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Drahtloser Dschungel

Drahtlose Netze - ein kurzer Überblick über die Technik

01.10.2002
Drahtlose Datenübertragung gibt es in vielen Formen und Bandbreiten, manches Verfahren ist schon über 100 Jahre alt. Wir lichten den Wald der Protokolle und Techniken.

Daten per Funk zu übertragen, ist wahrlich keine neue Idee. Schon Ende des 18. Jahrhunderts wurden die ersten Morsezeichen zwischen zwei Stationen ausgetauscht, der Morsecode gilt allgemein als die älteste Datenkodierung der Welt. Doch während damals anfällige Technik und hohe Betriebskosten die Nutzung einschränkten und die neuen Möglichkeiten daher vorwiegend militärisch genutzt wurden, ermöglichen heute preiswerte Komponenten die drahtlose Kommunikation zu Hause.

Bei den drahtlosen Funknetzen hat sich auch einige Jahre nach der Einführung erster Endkundenprodukte der Markt noch nicht auf einen Standard festgelegt. Unterschiedliche Verfahren konkurrieren um Nutzer - und Bandbreite. Während beispielsweise Bluetooth sich eher als drahtloser USB mit geringer Sendeleistung, Reichweite und Bandbreite versteht, sind die "echten" WLAN-Lösungen bei geschickter Planung durchaus auch zur Überbrückung größerer Entfernungen geeignet und nähern sich auch in der Bandbreite langsam den bei kabelgebundenen Lösungen üblichen Datenraten.

Funken - aber wie?

Die Vorteile einer Funklösung liegen auf der Hand: Es sind keine Kabel mehr zu verlegen, Laptops können direkt aufs Netz zugreifen, wo immer sie sich auch befinden. Die Nachteile sind nicht ganz so offensichtlich: Während ein Kabel eine exklusive Kommunikation zwischen den Teilnehmern ermöglicht, muss die Funklösung mit anderen Nutzern der Frequenz rechnen. Dazu zählen sowohl ungewollte Störungen durch andere Nutzer desselben Frequenzbereichs, wie auch gezielte Mitnutzung des WLANs durch Außenstehende. Die existierenden Verschlüsselungen sind mit geringem Aufwand angreifbar, wird die Verschlüsselung nicht aktiviert, ist das Netz direkt für jedermann im Sendebereich geöffnet.

Lizenzfrei gefunkt werden darf nur in den so genannten ISM-Bändern (Industrial, Scientific, Medical). Für die Datenübertragung sind insbesondere die ISM-Bänder bei 900 MHz, 2,4 GHz und 5 GHz von Bedeutung. Ersteres würde aufgrund der vergleichsweise niedrigen Frequenz die beste Reichweite bieten, ist jedoch hierzulande nicht frei nutzbar, da der Frequenzbereich in Europa für den Mobilfunk reserviert wurde. Entsprechende Produkte sind ohnehin selten, da dieser Bereich in den USA bereits durch schnurlose Telefone stark belegt ist.

Je höher die Frequenz, desto schlechter sind die Ausbreitungseigenschaften einer elektromagnetischen Welle. Zwar ist bei den WLAN-Frequenzen die freie Sichtverbindung noch nicht unbedingt erforderlich, doch werden GHz-Frequenzen bereits durch leichte Innenwände merklich gedämpft. Theoretisch erreichbare Reichweiten von mehreren Hundert Metern werden sich daher in der Praxis eher bei 20 bis 30 Metern einpegeln, sofern Wände oder andere Hindernisse im Spiel sind. Mit geeigneten (Richt-) Antennen und freier Sichtverbindung hingegen sind auch schon Distanzen von 50 km und mehr überwunden worden.

Bei der Aufstellung der Access Points sollte man diese physikalischen Gegebenheiten berücksichtigen - an einem Access Point im Keller, womöglich mit Stahlbetondecke, wird man ein oder zwei Stockwerke höher nur noch wenig Freude haben. Besser ist es, einen zentral gelegenen Standort in der Mitte des Hauses oder der Wohnung zu finden, auch wenn dieser erst mit einem Kabel erschlossen werden muss. Ist an eine Nutzung auch im Freien gedacht, sollte der Access Point für optimale Reichweiten auf dem Dach oder am Fenster untergebracht werden. Normalerweise sind Access Points omnidirektional ausgelegt, strahlen also in alle Richtungen. Mit speziellen Antennen kann jedoch auch eine Richtcharakteristik erreicht werden. Die Installation sollte am besten durch einen Fachbetrieb erfolgen, der über die nötigen Messgeräte zur optimalen Ausrichtung verfügt. Wer lieber selbst Hand anlegt, sollte zumindest das Kabel zur Antenne möglichst kurz halten.

Die Standards

Standardisiert wurden die Protokolle der 802.11-Familie durch die IEEE, das Institute of Electrical and Electronics Engineers (gesprochen: "i triple e"). Der ursprüngliche 802.11-Standard von 1997 kann als Urvater der heutigen WLANs angesehen werden. Im 2,4-GHz-Frequenzband (2,4-2,4835 GHz) erlaubte er Datenübertragungen bei 1 und 2 MBit/s und löste ältere, herstellerspezifische Verfahren ab.

Da kabelgebundene Netze jedoch um einiges schneller waren, verlangte der Markt nach höheren Geschwindigkeiten und bekam sie - erneut herstellerspezifisch - auch geboten. Um neuerlichen Wildwuchs zu vermeiden, folgten im September 1999 die neuen Standards 802.11a und 802.11b.

Produkte nach 802.11b arbeiten im selben Frequenzbereich wie 802.11, erzielen mit einer anderen Modulation jedoch höhere Datenraten von 5,5 und 11 MBit/s. Doch während in den USA eine maximale Sendeleistung von 1 Watt zulässig ist, sind in Europa nur maximal 100 Milliwatt erlaubt - genug für LANs, für größere Entfernungen leider zuwenig. Auch Richtfunkantennen können da nur begrenzt helfen.

Produkte nach 802.11a wurden nur langsam verfügbar. Hier wurde erstmals in den Frequenzbereich bei 5 GHz ausgewichen (5,15-5,35 und 5,725-5,825 GHz). Die Nutzung dieser Bänder war jedoch wiederum nur in den USA erlaubt, für Europa hatte die hier zuständige ETSI Verfahren namens HiperLan und HiperLan/2 (High Performance LAN) vorgesehen, in vielen nationalen Frequenznutzungsplänen waren diese Frequenzen ohnehin bereits reserviert und mussten erst wieder freigegeben werden. Der eingeschränkte Markt und die geringe Nachfrage haben dazu geführt, dass 802.11a-Produkte erst in diesem Jahr Marktbedeutung erlangen.

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