Ort bereitstellenkönnen - auch weit entfernt von Steckdosen. Außerdem erhält jedes angeschlossene Gerät eine eigene IP-Adresse, über die es individuell verwaltet und gesteuert werden kann.

Beim Vergleich von Verkabelungsoptionen für Wi-Fi-Anwendungen ist das Cat 6A-Kabel die beste Option. Es arbeitet mit Frequenzen von bis zu 500 MHz (doppelt so hoch wie bei Cat 6) und bietet die effizienteste Stromversorgung mit minimaler Verschwendung. 

Wärmeentwicklung
Da bei den meisten Wi-Fi-Anwendungen Strom über ein Ethernet-Kabel transportiert wird, kann zusätzliche Wärme entstehen. Wenn Kabel gebündelt werden, kommt es zu einem noch größeren Wärmestau, der sich negativ auf die Leistung der Kabel auswirkt. Das 10GXS Cat 6A-Kabel von Belden kann problemlos mit zusätzlicher Wärme umgehen und gleichzeitig die volle Leistung von 100 m beibehalten. 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.)

Direct Connect (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 klassischen Netzwerkverbindungsmethoden erfordert. Die MPTL-Topologie (Modular Plug Terminated Link), die wir auch gerne als "Direct Connect" bezeichnen, ermöglicht es, horizontale Kabel an einem Ende mit einem RJ45-Stecker abzuschließen und direkt an ein Gerätanzuschließen. Dies vereinfacht die Installationszeit und -kosten, erhöht die Sicherheit, schafft ein saubereres Endprodukt und unterstützt die Anwendung in Luftschächten.

Supporting MPTL topology, REVConnect Connectivity products use a single termination process for every application offering a complete connectivity solution for Cat 5e, 6 and 6A shielded and unshielded cable, allowing you to switch from a jack to a plug—or vice versa—without having to re-terminate.

Konnektivität mit Tauglichkeit für Luftschächte
Da viele dieser Geräte oberhalb der Decke angeschlossen werden, müssen die hier verbauten Steckdosen, Buchsen und Verbindungskabel für den Einsatz in Luftschächten geeignet sein. Die REVConnect-Konnektivitätssysteme von Belden sind nach UL 2043 für Luftschächte zugelassen und geben Ihnen die Gewissheit, dass Sie unabhängig vom Standort des Geräts eine sichere Konnektivität nutzen.

So etwas wie ein "rein drahtloses" Netzwerk gibt es nicht. Die Wi-Fi-Infrastruktur muss mit einem leistungsstarken, sicheren kabelgebundenen Netz verbunden sein. Wireless erfordert eine bessere Verkabelung, da jedem drahtlosen System eine kabelgebundene Infrastruktur zugrunde liegt, die neue Wireless-Technologien und Wireless Access Points, Small Cells und andere Endgeräte unterstützen muss.  Ein drahtloses Unternehmensnetz ist nur so gut wie seine Verkabelungsinfrastruktur (Schicht 0). Mit der zunehmenden Installation von Access Points und Small Cells zur Verbesserung der Funkabdeckung wird auch der Umfang der zur Unterstützung der erhöhten Netzkapazität erforderlichen Trassenverkabelung zunehmen. 

Wie können Sie entscheiden, welche Art von Verkabelungssystemfundament Sie benötigen, um Bedenken hinsichtlich Ausfallzeiten, fleckigen Verbindungen oder unzuverlässiger drahtloser Dienste zu vermeiden?

Berücksichtigen Sie Folgendes:

Wird das System neue drahtlose Technologien und drahtlose Zugangspunkte (insbesondere 802.11ac Wave 2 & Wi-Fi 6-Geräte) unterstützen?

Wireless Access Points 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.

What will happen if wireless connectivity goes down due to a cable or connectivity issue—or if a network-connected security system fails?

Most wireless applications can afford very little—if any—downtime requiring cable & connectivity to ensure 24/7 reliability.

Handelt es sich um eine PoE-Anwendung? (Unterstützt das System stromhungrige Geräte wie Sicherheitskameras, Zugangskontrolle und Gebäudesensoren?)

PoE benötigt eine symmetrische 4-paarige Twisted-Pair-Verkabelung der Kategorie 6A aufgrund ihrer Fähigkeit, den Widerstand und die Energieverschwendung zu reduzieren.