Die Freuden des Äthers
Per Luftlinie durch den Datenhimmel
Ein Grundkurs für angehende Piloten & interessierte Fluggäste

von Michaela Bociurko (Ausgabe 05/2, Oktober 2005)

 

Kasten: Hotspots - eine kleine Auswahl
Kasten: Übersicht aller IEEE-802.11-Standards

 

Glücklich grinsende, sich verrenkende Menschen, die mit ihrem Laptop in der Hand durch die eigenen vier Wände tanzen, oder Lokalbesucher, die dem Kellner via Notebook ein eMail schicken: Provider überhäufen uns mit Werbespots, in denen sie ihren potentiellen Kunden gleichzeitige Mobilität und Konnektivität mittels ihrer angepriesenen Wireless-Technologien versprechen. Drahtlos ist "in" - kaum ein anderer Technologiebereich konnte in den letzten Jahren derartige Zuwächse verzeichnen. Auch im privaten Bereich wagt eine immer größere Klientel den Schritt in die (Kabel-)Freiheit. Internetzugang, eMail abrufen über Notebook, Handy, PDA, daheim oder unterwegs, in Lokalen, am Flughafen, in Hotels, mittels WLAN, UMTS, GPRS, Hotspots, ...

Für manch einen endet der gedankliche Ausflug in den Äther allerdings alsbald im schwer überschaubaren Dschungel der Begriffe, Kürzel und Standards. Im Folgenden wollen wir deshalb Wagemutige einladen, uns auf einer luftigen Expedition quer durch das weite drahtlose Terrain zu begleiten. Ziel dieses Rundflugs ist es, nicht "technisch abzuheben", sondern vielmehr interessierten Laien einen groben Überblick über die gängigen Wireless-Technologien zu vermitteln.

Wie alles begann...

Nur Schall und Rauch?

Das Prinzip von drahtloser Telekommunikation ist keineswegs so neu wie es auf den ersten Blick erscheint. Schon früh entwickelte der Mensch Methoden, um sich über die äußerst begrenzte Reichweite seiner "natürlichen" Kommunikationsinstrumentarien (Laute, Gestikulation) hinwegzusetzen. Informationen wurden mithilfe verschiedenster Transportmedien, wie etwa Schall (Trommeln, Hörner, ...) oder Licht (Leuchtfeuer, Spiegel, ...) übermittelt. So berichtet etwa der griechische Dichter Aischylos in seinem Drama Agamemnon, dass der Fall der Stadt Troja mittels Lichtsignalen nach Argos gemeldet wurde. Auch Rauchzeichen wurden in vorchristlicher Zeit dazu verwendet, sich über weite Strecken miteinander zu verständigen. Im Römischen Reich bestand um 150 v. Chr. bereits ein Rauchtelegrafennetz von über 4500 km Ausdehnung.

"New Wave"

Bezüglich der folgenden (fast) 2 Jahrtausende ist man jedoch versucht zu konstatieren, dass sie in Bezug auf drahtlose Kommunikation technisch nur wenig Innovatives gebaren. So richtig zu "funken" begann es eigentlich erst vor etwa 200 Jahren, als sich aufgrund neuer Erkenntnisse auf dem Gebiet der Elektromagnetik erste Lichtstreifen am Horizont abzeichneten. Nach theoretischer Pionierarbeit von Michael Faraday (demonstrierte im Jahr 1831 elektromagnetische Induktion) und James Clerk Maxwell (formulierte 1862 seine grundlegende Theorie über den Zusammenhang und die Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischen Feldern und elektrischen Ladungen und Strömen, begründete die Feldphysik) konnte Heinrich Hertz schließlich 1886 die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen durch den Raum demonstrieren - eine Entdeckung, die das physikalische Fundament künftiger Funktechniken bilden sollte. Die praktische Umsetzung dieser Erkenntnisse gelang schließlich dem Physiker Guglielmo Marconi, der 1899 die erste drahtlose Verbindung über den Ärmelkanal errichtete.

Na - funkts?

Um mit Funkwellen Informationen zu übertragen, wird eine hochfrequente elektromagnetische Welle als "Träger" verwendet. Der Träger wird durch ein technisches Verfahren ("Modulationsverfahren"1)) mit einer Nachricht "beladen" und transportiert diese vom Sender zum Empfänger. Das elektromagnetische Spektrum beschreibt dabei die verschiedenen Arten elektromagnetischer Wellen, geordnet nach deren Wellenlänge bzw. deren Frequenz (gemessen in Hertz = Anzahl der Schwingungen pro Sekunde).2) Die Wellenlängen können einige Kilometer oder auch wenige billionstel Millimeter betragen. Jener Bereich des Spektrums, der für Funkübertragung genutzt wird, erstreckt sich etwa von 30 MHz bis 6 GHz, das sind Meter- bis Zentimeterwellen. Sichtbares Licht und UV-Strahlung sind elektromagnetische Wellen im noch höheren Frequenzbereich (siehe Abb. 1).

Abb. 1: Elektromagnetisches Spektrum (Ausschnitt)

Die Nutzung des Frequenzbandes wird durch behördliche Bestimmungen geregelt, welche zum Teil regional unterschiedlich sind. So sind beispielsweise einzelne Frequenzbereiche geschützt, weil diese für militärische Zwecke, Rettungsfunk oder Satellitennetze benötigt werden. Regional geregelt wird oft auch die erlaubte Sendeleistung für bestimmte Geräte. Zwecks effizienter Nutzung des Funkspektrums ist man jedoch von politischer und wirtschaftlicher Seite aus bemüht, diese Bestimmungen überregional so weit wie möglich zu harmonisieren.

Pauschal kann man zwischen mehreren gängigen Systemen zur drahtlosen Kommunikation unterscheiden (Rundfunk, Fernsehen, Kurzwellensender, ...), von denen wir drei Kategorien ein wenig näher betrachten wollen: Mobiltelefonie, Wireless Personal Area Networks (WPANs) und Wireless Local Area Networks (WLANs).

Mobiltelefonie

Diese Gruppe ist landläufig wohl die bekannteste, ist sie doch aus unserem täglichen Leben kaum mehr wegzudenken. Am Anfang dieser Entwicklung stand der analoge Mobilfunk (auch "erste Mobilfunkgeneration" genannt): Manche werden sich vielleicht noch an das B-, C- und D-Netz in Österreich erinnern. Das digitale Zeitalter im Sprachübertragungsverfahren wurde erst durch den GSM-Standard eingeläutet (Global System for Mobile Communications, die "zweite Generation der Mobiltelefonie"). Die ersten GSM-Netze wurden 1992 errichtet - in Österreich 2 Jahre später - und arbeiteten im Frequenzbereich um 900 MHz. Im Laufe der Zeit wurde die Technik ständig weiterentwickelt und zusätzliche Frequenzbereiche erschlossen. Im Grunde bot GSM eine sehr gute Übertragungsqualität, soweit es sich um Sprachdaten handelte. Als nicht so leistungsfähig erwies es sich jedoch in Bezug auf die boomenden Datendienste, welche bei den Mobilfunk-TeilnehmerInnen immer beliebter wurden.3)

Von der Telefonie zur Eier legenden Wollmilchsau

Um diesem Trend zu begegnen und schnellere Datendienste anzubieten, behalf man sich zunächst mit Erweiterungen. Der wohl bekannteste dieser neuen Standards war GPRS (General Packet Radio Service). Mit GPRS wurde erstmals ein paketorientierter Datendienst angeboten: GPRS überträgt Informationen nicht mehr als Ganzes, sondern - wie der Name schon andeutet - in einzelnen Datenpaketen. Jedes dieser Pakete ist "adressiert", d.h. es findet garantiert seinen Bestimmungsort, ganz gleich welchen Weg durch das Netz es nimmt.

Dieser Standard erwies sich jedoch mit seiner Übertragungsrate4) von maximal 53,6 kbit/s lediglich als Übergangslösung. Um den immer höheren Anforderungen im Bereich der Datendienste gerecht zu werden, bedurfte es einer neuen Mobilfunkgeneration - der mittlerweile dritten: UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) wurde im Vergleich zu seinen Vorgängern GSM und GPRS deutlich besser für Datenanwendungen ausgelegt. Aufgrund der hohen Übertragungsrate (realistisch sind gegenwärtig bis zu 384 kbit/s5)) können damit auch Bilder und Töne in Echtzeit empfangen und übertragen werden. Allerdings setzt diese Technologie ein neues Netzsystem mit entsprechenden Antennen voraus. In Österreich gibt es kein einheitliches UMTS-Netz; die diversen Betreiber investieren jeweils in den Ausbau ihres Netzes. Mittlerweile wurden aber einzelne Vorstöße unternommen, zwecks größtmöglicher UMTS-Netzabdeckung ein offenes UMTS-Netz zu schaffen.

Zellen ohne Gitter

Gemeinsam ist allen Mobilfunksystemen, dass sie auf denselben elementaren Komponenten aufbauen: einem Mobilfunktelefon und der Basisstation (im Volksmund auch als "Handymast" bezeichnet). Wählt beispielsweise ein Mobilfunkteilnehmer ein anderes Handy an, so nimmt er zuerst Verbindung mit der nächstgelegenen Basisstation auf, welche das Gespräch weiterleitet. Die Basisstation bildet das Zentrum einer so genannten Mobilfunkzelle, deren Durchmesser meistens mehrere Kilometer beträgt. Aus zahlreichen solchen Zellen setzt sich schließlich das Mobilfunknetz zusammen. In den meisten Fällen wird nur auf der Strecke zwischen Mobilfunktelefon und Basisstation via Funk übertragen. Der Rest der Übertragungsstrecke sind oft normale Telefonleitungen; lediglich in sehr entlegenen Gebieten, wo keine Kabelanbindung besteht, werden die Gespräche über Richtfunk geleitet.

Wechselbad der Gefühle

Wer diesen Exkurs nun in erster Linie mit Handys verbindet, dem sei verraten: UMTS findet nicht nur in Mobiltelefonen Anwendung, sondern kann auch für die drahtlose Anbindung von Notebooks an das Internet genutzt werden. Provider bieten für Laptops mit entsprechendem Steckplatz (PCMCIA-Karte Typ II) Funk-PC-Karten. Da UMTS allerdings noch nicht flächendeckend vorhanden ist (die Autorin kann hierzu aus eigener Erfahrung ein Klagelied anstimmen), muss man sich in schlechter ausgebauten Gebieten mit dem deutlich langsameren GPRS-Standard behelfen. Ermöglicht wird dies durch so genanntes Roaming - d.h. das Kommunikationsendgerät bzw. die Teilnehmeridentität wird auch in einem anderen als dem Heimat-Netzwerk genutzt. Hierzu ist erforderlich, dass die Betreiber der beiden Netzwerke ein Roaming-Abkommen getroffen sowie die erforderlichen Signalisierungs- und Datenverbindungen zwischen ihren Netzen geschaltet haben. Inzwischen gibt es bereits Funk-PC-Karten, die ein unterbrechungsfreies Wechseln zwischen GPRS- und UMTS-Netzen ermöglichen, sofern dies netzseitig unterstützt wird.

UMTS wurde in der Anfangszeit als der große Konkurrent von WLAN (siehe weiter unten) dargestellt. Zum Teil hat man aber bereits erkannt, dass sich die beiden Technologien durchaus ergänzen können. So sind etwa Funk-PC-Karten am Markt erhältlich, die die Vorteile von UMTS/GPRS (Dualmode) und WLAN vereinen. Der klare Vorteil: An ausgewiesenen Hotspots - z.B. auf Flughäfen - können die deutlich höheren Übertragungsraten von WLAN genutzt werden.6) Auch zahlreiche neue Handy-Modelle unterstützen bereits GSM, UMTS, Bluetooth und WLAN.

Wireless Personal Area Networks (WPANs)

Wie der Name bereits zum Ausdruck bringt, wurden WPANs für den unmittelbaren Umkreis einer Person entwickelt. Sie dienen im Allgemeinen dazu, kleine mobile Geräte innerhalb einer geringen Reichweite (einige Meter) drahtlos zu vernetzen. Typische Einsatzgebiete sind etwa die drahtlose Verbindung zwischen einem Headset oder einer Freisprecheinrichtung und einem Mobiltelefon, zwischen einer Maus oder Tastatur und der Rechnerperipherie oder zwischen Handy bzw. Handheld und PC. Die Ansprüche an ein solches Netzwerk sind relativ gering, auch bedarf es meist keiner aufwendigen Konfiguration.

Bei WPANs wird zwischen Übertragung mittels Funk (Bluetooth7)) oder mittels Infrarot (IrDA8)) unterschieden. Besaßen noch vor wenigen Jahren viele Geräte (Notebooks, Handys, PDAs, …) Infrarot-Hardware, so wurde diese indes weitgehend von Bluetooth verdrängt. Funk weist im Gegensatz zu Infrarot doch einige Vorteile auf - wie etwa eine größere Reichweite oder dass Sender und Empfänger innerhalb dieser Reichweite beliebig angeordnet sein können (es ist also keine Sichtverbindung erforderlich). Zudem kann Funk sowohl innerhalb als auch außerhalb von Gebäuden eingesetzt werden, da es im Gegensatz zu Infrarot auf Sonnen- bzw. Kunstlicht nicht störanfällig reagiert. Infrarot punktet allerdings klar in der Abhörsicherheit, und auch im Frequenzbereich unterliegt es keinen hoheitlichen Beschränkungen.

Wireless Local Area Networks (WLANs)

Bei einem WLAN handelt es sich um ein drahtloses lokales Netzwerk, das gegenüber dem zuvor beschriebenen WPAN eine deutlich größere Sendeleistung und Reichweite9) sowie höhere Datenübertragungsraten aufweist. WLAN-Systeme sind in der Regel modular aufgebaut. Welche Komponenten im Konkreten benötigt werden, hängt vom geplanten Betriebsmodus ab (siehe weiter unten). Die wichtigsten Bestandteile eines lokalen Funknetzes sind:

  • WLAN-Accesspoint
    Er ist die zentrale Komponente und fungiert als eine Art Brücke zwischen dem drahtlosen Netzwerk und dem drahtgebundenen LAN. Zudem bietet er in der Regel verschiedene Möglichkeiten, die Sicherheit im Netzwerk zu erhöhen.10)

  • WLAN-Router
    Sollen mehrere Geräte bzw. ganze Netze an einen gemeinsamen Internetzugang angebunden werden, benötigt man einen so genannten Router, welcher den ein- und ausgehenden Datenverkehr an die jeweils richtige Netzwerkadresse weiterleitet. Ein WLAN-Router verbindet quasi die Funktionalität eines Routers mit der eines Accesspoints und kann somit in Heimnetzen mit mehreren Endgeräten den Accesspoint ersetzen.

  • Wireless-Netzwerkkarte
    Jedes einzelne Gerät (sei es nun ein Notebook, ein Desktop-Rechner oder ein PDA), das an einem Funknetzwerk partizipieren soll, muss mit einer entsprechenden Wireless-Netzwerkkarte ausgestattet sein. Notebooks und PDAs werden beispielsweise mit einer PCMCIA- / PC-Card- / Compact Flash-Funknetzwerkkarte bestückt, die man einfach in einen entsprechenden freien Steckplatz einschiebt. Desktop-Rechner können mit einem Wireless-PCI-Adapter ausgerüstet werden. Eingebaut wird dieser ganz ähnlich wie eine Sound- oder Grafikkarte, indem man ihn in einen freien Steckplatz für PCI-Karten steckt (davon sind gewöhnlich mehrere vorhanden, sofern der PC nicht älter als 10 Jahre ist). Für PCs und Notebooks gleichermaßen eignen sich externe WLAN-USB-Adapter, die über einen USB-Anschluss mit dem Computer verbunden werden.

    Im Handel gibt es für WLAN-Einsteiger so genannte "Starter-Kits", das sind Pakete, die in der Regel einen Accesspoint (oder WLAN-Router) und eine Funknetzwerkkarte (z.B. eine PC-Card) beinhalten, meist beides von demselben Hersteller.

  • Antenne
    Bei Antennen kann man zwischen zwei Ausbreitungsmustern unterscheiden: omnidirektional und direktional. Accesspoints arbeiten üblicherweise omnidirektional, d.h. mit Rundumstrahlantennen, die - wie der Name schon vermuten lässt - kreisförmig (360 Grad) ausstrahlen. Alternativ gibt es direktionale Antennen, welche die Ausrichtung der Wellen in eine bestimmte Richtung ermöglichen. Bei einer größeren Winkelöffnung (beispielsweise 45, 60 oder 90 Grad) handelt es sich um Sektorantennen; wird nur ein sehr kleiner Winkel (5 - 10 Grad) ausgeleuchtet, spricht man von Richtantennen. Zweitere eignen sich in erster Linie für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und müssen entsprechend genau ausgerichtet werden. Durch diese Bündelung der Abstrahlung in eine Vorzugsrichtung (den so genannten Antennengewinn, der in dBi gemessen wird) kann eine größere Reichweite erzielt werden.

    Praktisch alle Komponenten eines Funknetzes verfügen über eingebaute Antennen. Um die Reichweite eines WLAN zu erhöhen, kann man sich mit einer zusätzlichen externen Antenne behelfen; leider bieten jedoch nicht alle Geräte einen entsprechenden Anschluss. Für Versierte besteht die Möglichkeit des Eigenbaus (Bauanleitungen finden Sie z.B. unter www.informationsarchiv.net/statisch/wlan/workshop-bauanleitung-antenne.html). Weitere praktische Tipps zur Erhöhung der WLAN-Reichweite gibt es unter dem URL www.techwriter.de/thema/wlan-rei.htm.

Betriebsmodi

Grundsätzlich lassen sich mit WLAN zwei verschiedene Betriebsmodi realisieren:

  • Ad-Hoc- oder Peer-to-Peer(P2P)-Modus
    Peer bezeichnet im Englischen einen "Gleichgestellten" bzw. "Ebenbürtigen". Bei einer P2P-Verbindung handelt es sich demnach um ein Netzwerk, in dem alle Rechner gleichberechtigt sind. Für eine Ad-Hoc-Verbindung wird keine zentrale Basisstation (Accesspoint) benötigt. Dieser Modus eignet sich zum Beispiel, um mit zwei Notebooks innerhalb der Sende- bzw. Empfangsreichweite ihrer Wireless-Netzwerkkarten ein temporäres drahtloses Netzwerk aufzubauen und Daten auszutauschen (siehe Abb. 2). Allerdings sind bei einem solchen Netzwerk nur maximal 3 Teilnehmer und eine relativ geringe Entfernung (bis ca. 30 Meter) möglich; zudem erweist sich die Konfiguration manchmal als kompliziert.
Abb. 2: Beispiel für den Betrieb eines WLAN im Ad-hoc-Modus
  • Infrastruktur-Modus
    Wer an die Errichtung eines heimischen WLANs denkt, wird vermutlich ein Netzwerk im Infrastruktur-Modus im Sinn haben. Anders als beim Ad-Hoc-Modus kommunizieren hier die Rechner nicht mehr direkt miteinander, der gesamte Funkverkehr wird vielmehr innerhalb des Netzwerks über eine zentrale Basisstation - den WLAN-Accesspoint oder WLAN-Router - geführt und gesteuert. Die Basisstation dient dabei als Bindeglied zwischen den Wireless-Komponenten und dem verkabelten LAN (siehe Abb. 3).
Abb. 3:Beispiel für den Betrieb eines

 

Die Einsatzgebiete für diesen Betriebsmodus sind breit gestreut, wobei die damit verbundene Flexibilität sicherlich das Hauptargument für die Errichtung eines solchen Funknetzes darstellt. Zwar muss auch die Basisstation irgendwo mit dem LAN verbunden werden, bei der Planung der Arbeitsplätze entfällt aber oft ein Großteil der Überlegungen. Als besonders nützlich erweist sich der Einsatz bei Raumsituationen, wo beispielsweise aufgrund der Bausubstanz (historisches/denkmalgeschütztes Gebäude) oder der räumlichen Gegebenheiten (Museum, Messehalle, ...) das Verlegen von Kabeln problematisch wäre.

Ein anderes praktisches Anwendungsszenario sind die so genannten "Hotspots", öffentlich verfügbare Accesspoints, die in vielen Hotels und Lokalen sowie auf Flug- und Bahnhöfen einen Internetzugang bereitstellen. Auch an der Universität Wien existieren zahlreiche WLANs, etwa in den Höfen des Universitätscampus Altes AKH (siehe dazu auch den Kasten Hotspots - eine kleine Auswahl).

Selbstverständlich sind auch im Infrastruktur-Modus die verfügbaren Ressourcen beschränkt. So kommt es ab einer Teilnehmerzahl von etwa 30 BenutzerInnen pro Accesspoint zu Performance-Problemen, und eine "Anhäufung" von Accesspoints kann zu Interferenzen führen. Beispielsweise ist es nicht möglich, den größten Hörsaal der Universität Wien (Audimax), welcher derzeit 826 Studierenden Platz bietet, vollständig mit drahtlosen Internetzugängen auszustatten, da die baulichen Gegebenheiten nicht mehr als vier Accesspoints erlauben - was wiederum maximal 120 Anschlüsse ergibt.

Hotspots - eine kleine Auswahl

  • www.univie.ac.at/ZID/pns-standorte/
    Liste aller Standorte (Hörsäle, Bibliotheken, ...), an denen der ZID Universitätsangehörigen im Rahmen der Public Network Services (PNS) einen Zugang zum Internet zur Verfügung stellt.

  • www.helge.at/wlan/
    Ein leerer Magen studiert bekanntlich nicht gerne. Hier finden Sie eine Liste kostenloser Hotspots in Kaffeehäusern und Restaurants in Wien.

  • www.wien.gv.at/ma14/pia/
    Auf den Seiten der Stadt Wien können Sie öffentliche WLAN-Standorte nach Bezirk bzw. Provider abfragen.

 

Standards: IEEE 802.11 & WiFi

Wer sich auch nur oberflächlich mit dem Thema WLAN auseinandersetzt, stolpert schnell über den IEEE 802.11-Standard. "IEEE 802.11" wird gern als Synonym für WLAN verwendet, bezeichnet aber eigentlich eine ganze Palette von WLAN-Standards (siehe Kasten Übersicht aller IEEE-802.11-Standards). Die populärsten Techniken sind hierbei die a-, b- und g-Erweiterungen des Originalstandards, welche im Folgenden kurz vorgestellt werden sollen. Zudem wurden bei späteren Standards Sicherheitsaspekte verbessert (z.B. 802.11i) bzw. diverse Serviceverbesserungen und Erweiterungen aufgenommen.

Der "Urvater" der Standard-Familie, 802.11, wurde im Jahr 1997 vom IEEE (dem Institute of Electrical and Electronics Engineers, einer amerikanischen Ingenieursvereinigung zur Erstellung von Industriestandards und Normen) aus der Taufe gehoben. Ihm folgte zwei Jahre darauf die Variante 802.11a mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 6 - 54 Mbit/s (brutto) im 5 GHz-Bereich. 802.11a zeichnet sich zwar durch eine relativ hohe Übertragungsgeschwindigkeit aus, jedoch kann es im 5 GHz-Frequenzbereich zu Störeinflüssen durch andere Geräte kommen, die dieselbe Frequenz benutzen (z.B. Satellitenübertragungs- oder Radargeräte).

Ebenfalls 1999 wurde auch 802.11b verabschiedet. Er gilt als der erste in weiten Kreisen akzeptierte drahtlose Netzwerk-Standard und ist auch heute noch der in der Industrie und im Heimbereich am meisten verwendete. Produkte, die diesen Standard unterstützen, gelten im Allgemeinen als ausgereift und störungsarm. 802.11b nutzt (wie etwa Bluetooth und Mikrowellengeräte) das 2,4 GHz-Frequenzband, ermöglicht jedoch lediglich eine Datenübertragungsrate von 5,5 - 11 Mbit/s. Um im 2,4 GHz-Bereich eine höhere Datenübertragung (6 - 54 Mbit/s) zu gewährleisten, wurde im Jahr 2003 der 802.11g-Standard geschaffen. Er ist abwärtskompatibel (d.h. man kann z.B. auch öffentliche Hotspots im 802.11b-Standard nutzen, dann allerdings mit der niedrigeren Übertragungsrate von 5,5 - 11 Mbit/s) und eignet sich aufgrund seiner größeren Bandbreite auch besser für Multimedia-Anwendungen.

Im Zusammenhang mit IEEE 802.11 fällt auch häufig der Begriff WiFi (Wireless Fidelity), der von der WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance, ein Zusammenschluss von Firmen, die mit dem WiFi-Logo ihre Produkte als IEEE 802.11-kompatibel kennzeichnen) kommuniziert wird. Diese Geräte haben eine Art "TÜV" durchlaufen und lassen sich demnach mit Produkten anderer Hersteller kombinieren.

Und die nahe Zukunft?

Schneller, weiter und abwärtskompatibel (zumindest zu den Standards 802.11b bis g) - all das versprechen die verschiedenen Vorschläge zum neuen 802.11n-Standard, der bereits seit zwei Jahren auf eine Einigung der drei hierzu konkurrierenden Industriegruppierungen wartet. Zur Zeit scheint es jedoch, dass sich allmählich eine Lösung abzeichnet. So wollen die drei Gruppen demnächst einen gemeinsamen Entwurf vorlegen; den endgültigen Vorschlag sollen die Mitglieder der Arbeitsgruppen im November 2005 absegnen. Im Jänner nächsten Jahres könnte der Vorschlag dann, so der Plan, an das Standardisierungsgremium IEEE weitergeleitet werden. Damit würde ein langer Streit um die nächste WLAN-Generation zu Ende gehen (bisher wurde keiner der vorgelegten Vorschläge angenommen, weil die hierfür notwendige Mehrheit fehlte).

Die beiden zur Zeit noch im Rennen befindlichen Vorschläge basieren auf dem so genannten MIMO-Verfahren (Multiple Input/Multiple Output). Es handelt sich dabei um Mehrantennensysteme, mit denen sich Datenraten von bis zu 315 Mbit/s bei zwei Antennen und bis zu 630 Mbit/s bei größeren Systemen erreichen lassen (derzeit sind Übertragungsraten von 108 Mbit/s üblich). Dank eines Antennen-Arrays können gleiche Funkfrequenzen parallel übertragen werden, ohne dass sie sich dabei gegenseitig stören. Auch die Reichweite erhöht sich mit dieser Technik deutlich - derzeit auf etwa das Doppelte wie bei bisherigen Geräten. Damit hätte die neue Technik durchaus das Potenzial, das Kabel endgültig abzulösen; inzwischen sind bereits erste MIMO-WLAN-Geräte auf dem Markt erhältlich. Allerdings sollte man von einem übereilten Kauf absehen und das Endergebnis der laufenden Standardisierung abwarten, da noch nicht abzuschätzen ist, welcher Technologievorschlag sich letztendlich durchsetzen wird.

 

Übersicht aller IEEE-802.11-Standards
(Quelle: www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0610051.htm)

Standard

Beschreibung

802.11

Protokoll und Übertragungsverfahren für drahtlose Netze, 1997 zunächst nur für 2 Mbit/s bei 2,4 GHz definiert.

802.11a

WLAN mit bis zu 54 Mbit/s im 5 GHz-Bereich, 12 nicht-überlappende Kanäle, Modulation: Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM).

802.11b

WLAN mit bis zu 11 Mbit/s im 2,4 GHz-Bereich, 3 nicht-überlappende Kanäle.

802.11b+

WLAN mit bis zu 22 Mbit/s im 2,4 GHz-Bereich, Modulation: PBCC, Hardware basiert meist auf TI-ACX100-Chipset.

802.11c

Wireless Bridging zwischen Accesspoints. Spezifiziert das MAC-Layer-Bridging gemäß IEEE 802.1d.

802.11d

Beinhaltet länderspezifische Anpassungen an die jeweiligen regulatorischen und gesetzlichen Bestimmungen, wie etwa die Wahl der Funkkanäle. Wurde zuerst für den US-Markt entwickelt. Mit dieser Erweiterung wurden regionale Besonderheiten berücksichtigt, z.B. auch der Frequenzbereich.

802.11e

Erweitert WLAN um QoS (Quality of Service - die Priorisierung von Datenpaketen), z.B. für Multimedia-Anwendungen und Streaming.

802.11f

Regelt die Interoperabilität zwischen Basisstationen. Ermöglicht Roaming zwischen Accesspoints verschiedener Hersteller.

802.11g

54 Mbit/s-WLAN im 2,4 GHz-Band, Modulation: OFDM.

802.11h

Ergänzungen zum 802.11a-Standard für Europa: DFS (Dynamic Frequency Selection) und TPC (Transmit Power Control).

802.11i

Verbesserung der Verschlüsselung: AES, 802.1x (ergänzend/aufbauend auf WEP und WPA).

802.11j

Japanische Variante von 802.11a für den Bereich 4,9 GHz - 5 GHz.

802.11k

Stellt Informationen über Funk- und Netzwerkaktivitäten zur Verfügung. Bessere Messung/Auswertung/Verwaltung der Funkparameter (z.B. Signalstärke). Soll unter anderem ortsbezogene Dienste ermöglichen (Location Based Services).

802.11m

Zusammenfassung früherer Ergänzungen, Bereinigung von Fehlern aus vorausgegangenen Spezifikationen (Maintenance).

802.11n

Geplante Erweiterung für ein zukünftiges, schnelleres WLAN mit 108 - 315 Mbit/s.

802.11o

Soll die Priorisierung von Sprache im WLAN gegenüber dem Datenverkehr definieren.

802.11p

Drahtloser Funkzugriff von Fahrzeugen aus.

802.11q

Unterstützt Virtual Local Area Networks (VLANs).

802.11r

Spezifiziert das Fast Roaming beim Wechsel zwischen Accesspoints. Interessant im Zusammenhang mit Voice over IP (VoIP), um Gesprächsunterbrechungen zu vermeiden.

802.11s

Regelt den Aufbau von Wireless Mesh Networks.

802.11t

Wireless Performance Prediction (WPP), legt unter anderem Testverfahren fest.

802.11u

Behandelt das Zusammenspiel mit anderen, nicht 802-konformen Netzen, wie etwa den zellularen Handy-Netzen.

802.11v

Wireless Network Management.

1) Zur Übertragung von Informationen steht ein bestimmtes spektrales Band zur Verfügung, dessen Nutzung durch Modulationsverfahren bestimmt wird. Es gibt hierbei mehrere Verfahren wie die Frequenzmodulation, die Amplitudenmodulation, die Phasenmodulation sowie diverse Mischformen.

2) Frequenz und Wellenlänge sind fest miteinander verbunden. Sie sind ein Maß für den Energietransport der Strahlung. Bei hohen Frequenzen ist die Wellenlänge der Strahlung klein, während geringe Frequenzen mit großen Wellenlängen einhergehen (siehe dazu Abb. 1 bzw. de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetisches_Spektrum).

3) Bevor das mobile Datenübertragungsverfahren GPRS im August 2000 in Österreich eingeführt wurde, waren mit einem herkömmlichen GSM-Handy Datenraten von gerade 9600 bit/s möglich.

4) Der Datendurchsatz (data throughput), die Übertragungsrate der reinen Nutzdaten, wird normalerweise in kbit/s (oder kbps = kilobits per second), Mbit/s bzw. Gbit/s gemessen. 1 kbit/s entspricht einer Übertragungsgeschwindigkeit von 1000 Bits pro Sekunde.

5) Abhängig ist diese Datenrate von einer Vielzahl von Faktoren wie dem geografischen Standort, der Zellenauslastung, aber auch der Bewegungsgeschwindigkeit des Mobilfunkteilnehmers.

6) WLAN bietet Übertragungsraten bis zu 54 Mbit/s (zum Vergleich: UMTS bis zu 384 kbit/s, GPRS bis zu 53,6 kbit/s).

7) Bei der Namensgebung griff man auf den Namen des Dänenkönigs zurück, der im Jahre 960 die skandinavischen Länder erstmals "vereinigt" hatte: Harald Blatånd, dt. Harald Blauzahn, engl. Harold Bluetooth. Man verband damit die Hoffnung, dass Bluetooth eines Tages die Welt der mobilen Geräte vereinen würde und miteinander kommunizieren ließe.

8) IrDA steht für Infrared Data Association, jene Organisation, welche die technischen Standards für die Datenkommunikation via Infrarot-Übertragung festlegt.

9) Die bei Geräten angeführten Reichweite-Angaben können oft nur unter idealen Bedingungen erreicht werden - d.h. im Freien, keine Dämpfung durch Hindernisse, keine elektrischen Störungen usw. Der Grad der tatsächlichen Performance hängt von zahlreichen Faktoren ab, beispielsweise von der Gebäudestruktur und den Baumaterialien in der Umgebung oder von eventuellen Interferenzen mit Radiofrequenzen.

10) Mehr zum Security-Aspekt bei Heimnetzen erfahren Sie im Artikel WLAN-Security@home.