David Indermühle 25.November 2012

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1 1.Was ist ein WLAN WLAN ist die Abkürzung für Wireless Local Area Network auf Deutsch drahtloses lokales Netzwerk. Es ist ein Funknetz. In einigen Ländern wird auch der Begriff WI-FI dafür verwendet. Im Gegensatz zu einem Wireless Personal Area Network (WPAN) besitzt es eine grössere Sendeleistung und Reichweite und bietet eine höhere Datenübertragungsrate. 2.Geschichte Normen Abramson, ein Professor der Universität von Hawaii, entwickelte 1969 das ALOHAnet. Es war das erste kabellose Netzwerk, das es erlaubte, über Funkstrecken auf einen Zentralrechner zuzugreifen. Es hatte eine Datenübertragungsrate von 9600 bit/s und verband den Zentralrechner auf der Insel Oahu mit sieben Standorten auf vier Inseln. Auf dieses Aloha-Net folgte dann zunächst einmal eine Zeitlang nichts, denn die Idee eines drahtlosen Netzwerkes musste erst von größeren Unternehmen aufgegriffen werden. 1

2 Zu diesen Unternehmen gehört zum Beispiel Lucent, die unter dem Namen "WaveLan" die ersten Komponenten für ein drahtloses Netzwerk anboten. Dies war zunächst sehr lobenswert, allerdings hatte Lucent fast eine Art Monopol auf die hergestellten Teile, da Lucent keinerlei Informationen nach draußen dringen ließ. Bald gab es zwar auch andere Hersteller von Teilen der Komponenten, jedoch hatte Lucent das alleinige Recht die Chipsätze und Ähnliches zusammen zu bauen und zu verkaufen. Nur mit ihren Informationen konnten die Sätze hergestellt werden. Die Preise für die Teile waren dementsprechend hoch, so dass der Technik ein schnelles Ende oder lediglich ein Gebrauch in Expertenkreisen vorausgesagt wurde. Dies änderte sich erst vor rund 13 Jahren, nämlich Apple gelang es ein ibook auf den Markt zu bringen, das mit der so genannten "Airport- Technologie" ausgestattet war und das eine zugehörige Basisstation hatte. Für rund 100 Dollar gab es die Funkkarte für das WLAN mit einem Chipsatz von Lucent, also für einen damals spottbilligen Preis, wenn man die Anfänge von Lucent betrachtet. 300 Dollar kostete die Basisstation, was auch recht erschwinglich war. Schon war WLAN nicht mehr nur eine Lösung für Spezialfälle, sondern wurde zu einer praktischen Technologie selbst für Privatnutzer 3.Betriebsarten WLANs können je nach Hardwareaustattung in verschiedene Modi betrieben werden Infrastruktur Modus Der Infrastruktur-Modus ähnelt im Aufbau dem Mobilfunknetz: Ein drahtloser Router oder ein Access Point übernimmt die Koordination aller Netzknoten (Clients 1 ). Dieser sendet in einstellbaren Intervallen Datenpakete, sogenannte Beacons oder auch Leuchtfeuer, an alle Stationen im Empfangsbereich. Die Beacons enthalten unter anderem Netzwerkname ( Service Set Identifier, SSID), Liste unterstützter Übertragungsraten, Art der Verschlüsselung. Dieses Leuchtfeuer erleichtert den Verbindungsaufbau ganz erheblich, da die Clients lediglich den Netzwerknamen und einige Parameter für die Verschlüsselung kennen müssen. Gleichzeitig ermöglicht der ständige Versand der Beacon-Pakete die Überwachung der Empfangsqualität auch 1 Ein Client ist ein Nutzer des WLAN. 2

3 dann, wenn keine Nutzdaten gesendet oder empfangen werden. Beacons werden immer mit der niedrigsten Übertragungsrate (1 MBit/s) gesendet. Da WLAN auf der Sicherungsschicht (Schicht 2 im OSI-Modell) dieselbe Adressierung wie Ethernet verwendet, kann über einen Wireless Access Point mit Ethernet-Anschluss leicht eine Verbindung zu kabelgebundenen Netzen (im WLAN-Jargon Distribution System, DS) hergestellt werden. Eine Ethernet-Netzwerkkarte kann nicht unterscheiden, ob sie mit einer anderen Netzwerkkarte kommuniziert Ad-hoc-Modus Im Ad-hoc-Modus ist keine Station besonders ausgezeichnet, sondern alle sind gleichwertig. Ad-hoc-Netze lassen sich schnell und ohne großen Aufwand aufbauen, für die spontane Vernetzung weniger Endgeräte sind allerdings andere Techniken (Bluetooth, Infrarot) eher gebräuchlich. Die Voraussetzungen für den Ad-hoc-Modus sind dieselben wie für den Infrastruktur-Modus: Alle Stationen benutzen denselben Netzwerknamen ( Service Set Identifier, SSID) und dieselben Einstellungen für die Verschlüsselung. Da es in einem Ad-hoc-Netz keinen zentralen Access Point gibt, muss die koordinierende Funktion von den Endgeräten übernommen werden. Der Ad-hoc-Modus eignet sich nur für eine sehr geringe Anzahl von Stationen, die sich wegen der begrenzten Reichweite der Sender nahe beieinander befinden müssen. Ist das nicht der Fall, kann es vorkommen, dass eine Station nicht mit allen anderen Stationen kommunizieren kann, da diese schlicht kein Signal mehr empfangen. 3

4 4.Frequenz Für drahtlose Netzwerke sind bisher zwei lizenzfreie Frequenzblöcke aus den ISM-Bändern 2 freigegeben worden Standard Frequenz Kanäle IEEE a/h 5,15-5,725 GHz 19, allen überlappungsfrei, in Europa mit TPC und DFS nach h IEEE b/g GHz b: 11 in den USA, 13 in Europa und 14 in Japan. g: 11 in den USA, 13 in Europa und Japan. Davon überlappungsfrei nutzbar: b: USA und Europa 3, in Japan maximal 4 Kanäle. g: 3 in den USA, 4 in Europa und Japan (durch geringere Kanalbreite bei OFDM) IEEE n 2,4 2,4835 GHz und 5,15 5,725 GHz Die Kanalbandbreite beträgt bei a, b, g und h 20 MHz, bei n 40 MHz und bei ac 80 MHz bzw. (optional) 160 MHz Der ursprüngliche, nicht mehr gebräuchliche WLAN-Standard aus dem Jahr 1997 sah zwei Übertragungsarten vor. Die eine war das Frequenzsprungverfahren (FHSS), bei der das verwendete Spektrum in viele kleine Kanäle zerteilt wird. Sender und Empfänger springen synchron nach vordefinierten Abfolgen von Kanal zu Kanal. Dies reduziert die Störungsempfindlichkeit. Die andere Übertragungsart war DSSS. Dies ist ein Einzelträgerverfahren, bei dem die Sendeenergie auf einen breiten Frequenzbereich verteilt wird. Schmalbandige Störungen wie etwa durch Bluetooth oder Modellflug können dadurch praktisch geschluckt werden. Das Signal in einem DSSS- Kanal erstreckt sich über 22 MHz. Daraus ergibt sich ein Kanalabstand von ebenfalls 22 MHz 2 Industrial, Scientific and Medical Band 4

5 a und b Bei der Entwicklung von a und b war aus technischer Sicht die Modulation OFDM die erste Wahl. Es handelt sich um ein Mehrträgerverfahren. Man entschied sich Kanäle von 20 MHz Breite zu verwenden. Ein Kanal besteht aus 52 Zwischenträgern (engl. sub-carrier) zu je 0,3125 MHz, also insgesamt 16,25 MHz, die tatsächlich für das Signal verwendet werden. Vier von diesen Zwischenträgern sind Pilotträger, übermitteln also keine Daten n Mit n wurden a erweitert, sodass nun wahlweise ein Betrieb mit einem Kanalabstand von 40 MHz und einer Signalbreite von 33,75 MHz möglich ist. Das Signal setzt sich in diesem Modus aus 108 Zwischenträgern zusammen. Sechs von diesen Trägern sind Pilotträger. Dadurch ergibt sich eine Steigerung der maximalen Übertragungsrate, jedoch halbiert sich die Anzahl der überlappungsfreien Kanäle ac Im Jahr 2013 soll der neue Standard ac verabschiedet werden. Hauptvorteil gegenüber den Standarten ist die schnellere Datenübertragung mit einer Bruttodatenrate bis zu 6900MBit/s. Die Datenübertragung geschieht ausschließlich im 5-GHz-Bereich und fordert eine größere Kanalbreite von 80 MHz, eine Kanalbreite von 160 MHz währe optimal. Solange der Standard noch nicht offiziell verabschiedet ist, muss man jedoch mit unterschiedlichen Auslegungen seitens der Hersteller rechnen. Zum Beispiel in Geschwindigkeiten und Kompatibilität. Dies äußert sich beispielsweise darin, dass auf 5 GHz praktisch nur ein Kanal genutzt wird und somit benachbarte Netzwerke stören die die gleichen Kanäle benutzen (Shared Medium), was in einer stark reduzierten Datenrate resultiert. 5

6 Gesundheit Gemäss heutigem Wissen ist die durch drahtlose Netzwerke erzeugte hochfrequente Strahlung zu schwach, um akute gesundheitliche Wirkungen auszulösen. Langzeit Auswirkungen sind zurzeit noch ungenügend erforscht. Doch dauerhafte WLAN-Strahlung erhöht, das Stressniveau des Körpers. Das spürt man oft nicht sofort, denn es ist nicht dasselbe wie der bekannte psychische Stress. Körperlicher Stress hat allerdings auf Dauer, genau wie psychischer Stress, weitreichende Folgen: Schlafstörungen, Infekt-Anfälligkeit, Immunschwäche, Allergiebereitschaft, vegetative Störungen, Herz-Kreislaufbeschwerden, etc. Rechtliche Regelung Hotspots Die Access Points von öffentlich zugänglichen Hotspots sind stationäre Sendeanlagen und fallen in den Geltungsbereich der Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (NISV). Da die maximal erlaubte Sendeleistung von WLAN Access Points unterhalb von 6 Watt liegt, sind sie von einer vorsorglichen Emissionsbegrenzung ausgenommen. 6

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