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1.Was ist ein WLAN 2.Geschichte - Tiergarten Lernende

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David Indermühle
25.November 2012
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.
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David Indermühle
25.November 2012
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 1999. Apple gelang es
ein iBook auf den Markt zu bringen, das mit der so genannten "AirportTechnologie" 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.
- 3.1Infrastruktur Modus
Der Infrastruktur-Modus ähnelt im Aufbau dem Mobilfunknetz: Ein
drahtloser Router oder ein Access Point übernimmt die Koordination aller
Netzknoten (Clients1). 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
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Ein Client ist ein Nutzer des WLAN.
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David Indermühle
25.November 2012
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.
- 3.2Ad-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.
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David Indermühle
4.Frequenz
25.November 2012
Für drahtlose Netzwerke sind bisher zwei lizenzfreie Frequenzblöcke aus
den ISM-Bändern 2 freigegeben worden
Standard
Frequenz
Kanäle
IEEE 802.11 a/h
5,15-5,725 GHz
IEEE 802.11n
2,4–2,4835 GHz
und 5,15–5,725
GHz
IEEE 802.11b/g
2.4-2.4839 GHz
19, allen überlappungsfrei, in Europa mit
TPC und DFS nach 802.11h
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)
Die Kanalbandbreite beträgt bei 802.11a, b, g und h 20 MHz, bei 802.11n 40
MHz und bei 802.11ac 80 MHz bzw. (optional) 160 MHz
802.11
Der ursprüngliche, nicht mehr gebräuchliche WLAN-Standard 802.11 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 DSSSKanal erstreckt sich über 22 MHz. Daraus ergibt sich ein Kanalabstand von
ebenfalls 22 MHz
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Industrial, Scientific and Medical Band
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David Indermühle
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25.November 2012
802.11a und 802.11b
Bei der Entwicklung von 802.11a und 802.11b 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.
802.11n
Mit 802.11n wurden 802.11a 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.
802.11ac
Im Jahr 2013 soll der neue Standard 802.11ac 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.
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David Indermühle
25.November 2012
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.
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