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29.01.1999 - 

Netzzugangstechniken/Luftsprünge statt Leitungswirrwarr

Schnurlose Netzzugriffe machen der Verkabelung Konkurrenz

Wie Pech haften die Vorurteile an drahtlosen Übertragungsverfahren: Viele Anwender halten solche Techniken für zu langsam und lediglich in Ausnahmefällen für geeignet. Dabei hat die Standardisierung durch internationale Gremien für eine wachsende Verbreitung und fallende Preise gesorgt. Wie der Beitrag von Detlef Klostermann zeigt, sorgt auch die ständig zunehmende Bandbreite von Funk-LANs dafür, daß die Technologie für Unternehmen selbst zur Koppelung verschiedener Standorte attraktiv ist.

Den populärsten Vertreter des drahtlosen Netzzugriffs kennt wohl jeder: Das "schnurlose" Telefon ist mittlerweile sogar in vielen Privathaushalten zur Selbstverständlichkeit geworden. Längst hat diese Technik ihre Nischenposition verlassen und dringt immer stärker auch in gewerbliche Bereiche vor. Treibender Faktor dieser Entwicklung ist der Wunsch, in einer begrenzten Umgebung unabhängig von einer Anschlußdose an beliebigen Stellen telefonieren zu können. Mag im privaten Bereich Bequemlichkeit dahinterstecken, steht bei der gewerblichen Nutzung die Forderung nach ständiger Erreichbarkeit eines Mitarbeiters im Vordergrund. Umgekehrt muß dieser an jedem Einsatzort auch für externe Verbindungen Zugriff auf das Telefonnetz haben.

Genau diese betrieblichen Bedürfnisse haben auch in der Informations- und Datentechnik die Entwicklung eines Übertragungsverfahrens vorangetrieben, das von fester Verkabelung unabhängig ist. Im deutschsprachigen Raum ist diese Methode des Zugriffs auf lokale Rechnernetze unter dem Begriff Funk-LAN bekannt, international spricht man auch von Wireless- oder Radio- LAN. Nach fünfjähriger proprietärer Einführungsphase mit nur bescheidenen Markterfolgen tritt das Funk-LAN nun mit dem Standard 802.11 des Institute of Electrical and Electronics Engi- neers (IEEE) aus seiner Nischenposition heraus.

Es handelt sich dabei genauer gesagt um drei verschiedene Subnormen: einen Infrarot- und zwei Funkstandards im 2,4- Gigahertz-ISM-Frequenzband (ISM = Industrial, Scientific and Medical). Alle drei Standards sind untereinander inkompatibel. Leider gibt es aber selbst innerhalb eines Substandards heute noch keine Garantie dafür, daß Geräte unterschiedlicher Hersteller in allen Funktionen reibungslos zusammenarbeiten. Aus diesem Grund empfiehlt es sich derzeit, die kabelseitige Komponente, den Access Point, und die Endgerätekomponenten (ISA Card beziehungsweise PC Card) desselben Herstellers zu kaufen.

Funk-LANs haben nach Meinung von Experten eine rosige Zukunft: Der Erfolg der Weltstandards Ethernet und Token Ring (beide entstanden ebenfalls in der IEEE-Arbeitsgruppe 802) könnte auf die Funk-LAN- Technologie übergreifen.

Noch hält die vergleichsweise niedrige Übertragungsrate der Funk- LANs von 2 Mbit/s viele Nutzer von der Anschaffung ab. Da der Standard aber um eine Funkvariante mit 11 Mbit/s erweitert werden soll, dürfte dies in absehbarer Zukunft kein Hinderungsgrund mehr sein. Eine automatische Rückschaltung auf 2 oder 1 Mbit/s sorgt für Kompatibilität mit vorhandener Technik beziehungsweise erhöht die Systemreichweite. Angesichts dieser technischen Weiterentwicklung drängt sich die Frage auf, ob Funk-LANs eine Alternative zur traditionellen Verkabelung sein können.

Die Funk-LAN-Technik ist ursprünglich nicht angetreten, um den Kabelanschluß zu ersetzen. Vielmehr verfolgte man mit ihr den völlig neuen Ansatz, einen dezentral eingesetzten mobilen Rechner an das Unternehmensnetz anzubinden. Zu diesem Zeitpunkt waren die Funk-LAN-Komponenten allerdings noch so teuer, daß das Verfahren rein als Kabelersatz gar nicht in Frage kam. Funk-LAN wurde ausschließlich dort eingesetzt, wo der Netzzugriff unabdingbar war, ein Kabel aber aus technischen Gründen nicht verlegt werden konnte. In solchen Fällen stellt Funk nach wie vor die einzige Möglichkeit dar, um den Zugang zu Ressourcen im Netz zu realisieren. Anders sieht es bei Anwendungen aus dem Bereich des Computer-aided Design (CAD) aus, die Übertragungsraten von 100 Mbit/s oder mehr bis zum Arbeitsplatz benötigen. Diese hohen Transportgeschwindigkeiten lassen sich mit drahtlosen Verfahren vorläufig nicht erreichen, folglich kann die Technik für diese Anwendungen keine sinnvolle Alternative darstellen.

Funk-LAN ist nicht immer eine Alternative

Wie die Beispiele zeigen, kann die benötigte Übertragungsrate ein wesentliches Entscheidungskriterium für die Art des Netzzugriffs sein. Es gibt mobile Funk-LAN-Anwendungen, für die das Kabel keine Alternative darstellt. Ebenso ist Funk-LAN zumindest in seinem derzeitigen Entwicklungsstand nicht für spezifische Anwendungen wie CAD geeignet.

Anwender sollten sich jedoch auch davor hüten, der Übertragungsrate zuviel Bedeutung beizumessen. Viele machen den Fehler, für das Funk-LAN deshalb 10 Mbit/s zu fordern, weil das (Ethernet-)Backbone mit 10 Mbit/s arbeitet. Dabei wird übersehen, daß eine Funk-LAN-Zelle mit ihren Clients ein eigenes LAN-Segment bildet - folglich transportiert dieses lediglich eine Teilmenge des Backbone-Verkehrs. Das läßt sich dadurch erklären, daß der Access Point als Schnittstelle zwischen Kabel und Funk die Filterfunktion einer Bridge hat und nur eine ausgefilterte Teilmenge des Backbone-Verkehrs ins Funk-LAN überträgt. Sollte trotzdem die verfügbare Bandbreite einer Funk-LAN-Zelle einmal knapp werden, kann der Netzverwalter den Durchsatz durch den Einsatz von ein beziehungsweise zwei weiteren Access Points problemlos verdoppeln oder sogar verdreifachen.

Gilt es zu entscheiden, ob Funk-LAN eine Alternative zur traditionellen Verkabelung ist oder ob das Verfahren nur zum mobilen Einsatz taugt, kann die Betrachtung einiger Einsatzbeispiele hilfreich sein. Mitarbeiter aus Vertrieb, Wartung, Inbetriebnahme oder Revision beispielsweise sind im Außendienst auf das Notebook angewiesen. In der Firma brauchen sie den Zugriff auf Ressourcen im Unternehmensnetz. Für diesen Anwendungsfall stellt das Funk-LAN eine ideale Alternative dar: Der Mitarbeiter braucht nicht auf einen freien Netzanschluß zu warten und benötigt überdies keinen bestimmten festen Arbeitsplatz. Er kann problemlos sofort am Netz arbeiten: Von seinem vertrauten mobilen Rechner aus, auf dem auch der gesamte extern erarbeitete Datenbestand liegt, sendet und empfängt er E- Mails, schickt Druckaufträge ab oder greift auf zentrale Datenbestände zu.

Daneben drängen sich die Bereiche Schulungen, Konferenzen und Messen für weitere Beispielsituationen auf. In diesen Fällen wird eine Rechnervernetzung nur befristet benötigt, dies allerdings schnell und problemlos. Oder bei Umzügen und Betriebserweiterungen, wenn Büroräume nur kurzzeitig belegt werden. Eine Verkabelung wäre hier zwar denkbar, die Vernetzung per Funk-LAN ist in solchen Fällen aber zweifellos sinnvoller. Schon aufgrund des Aufwands, den das Verlegen und Entfernen der Kabel verursacht - ganz zu schweigen von Stolperstellen bei improvisierter Kabelführung und den damit verbundenen Störungen. Ein kabelloses LAN läßt sich dann völlig unabhängig von einem Backbone betreiben. Das Verfahren ist demnach mehr als nur ein Netzzugriffssystem - es kann ein eigenständiges lokales Netz bilden.

Besondere Anwendungsgebiete stellen Rechnereinsätze bei der Krankenhausvisite, bei der Fahrzeugannahme in Kfz-Betrieben oder der Kfz-Hauptuntersuchung beim TÜV dar. Hier wechselt der Einsatzort fast ständig. Da es sich um echte mobile Anwendungen handelt, ist eine Verkabelung nahezu auszuschließen, erst durch Funk-LAN läßt sich hier der Netzzugriff realisieren.

Die Funk-LAN-Technik eignet sich zudem besonders für den Einsatz in denkmalgeschützten Altbauten. Hier ist eine Verkabelung wegen der notwendigen Bohrungen für Kabeldurchführungen oft ausgeschlossen. Doch der Vorteil, für eine Rechnervernetzung keine baulichen Maßnahmen durchführen, keine Datendosen setzen und keine störenden Kabel legen zu müssen, läßt sich nicht nur in Altbauten nutzen - Aspekte wie diese werden insbesondere im Bereich Small Office/Home Office (SoHo) geschätzt. Überdies lassen sich Arbeitsplätze in einer modernen offenen Architektur, etwa in Eingangshallen, Foyers oder Ausstellungsräumen, mit einer Funk- LAN-Vernetzung leichter und eleganter realisieren. Viele Firmen schätzen darüber hinaus die Flexibilität bei der Positionierung der Arbeitsplätze.

Es gibt also neben dem reinen Mobile Computing weitere Gründe für den Einsatz der Funktechnik. Funk-LAN eignet sich aber nicht nur als Alternative zur Verkabelung im LAN-Bereich, sondern kann auch die traditionelle Anbindung an weitere Standorte über angemietete Leitungen ersetzen.

Nachdem im Frühjahr 1997 der grundstücksüberschreitende Verkehr in die Allgemeingenehmigung für Funk-LAN einbezogen wurde, können Funk-LAN-Bridges gebührenfrei auch zur Überbrückung von Distanzen eingesetzt werden, die mehrere Kilometer betragen. Allerdings muß der grundstücksüberschreitende Verkehr dann der Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post (RegTP) gemeldet werden - was nicht als restriktive Maßnahme zu sehen ist, sondern vielmehr als eine Voraussetzung der Hilfestellung durch die RegTP in eventuellen Konfliktfällen.

Unabdingbar für den Einsatz von Funk-LAN-Bridges im Weitverkehrsbetrieb ist eine freie Sicht zwischen den Antennen der beiden Standorte. Um trotz der begrenzten Sendeleistung von 100 mW (EIRP = Effective Isotropic Radiated Power) attraktive Reichweiten zu erzielen, können Unternehmen auf spezielle Richtantennen zurückgreifen. Zwei unterschiedliche Lösungen buhlen um die Gunst der Anwender: Zum einen gibt es Antennensysteme, die jeweils getrennte Wege für Senden und Empfang benutzen. Der Sendeweg bringt hierbei wenig oder keinen Gewinn, während auf der Empfangsseite ein Gewinn von beispielsweise 20 dB erzeugt wird. Diese Lösung kann mit normalen Funk-LAN-Komponenten die drei- bis vierfache Reichweite erzielen. Diesen Vorteil müssen sich Unternehmen allerdings mit einem sehr hohen Preis erkaufen.

Tauglichkeit für LAN-LAN-Koppelung

Eine Alternative stellen daher einfache Richtantennen in Kombination mit modifizierten Funk-LAN-Komponenten dar, die die Sendeleistung in den erlaubten Grenzen halten und trotzdem dasselbe Ergebnis wie die eben beschriebene Lösung bringen können. Dazu muß die Senderausgangsleistung um den Gewinn der Antenne reduziert werden (also zum Beispiel um 20 dB), so daß dasselbe Antennenelement für Sende- und Empfangsweg genutzt werden kann. Dieser Ansatz ist vor allem attraktiv, weil Anwender hier aus einer großen Anzahl an preiswerten Antennen wählen können.

Da Funk-LAN im 2,4-Gigahertz-Band arbeitet, in dem eine nur sehr geringe atmosphärische Absorption auftritt und selbst starke Niederschläge keine nennenswerte Zusatzdämpfung verursachen, kann mit einer robusten Übertragung gerechnet werden. Dennoch sollten Administratoren gewisse Systemreserven einplanen, um Veränderungen von Geräten und Kabelverbindungen abfangen zu können. Unter diesem Aspekt lassen sich Reichweiten von etwa fünf Kilometern erreichen, wobei dieser Wert lediglich als Richtwert zu verstehen ist. Unter besonderen Randbedingungen und mit guter Planung sind auch größere Reichweiten realisierbar.

Kosten- und Zeitvorteil durch Funk-LAN

Typische Anwendungsbeispiele für Funk-LAN-Bridges als Punkt-zu- Punkt-Verbindung zwischen zwei Ethernet-Segmenten sind campusweit verteilte Standorte oder auch abgesetzte neue Standorte bei Firmenerweiterungen. So läßt sich der benötigte Zugriff auf das zentrale Rechnernetz des Unternehmens nicht nur kostengünstig, sondern auch schnell realisieren. Funk-LAN-Bridges erlauben jedoch neben Punkt-zu-Punkt- auch Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen. Diese Netztopologie erfordert schon etwas mehr Planung, weil die Auswahl der Antennen mit ihren bestimmten Richteigenschaften einige Sachkenntnis voraussetzt.

Neben der rein innerbetrieblichen Nutzung dieser Topologie kommen hier interessante neue Gesichtspunkte ins Spiel: die Vermarktung von Telekommunikationsdiensten. Ein passendes Beispiel für einen Dienst ist die Anbindung von Kunden an das Internet. Dabei können weitere Dienstleistungen im Sinne von Mehrwertdiensten zu einem Paket geschnürt und als komplette Systemdienstleistung angeboten werden. Allerdings ist diese Nutzung der Funk-LAN-Technik nicht mehr anmelde- und gebührenfrei: Hier greift das neue Telekommunikationsgesetz (TKG) vom 25. Juli 1996, das diese Telekommunikationsdienstleistung nach Paragraph 6 in den lizenzpflichtigen Bereich einordnet - schließlich handelt es sich um Telekommunikationsdienstleistungen für die Öffentlichkeit. Wer solche Leistungen erbringen will, muß zuvor eine Lizenz der Klasse 3 erwerben. Die Kosten hierfür hängen von der Region ab, die versorgt werden soll.

Ähnlich, wie das schnurlose Telefon als Zugriffssystem das Kabel überall dort ersetzt, wo es für den Nutzer von Vorteil ist, und somit dem Nutzer im privaten und gewerblichen Bereich Erleichterungen und Verbesserungen bringt, stellt die Funk-LAN- Technik eine durchaus attraktive Alternative zur klassischen Verkabelung dar. Dabei kann das Verfahren zwar nicht jeden Kabelanschluß ersetzen, sein Einsatz ist jedoch vor allem dort in Erwägung zu ziehen, wo die Freiheitsgrade der kabellosen Technik im Vordergrund stehen. Sind Funk-LAN-Strecken auch besonders attraktiv als Ersatz für Mietleitungen, gehen die Einsatzmöglichkeiten doch weit darüber hinaus, wie die Beispiele der quasimobilen und mobilen Anwendungen zeigen.

Angeklickt

Längst sind drahtlose Übertragungsverfahren keine Exoten mehr. Waren Funk-LANs einst auf reine Nischenanwendungen spezialisiert, dringen sie mittlerweile dank fallender Preise und zunehmender Leistung in immer neue Anwendungsgebiete vor. Auch für die Koppelung von LANs kann die Technologie eine ernstzunehmende Alternative zu herkömmlichen Übertragungsverfahren darstellen.

Detlef Klostermann ist Inhaber des Planungs- und Beratungsunternehmens Funkconsult in Senden.