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01.10.1999 - 

Technologien im LAN/Schon heute Produkte mit 8 bis 11 Mbit/s verfügbar

Funk-LANs überbieten bald die Performance von Ethernet

Von der Bandbreite her können Funk-LANs dem Ethernet mittlerweile das Wasser reichen. Es existieren bereits proprietäre Produkte mit 8 bis 11 Mbit/s. Ein Standard für 11 Mbit/s-Funk-LANs (IEEE 802.11b) steht kurz vor dem Abschluß. Detlef Klostermann* faßt zusammen, worauf Anwender bei der Migration achten sollten und was die Zukunft noch bringen könnte.

Funk-LAN erobert sich zusätzliche Marktanteile in neuen Marktsegmenten. So werden heute zum Beispiel Funk-LAN-Links eingerichtet, wo früher teure Mietleitungen oder aufwendige Richtfunkstrecken üblich waren. Gründe für diese Entwicklung sind in der gebührenfreien Nutzung der Funk-LAN-Technik im 2,4-Gigahertz-Band, in der Erhöhung der Reichweite durch technische Verbesserungen und in den attraktiven Gerätepreisen zu sehen. Diese Vorteile erkennen in zunehmendem Maße die Internet-Service-Provider (ISPs) und nutzen sie zur Anbindung ihrer Kunden an Funk-LAN.

Standard kurz vor Verabschiedung

Wir stehen heute mit Funk-LAN an der Schwelle, die Performance des Ethernet als kabelgebundenes Pendant zu überbieten. Während heute noch der größte Marktanteil im Funk-LAN-Geschäft bei Komponenten mit Übertragungsraten von 2 Mbit/s liegt, sind bereits Produkte mit 8 bis 11 Mbit/s verfügbar, die den Markt beherrschen werden. Schon recht bald wird unter der Bezeichnung IEEE 802.11b ein Standard für die 11-Mbit/s-Funk-LANs fertiggestellt und publiziert sein.

Der Standard steht kurz vor dem Abschluß. Er basiert auf der "Direct-Sequence-Spreiztechnik" und verwendet zur Erhöhung der Übertragungsrate ein spezielles Codierungsverfahren. Das verkürzt die Reichweite. Vorgesehen ist unter anderem eine automatische Rückschaltung der Datenrate von 11 Mbit/s auf 5,5 Mbit/s und, wenn die Funkstrecke auch dies nicht zuläßt, auf 2 beziehungsweise 1 Mbit/s nach bestehendem Standard. Damit paßt sich das Verfahren automatisch an die Güte der Funkstrecke und den technischen Stand der Partnerstation an. Das 11-Mbit/s-Verfahren ist damit abwärtskompatibel zu IEEE 802.11.

Neben der standardisierten Funk-LAN-Technik im 2,4-Gigahertz-Band gibt es schon seit Jahren proprietäre Datenfunksysteme mit Übertragungsraten von 10 Mbit/s. Ein typischer Vertreter dieser Gruppe ist die Produktfamilie Radio-LAN. Sie arbeitet bei einer Frequenz von 5,8 Gigahertz, läßt sich allerdings nur mit relativ kleinen Sendeleistungen betreiben. Im Vergleich zu den Produkten im 2,4-Gigahertz-Bereich erreichen diese Systeme daher nur etwa 20 Prozent der Reichweite. Aus diesem Grund eignen sie sich am besten für Inhouse-Anwendungen und kleinere Campusnetze.

Eine weitere Gruppe proprietärer Produkte mit mehr als 2 Mbit/s, die schon am Markt erhältlich sind, bilden zum Beispiel Arlan 4800 (11 Mbit/s), No Wires Needed 550 (5,5 Mbit/s) und Wave-LAN Turbo (8 Mbit/s). Anders als Radio-LAN benutzen sie das 2,4-Gigahertz-Band. Sie stellen zum Teil einen Vorgriff auf den IEEE-802.11b-Standard dar und sind abwärtskompatibel zu IEEE 802.11 mit 2 beziehungsweise 1 Mbit/s.

Da die Firma Harris Semiconductor einen Chipsatz für die 11-Mbit/s-Technologie entwickelt, wird es vielen Funk-LAN-Herstellern leicht fallen, relativ schnell standardkonforme Produkte auf den Markt zu bringen, sobald der Standard abgeschlossen ist. So werden auch Anbieter wie BreezeCom, die bislang Verfechter der konkurrierenden "Frequency-Hopping-Technik" waren, Direct-Sequence-Produkte mit 11 Mbit/s produzieren.

Wird ein völlig neues Funk-LAN mit Komponenten der schnellen Technik entworfen, muß der Planer die verkürzten Reichweiten für 11 beziehungsweise 5,5 Mbit/s beachten. Bis zum Erscheinen von Komponenten zur Überleitung ins Kabelnetz (Access Points) mit Fast-Ethernet-Schnittstelle sollte man außerdem dafür sorgen, daß nicht zuviel Verkehr durch die schnellen Funk-LANs in ein Ethernet-Segment gebridget wird. Es lassen sich nämlich mehrere Funk-LANs an einem Segment betreiben, von denen jedes funkseitig mit 11 Mbit/s arbeitet. Der Engpaß im Backbone ist damit programmiert.

Bestehende Funk-LANs kann man in zwei Typen aufteilen, und zwar in Typ 1 mit proprietärer oder Frequency-Hopping-Technik nach IEEE 802.11 und in Typ 2 mit Direct-Sequence-Technik nach IEEE 802.11.

Ein Funk-LAN nach Typ 1 muß ganz umgerüstet werden, entweder in einem Schritt oder durch Parallelbetrieb beider Techniken über einen gewissen Migrationszeitraum; in jedem Fall muß die gesamte ortsfeste Funk-LAN-Infrastruktur in der neuen Technik realisiert werden.

Bei einem Funk-LAN nach Typ 2 kann man in beliebig kleinen Schritten die neue Technik einführen. Vorzugsweise werden neue 11-Mbit/s-Access-Points dort eingesetzt, wo starker Verkehr zu erwarten ist. Die Abwärtskompatibilität garantiert immer einen Datenaustausch mit 2 beziehungsweise 1 Mbit/s. So können in dem Netztyp 2 noch sehr lange schnelle und normale Funk-LAN-Komponenten gemischt betrieben werden. Soll ein Netztyp 2 in der gesamten Fläche auf die schnelle Technik umgerüstet werden, muß man allerdings wegen der reduzierten Reichweite die Planung der Infrastruktur überarbeiten.

Die Erhöhung der Übertragungsrate wird insbesondere von den ISPs begrüßt. Nicht, um dem einzelnen Kunden eine bessere Performance als mit ISDN zu bieten - das wäre mit 2 Mbit/s auch schon möglich gewesen. Der ISP kann mit den 11 Mbit/s seine Funkinfrastruktur effektiver nutzen. Sofern seine Kunden innerhalb der Reichweite für 11 Mbit/s liegen, kann er den fünffachen Datendurchsatz fahren und abrechnen. Von der zentralen Funk-LAN-Station des ISP lassen sich mehrere Kunden über einen Kanal bedienen. Wenn dessen Kapazität erschöpft ist, können (bis zu vier) weitere Kanäle installiert werden.

Das European Telecommunications Standards Institute (ETSI) und IEEE 802.11 arbeiten schon seit Jahren an Standards für die nächste Funk-LAN-Generation. ETSI hat bereits den Hiperlan/1-Standard verabschiedet, der mit einer Übertragungsrate von 19 Mbit/s Multimedia-Dienste mobil verfügbar machen sollte. Bis heute hat es keinen einzigen Hersteller gegeben, der ein entsprechendes Gerät auf den Markt gebracht hat.

Inzwischen ist auch nicht mehr damit zu rechnen, da für den Herbst 2000 die Verabschiedung des Hiperlan/2-Standards erwartet wird, der sich mit 23,5 Mbit/s und einer Schnittstelle zu ATM wesentlich besser positioniert. Der Hiperlan/2-Standard wird im ETSI Projekt Broadband Radio Access Network (Bran) neben Hiperaccess und Hiperlink als Teil einer Standardfamilie entwickelt. Ihm steht für Indoor-Anwendungen der Frequenzbereich zwischen 5,15 und 5,35 Gigahertz zur Verfügung.

Hiperlan/2 kommt frühestens 2001

Für Outdoor-Anwendungen mit einer höheren Sendeleistung kämpft man derzeit noch um den Frequenzbereich 5,470 bis 5,725 Gigahertz. Zusammen stünde dann eine Bandbreite von 455 Megahertz für Hiperlan/2 zur Verfügung. Mit Geräten nach Hiperlan/2-Standard ist nicht vor dem Jahr 2001 zu rechnen. Die Bran-Standardfamilie soll zukünftigen Herausforderungen der Telekommunikation wie Multimedia-Diensten, Wireless ATM, Internet-Zugang und Breitband-Zugriff auf Mobilfunknetze der dritten Generation (UMTS = Universal Mobile Telecommunications System) gewachsen sein.

Die Aktivitäten im 5-Gigahertz-Band auf amerikanischer Seite liegen traditionsgemäß bei der IEEE-Arbeitsgruppe 802.11. Das Projekt hat den Titel 802.11a. Es besteht eine enge Verbindung zu ETSI und dem Projekt Bran. Man beabsichtigt, die Standards IEEE 802.11a und Hiperlan/2 so anzugleichen, daß zur gerätetechnischen Realisierung die gleichen Chipsätze verwendet werden können. Dieser Ansatz ist enorm wichtig, denn er verhindert, daß sich der Markt auf zwei Technologien mit entsprechend hohem Entwicklungsaufwand aufteilt. Vielleicht gelingt es den beiden Gremien sogar, auf einer bestimmten Stufe eine Interoperabilität zu erreichen.

Nach IEEE 802.11a werden die Übertragungsraten zwischen 6 und 54 Mbit/s liegen, wobei 6, 12, und 24 Mbit/s obligatorisch und 9, 18, 36, 48 und 54 Mbit/s optional möglich sind. Für den Betrieb sollen die gleichen Teilbänder mit gleicher Sendeleistung im 5-Gigahertz-Band benutzt werden wie in Europa. Zu den Geräteparametern gibt es zur Zeit noch keine Angaben. Das Projekt IEEE 802.11a wird stark forciert, was auch ETSI unter Erfolgsdruck setzt. Das erscheint hilfreich, zumal ETSI bisher Termine immer wieder verschoben hat. Trotz aller Geburtswehen wird es im Jahre 2002 Funk-LAN-Produkte im 5-Gigahertz-Band geben, die mit mehr als 20 Mbit/s auf die unterschiedlichsten Netze zugreifen. Diese Produkte werden im harten Konkurrenzkampf zu den 11-Mbit/s-Produkten im 2,4-Gigahertz-Band stehen.

Glossar

Die Spread-Spectrum-Technologie benutzt ein breites Frequenzband für die Datenübertragung statt zweier fester Frequenzen für Senden und Empfangen. Es gibt zwei unterschiedliche Verfahren:

1) Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) unterteilt den gesamten Frequenzbereich in einige sehr breitbandige Kanäle.

2) Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) verwendet eine feinere Unterteilung als DSSS und hüpft dazwischen nach einem bestimmten Schema hin und her. Dadurch können sich Störungen auf einem einzigen Kanal nicht mehr so schwerwiegend auswirken.

Angeklickt

Funk-LANs erreichen mittlerweile die Performance des kabelgebundenen Ethernet. Proprietäre Produkte mit 8 bis 11 Mbit/s sind schon auf dem Markt. Der Standard IEEE 802.11b für 11- Mbit/s Funk-LANs steht kurz vor dem Abschluß. Er sieht eine automatische Rückschaltung der Datenrate vor, falls die Funkstrecke keine 11 Mbit/s verkraftet. Anwender sollten auf die verkürzten Reichweiten der schnelleren Systeme achten. Zudem gibt es derzeit noch keine Access Points mit Fast-Ethernet-Schnittstelle. Es darf also nicht zu viel Verkehr durch die schnellen Funk-LANs in ein Ethernet-Segment geleitet werden. Für manche Typen von Funk-LANs ist eine schrittweise Migration möglich. In den kommenden Jahren sind weitere Standards zu erwarten: ETSI arbeitet an Hiperlan/2, das 23,5 Mbit/s unterstützen und eine Schnittstelle zu ATM besitzen soll. Die USA entwickeln einen eigenen Standard unter IEEE 802.11a.

*Detlef Klostermann ist Inhaber von Funkconsult in Senden bei Ulm.