Von Wi-Fi 4 bis Wi-Fi 8: Wie Wi-Fi zur IoT-Technologie wird
Ein neuer Übersichtsartikel im „International Journal of Leading Research Publication“ (IJLRP) zeichnet die Entwicklung von Wi-Fi von Wi-Fi 4 bis Wi-Fi 7 nach und beleuchtet deren Auswirkungen auf die IoT-Konnektivität. Der Artikel befasst sich zudem mit Wi-Fi HaLow für Anwendungen mit großer Reichweite und geringem Stromverbrauch und wirft einen Blick auf Wi-Fi 8, bei dem voraussichtlich die Zuverlässigkeit und nicht die Spitzengeschwindigkeit zum zentralen Entwicklungsziel werden wird.
Wi-Fi war ursprünglich für Laptops, Smartphones und Hochgeschwindigkeitsverbindungen für Endverbraucher optimiert. Doch mit der steigenden Anzahl vernetzter Geräte haben sich die Anforderungen gewandelt.
Der Überblick von Shirin Bahar, Senior Systems Engineer bei CommScope, untersucht, wie sich die IEEE 802.11-Familie von Wi-Fi 4 bis hin zu Wi-Fi 7 entwickelt hat und welchen Beitrag jede Generation zur Konnektivität im Internet der Dinge leistet. Der Schwerpunkt liegt auf den für das IoT besonders wichtigen Mechanismen, darunter OFDMA, Target Wake Time, das 6-GHz-Frequenzspektrum, Multi-Link-Betrieb, Wi-Fi HaLow und WPA3-Sicherheit.
Modernes Wi-Fi wird zunehmend nicht nur durch das Streben nach höheren Spitzendatenraten geprägt, sondern auch durch die Anforderungen dichter Geräteumgebungen, batteriebetriebener Sensoren, zeitkritischer Anwendungen und verteilter IoT-Systeme.
Wi-Fi 6 hat die Voraussetzungen für dichte IoT-Umgebungen verändert
Wi-Fi 4 und Wi-Fi 5 haben in erster Linie die Bandbreite und Kapazität erhöht. Ihr Beitrag zum IoT war wichtig, aber indirekt.
Der entscheidende Wandel erfolgte mit Wi-Fi 6 auf Basis von IEEE 802.11ax.
Zwei Technologien sind für das IoT besonders wichtig: Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (OFDMA) und Target Wake Time (TWT).
OFDMA unterteilt einen Funkkanal in kleinere Ressourceneinheiten, sodass mehrere Geräte innerhalb derselben Übertragung kommunizieren können. Dies ist besonders relevant für IoT-Umgebungen, in denen eine große Anzahl von Sensoren kleine, häufige Pakete sendet.
TWT löst ein weiteres kritisches Problem: die Akkulaufzeit. Geräte können mit dem Access Point festgelegte Aktivierungs- und Ruhephasen vereinbaren, anstatt ständig zu aktivieren, um auf Netzwerkverkehr zu warten. Dies kann den Stromverbrauch erheblich senken und zudem eine besser vorhersehbare Kommunikation ermöglichen.
Wi-Fi 6E erweitert den Zugang auf das 6-GHz-Band, wodurch zusätzliches Frequenzspektrum mit weniger Interferenzen durch ältere Technologien zur Verfügung steht und die Technologie für Umgebungen mit hoher Gerätedichte und latenzempfindlichen Anwendungen attraktiver wird.
Wi-Fi 7 sorgt für Zuverlässigkeit bei Mehrfachverbindungen
Mit Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be) verlagert sich der Fokus weiter in Richtung vorhersehbarer und reaktionsschneller Konnektivität.
Sein charakteristisches Merkmal ist der Multi-Link-Betrieb (MLO). Anstatt sich auf ein einziges Frequenzband zu verlassen, können kompatible Geräte Verbindungen im 2,4-, 5- und 6-GHz-Band gemeinsam nutzen.
Dadurch lässt sich die Bandbreite erhöhen, doch das Whitepaper hebt einen weiteren wichtigen Vorteil für das IoT hervor: die Zuverlässigkeit. Der Datenverkehr kann auf ein störungsfreieres Frequenzband verlagert oder über mehrere Verbindungen verteilt werden, was dazu beiträgt, Paketverluste und Latenzspitzen zu reduzieren.
Diese Fähigkeiten sind besonders relevant für aufkommende Anwendungen wie industrielle Steuerung, Augmented-Reality-Tools und Edge-AI-Inferenz, bei denen eine vorhersehbare Konnektivität wichtiger sein kann als die theoretische Spitzengeschwindigkeit.
Wi-Fi HaLow erweitert Wi-Fi über das Gebäude hinaus
Nicht jede IoT-Anwendung benötigt einen Gigabit-Durchsatz.
Für Sensoren, die Landwirtschaft, die industrielle Überwachung und die Versorgungswirtschaft können Reichweite und Energieeffizienz eine größere Rolle spielen. Hier kommt Wi-Fi HaLow, basierend auf IEEE 802.11ah, ins Spiel.
HaLow arbeitet im Sub-1-GHz-Frequenzbereich und bietet dadurch eine bessere Ausbreitung und Wanddurchdringung als herkömmliches WLAN bei 2,4 oder 5 GHz. Unter geeigneten Bedingungen kann die Technologie eine Reichweite von etwa einem Kilometer erzielen und dabei eine große Anzahl von Endgeräten unterstützen.
Der Bericht ordnet Wi-Fi HaLow zwischen traditionellem Kurzstrecken-Wi-Fi und Low-Power-Wide-Area-Technologien ein. Zu den Anwendungsbereichen zählen intelligente Landwirtschaft, die Überwachung von Versorgungsunternehmen, das industrielle IoT, Logistik sowie Campus- oder Smart-Home-Netzwerke mit erweiterter Reichweite.
Wi-Fi HaLow: Mehr Reichweite als Wi-Fi und 1.000-mal mehr Daten als LoRaWAN
Wi-Fi HaLow ergänzt bestehende WLAN-Technologien durch eine Kombination aus großer Reichweite, hohem Datendurchsatz und geringem Stromverbrauch und eröffnet dadurch neue Möglichkeiten für leistungsfähige IoT-Anwendungen.
Sicherheit entwickelt sich parallel zur Konnektivität
Die Weiterentwicklung von Wi-Fi beschränkt sich nicht nur auf die Funkleistung.
Der Übergang von WPA2 zu WPA3 hat die Authentifizierung und Verschlüsselung gestärkt, während Wi-Fi Easy Connect eingeführt wurde, um die Einbindung von Geräten ohne Display oder Tastatur zu vereinfachen.
Dies ist besonders relevant für das IoT, wo möglicherweise Tausende von Geräten mit begrenzten Ressourcen sicher in Betrieb genommen und verwaltet werden müssen.
Die Herausforderung besteht weiterhin darin, dass viele kostengünstige Geräte nicht immer die neuesten Sicherheitsmechanismen nutzen, was bedeutet, dass das tatsächliche Sicherheitsniveau eines Netzwerks nach wie vor vom schwächsten Endpunkt abhängen kann.
Wi-Fi 8 könnte Zuverlässigkeit zum Hauptmerkmal machen
Der nächste große Schritt nimmt bereits Gestalt an.
Wi-Fi 8, basierend auf IEEE 802.11bn, wird mit dem Schwerpunkt „Ultra High Reliability“ entwickelt. Anstatt sich in erster Linie auf eine weitere Steigerung des Spitzendurchsatzes zu konzentrieren, ist das Ziel eine zuverlässigere Konnektivität mit geringen Schwankungen.
Für zeitkritische IoT-Anwendungen könnte dies wichtiger sein als ein weiterer Geschwindigkeitsrekord.
Der Bericht identifiziert Energieverbrauch, Koexistenz und Interoperabilität als anhaltende Herausforderungen. Das überlastete 2,4-GHz-Band muss neben Wi-Fi auch Technologien wie Bluetooth, Zigbee und Thread aufnehmen, während viele IoT-Umgebungen den gemeinsamen Einsatz mehrerer verschiedener Funktechnologien erfordern.
WLAN spezialisiert sich zunehmend auf das IoT
Für das IoT geht es bei der Weiterentwicklung von WLAN zunehmend darum, die Konnektivitätseigenschaften an die jeweilige Anwendung anzupassen, anstatt lediglich die Geschwindigkeit zu maximieren.
Wi-Fi 6 und 6E verbessern die Effizienz, die Gerätedichte und das Energiemanagement. Wi-Fi 7 bietet den Multi-Link-Betrieb für eine zuverlässigere und reaktionsschnellere Konnektivität, während Wi-Fi HaLow das Wi-Fi-Ökosystem auf Anwendungen mit großer Reichweite und geringem Stromverbrauch ausweitet. Wi-Fi 8 wird diese Entwicklung voraussichtlich weiter vorantreiben, indem es ultrahohe Zuverlässigkeit zu einem zentralen Designziel macht.
Dadurch entsteht ein breiteres Instrumentarium für IoT-Anwendungen. Ein batteriebetriebener Sensor, ein industrielles Steuerungssystem, eine Edge-AI-Anwendung und ein Überwachungsgerät mit großer Reichweite stellen grundlegend unterschiedliche Anforderungen an die Konnektivität.
Die entscheidende Frage lautet daher nicht mehr nur, wie schnell WLAN werden kann, sondern wie effektiv es für jede IoT-Anwendung ein Gleichgewicht zwischen Reichweite, Stromverbrauch, Gerätedichte, Latenz, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Interoperabilität herstellen kann.
Quelle: Shirin Bahar, „A Review of Wi-Fi Evolution from Wi-Fi 4 to Wi-Fi 7 and Its Implications for Internet of Things Connectivity“, International Journal of Leading Research Publication, Band 7, Ausgabe 8, August 2026.
Lesen Sie den vollständigen Artikel im „International Journal of Leading Research Publication“: https://doi.org/10.70528/IJLRP.v7.i8.2321