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27.01.2009

Die Kunst der optimalen WLAN-Ausleuchtung

Ralf Krause
Wie viel WLAN braucht ein Unternehmen? Hinter dieser Frage stecken viele Faktoren, die IT-Verantwortliche bei der Planung eines drahtlosen Netzes berücksichtigen sollten.

Für das eine Unternehmen ist eine vollständige Abdeckung (auch Ausleuchtung genannt) die ideale Lösung, für ein anderes kann die gezielte Ausleuchtung einzelner Räume den erhofften Nutzen bringen. Auch bei Funknetzen gilt: Weniger ist oft mehr. Sind die Nutzungskriterien definiert, steht und fällt ein optimales WLAN mit der Qualität der Planung. Der so genannte Site Survey kann dank moderner Tools fast bis ins kleinste Detail reichen. Am Ende stehen jedoch immer noch praktische Tests, denn keine Simulation ist so genau wie die Wirklichkeit.

Voll- versus Teilabdeckung

Ab wann sich eine Vollabdeckung lohnt, hängt vor allem von den Anwendungen ab, die ein Unternehmen für seinen Geschäftserfolg benötigt. Ein unterbrechungsfreier WLAN-Zugang ist zum Beispiel dann sinnvoll, wenn die Mitarbeiter ihren Standort auf einem Firmengelände häufig wechseln. Durch diese erzwungene Mobilität, beispielsweise in einem Logistikbetrieb, bestimmt die Funkausleuchtung entscheidend die Effizienz der Arbeit.

Eine Applikation ist besonders auf vollständige und stabile Abdeckung angewiesen: Voice over IP (VoIP) über das WLAN. Nur eine absolut unterbrechungsfreie Drahtlos-Verbindung ermöglicht es der VoIP-Lösung, mit klassischer Telefonie mitzuhalten und eine akzeptable Sprachqualität zu bieten. Sind Lücken im Netz, wären Verzögerungen (Delay) und Schwankungen bei der Übertragung (Jitter) sowie eine hohe Verlustrate der Sprachdaten bis hin zu Gesprächsabbrüchen die Folge. Diese Anwendung erfordert - wie jede hohe Verfügbarkeit - eine sehr große Dichte an Access Points. Gleichzeitig sollten die Funkzellen klein sein und sich gegenseitig überlappen.

Checkliste zur WLAN-Planung

Wie hoch ist die Nutzerdichte?

Wie viele Nutzer pro Einheit brauchen gleichzeitig Zugriff auf das drahtlose Netzwerk?

Welche Applikationen sollen bereitgestellt werden (etwa Voice over WLAN)?

Welche baulichen Gegebenheiten können das WLAN-Netz negativ beeinflussen (dicke Mauern, Fensterfronten, Stahlelemente)?

Gibt es sicherheitssensitive Umgebungen in der Nähe (beispielsweise Krankenhäuser), die gestört werden könnten?

Welche störenden Einflüsse von außen müssen beachtet werden?

In klassischen Büroumgebungen gibt es dagegen weniger Bedarf, einen drahtlosen Netzwerk-Link flächendeckend zur Verfügung zu stellen. Im Gegenteil, hier sind dediziert ausgeleuchtete Räume häufig die bessere und günstigere Lösung. Auch in Lagerhallen oder ähnlichen Umgebungen genügt meist eine Ausleuchtung, die sich auf diese Umgebung beschränkt. Für den Bedarf vieler Unternehmen reicht es daher, in Besprechungs- und Konferenzräumen sowie der Lobby Gastzugänge über WLAN bereitzustellen.

Simulation der Realität

Ob Teilabdeckung oder volle Ausleuchtung - für die Verantwortlichen stellt sich vor dem Netzaufbau die Frage: Wie platziere ich meine Access Points, um die gewünschte Abdeckung zu erhalten? Für ein optimales Ergebnis sollten Unternehmen die Planung in zwei Phasen unterteilen. In einem ersten Schritt steht die möglichst genaue Simulation der Gegebenheiten vor Ort an. Moderne Planungs-Tools sind dabei ein zentrales Instrument: Sie können WLAN-Ausleuchtungen simulieren und decken mögliche Schwierigkeiten auf. Grundlage ist dabei immer ein detailliertes Modell des Geländes oder des Gebäudes - beispielsweise ein eingescannter Plan. Über Grafikapplikationen können die Planungsverantwortlichen anschließend jede Linie des Plans mit Informationen füllen. So weiß das Tool, wo sich zum Beispiel eine Fensterfront oder eine Wand befindet. Auch die Charakteristika der verwendeten Materialien eines Gebäudes lassen sich eingeben. Dabei gilt: Je detaillierter die Informationen, desto besser ist die Planung. So entsteht ein realitätsnahes Abbild als Basis, um die ideale Ausleuchtung zu berechnen. Die Simulation zeigt auch, wie sich eine bestimmte Platzierung eines Access Points auf die Ausleuchtung auswirkt.

Theoretische Abdeckung

Die besondere Herausforderung ist: Die Funkzellen müssen die ideale Größe haben, um eine ausreichend hohe Abdeckung zu gewähren. Gleichzeitig dürfen sich die Access Points durch Interferenzen aber nicht gegenseitig stören. Die Software berücksichtigt dies und stellt visuell dar, wo es zu Interferenzen kommen kann. Mit der Anpassung der Kanäle und der Sendeleistung für jeden Access Point lässt sich so die optimale Konfiguration ermitteln.

Nach der Theorie folgt die Praxis - in der zweiten Phase der Planung müssen die IT-Verantwortlichen das WLAN-Netz nach dem simulierten Setup vor Ort aufbauen. Erst hier lässt sich erkennen, ob die errechnete Theorie auch den tatsächlichen Gegebenheiten entspricht. Mit Messgeräten werden hierzu an mehreren Punkten Werte wie Signalstärke oder -qualität erfasst und in das Planungs-Tool übertragen. Die gewonnenen Daten dienen als Basis für eine Ist-Analyse, deren Ergebnisse mit den zuvor errechneten theoretischen Werten verglichen werden. So lässt sich sofort erkennen, wo Lücken - gewollt oder ungewollt - in der WLAN-Abdeckung vorhanden sind.

Erfolgreiches Management

Um die gewünschte Ausleuchtung im Betrieb stabil zu halten, gilt es zudem, die richtigen Access Points sowie das geeignete Management für das WLAN-Netz zu finden. Dies ist besonders bei hochverfügbarer Vollabdeckung wichtig. Eine Möglichkeit sind Access Points, die sich gegenseitig automatisch erkennen und ihre Sendeleistung dynamisch drosseln oder erhöhen - je nachdem, ob das Nachbargerät vorhanden oder ausgefallen ist. Dabei kommunizieren die Geräte mit einem zentralen Controller, der als Management-Zentrale die jeweilige Konfiguration bereitstellt. Eine solche zentrale Kontrollinstanz kann zum Beispiel ein Einschubmodul für einen LAN-Switch sein.

Bei hochwertigeren Stand-alone-Access-Points kann statt des Controller-Moduls- auch eine darüberliegende Management-Software installiert werden. Diese übernimmt dann bei der Zuweisung von Informationen die Funktion des Moduls. Alternativ wäre ein engmaschiges Netz aus redundanten Funkzellen denkbar. Diese sollten allerdings möglichst nicht auf demselben Frequenzband senden und sich voll redundant überschneiden.

Die Wahl des richtigen Kanals

Ein zentrales Kriterium für die optimale WLAN-Abdeckung ist die Wahl des richtigen Standards. Dieser definiert sowohl die Übertragungsrate als auch die genutzte Trägerfrequenz. Viele Endgeräte nutzen die Wireless-Standards 802.11b oder 802.11g. Beide senden im 2,4-Gigahertz-Band. Der neuere g-Standard weist eine höhere Bruttoübertragungsrate auf und ist rückwärtskompatibel zu b. Ist nur eine Teilabdeckung geplant, zum Beispiel für einen Gästezugang in einem Konferenzraum, eignen sich beide Standards. Verbindet sich allerdings ein ausschließlich b-fähiger Client mit einem Access Point, der den g-Standard unterstützt, kann das Endgerät die höhere Übertragungsrate des neueren Standards nicht nutzen. Die Folge: Der Client bremst den gesamten Datenverkehr, der über diesen Access Point läuft. Die anderen Teilnehmer müssen länger warten, bis der Hotspot weitere Daten übertragen kann.

Ein Nachteil beider Standards liegt in der begrenzten Zahl der Kanäle. Lediglich drei überlappungsfreie Kanäle kann das WLAN-Netz bei einer Bandbreite von 2,4 Gigahertz nutzen. So kann es leicht zu Interferenzen kommen. Eine Alternative ist der Standard 802.11a. Er bietet die gleiche Übertragungsrate von 54 Mbit/s wie 802.11g, sendet aber im 5-Gigahertz-Bereich. Hier stehen mehr Kanäle zur Verfügung, die störungsfrei parallel arbeiten. Da aber mit diesem Frequenzband beispielsweise auch Wetter-Radaranlagen arbeiten, gibt es besonders im europäischen Raum gesetzliche Regularien, die Unternehmen beim Einsatz des a-Standards einhalten müssen. So ist er nur für den Gebrauch in geschlossenen Räumen zugelassen, zur Vollabdeckung eines Firmengeländes also nur bedingt geeignet.

Die Zukunft gehört 802.11n. Obwohl er noch nicht endgültig als Standard verabschiedet ist, unterstützen ihn bereits viele moderne WLAN-Geräte. So ermöglicht er eine Bruttoübertragungsrate von bis zu 300 Mbit/s. Bei der Planung gilt es aber, den zur Verwaltung des "shared Mediums" Luft notwendigen Protokoll-Overhead zu berücksichtigen: In der Praxis ist ein tatsächlicher Datendurchsatz von maximal 100 Mbit/s zu erwarten.

Gründliche Planung unerlässlich

Zudem kann der n-Standard sowohl Kanäle im 2,4- als auch im 5-Gigahertz-Band nutzen. Zeigen Messungen ungewollte Einflüsse von Fremdnetzen in einem bestimmten Gigahertz-Bereich, kann das eigene WLAN mit einem anderen Gigahertz-Band arbeiten. Gleichzeitig sind die Kanäle auf 40 Megahertz verbreitert und lassen damit einen weitaus höheren Datendurchsatz zu.

Unter dem Strich lassen sich mit der heute erhältlichen WLAN-Technik die unterschiedlichsten Unternehmensbedürfnisse erfüllen. Generell sollte dabei jedoch nicht vergessen werden: Ohne gründliche Planung mit Hilfe von Software-Tools und umfangreichen Vor-Ort-Tests lässt sich keine optimale - und damit sichere - Abdeckung aufbauen.