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01.05.1998 - 

Übertragungstechniken im LAN/Alternativen zum verkabelten LAN

Weltstandard IEEE 802.11 bildet solide Basis für drahtlose LANs

Der PC hat längst alle Bereiche von Verwaltung, Produktion und Dienstleistung erobert und ist auf dem Vormarsch in neue Anwendungsbereiche. Dabei hat sich ihre unternehmensweite Vernetzung als notwendige Maßnahme erwiesen; denn nur so lassen sich die Arbeitsabläufe in Firmen effizient gestalten: sei es der Zugriff auf zentrale Datenbanken, das Nutzen gemeinsamer Ressourcen oder das innerbetriebliche Mailing.

Der starke Preisverfall der Netzwerkkarten und -Betriebssysteme hat dem verkabelten Netzwerk im LAN-Bereich zu hohen Wachstumsraten verholfen. Dieser Erfolg war nur vor dem Hintergrund der weltweit anerkannten Standards des IEEE 802 möglich. Sie sorgen dafür, daß die Netzwerkkarten und Betriebssysteme beliebiger Hersteller miteinander arbeiten können.

Der rasante Vormarsch des PCs in neue Bereiche - als Notebook insbesondere im Bereich der Mobilkommunikation - weckt konsequenterweise den Wunsch nach Alternativen zur verkabelten Vernetzung; denn auch die mobile Anwendung kann inzwischen auf die Vernetzung nicht mehr verzichten. Dieser Trend wurde auch bei IEEE 802 erkannt und führte zur Gründung der Untergruppe 802.11 mit der Aufgabenstellung, einen Standard für das "Wireless LAN" zu entwickeln. Er sollte die verschiedenen proprietären Lösungen ersetzen, die seit 1993 als Funk-LANs am deutschen Markt angeboten werden. Nach fast siebenjähriger Arbeit konnte im Juni 1997 der Standard IEEE 802.11 zu einem vorläufigen Abschluß gebracht werden. Seither läuft die Entwicklung bei allen Herstellern auf Hochtouren, um unter den ersten am Markt zu sein.

Der Standard IEEE 802.11 wird nicht nur die proprietären Lösungen verdrängen, er wird der schnurlosen Rechnervernetzung via Funk-LAN zum Durchbruch verhelfen.

Hinter der Bezeichnung IEEE 802.11 verbergen sich nämlich nicht nur ein, sondern insgesamt vier Standards mit jeweils zwei Übertragungsraten, die in ihrer Breite alle Alternativen zur verkabelten Vernetzung abdecken. Neben der Funkübertragung im 2,4-Gigahertz-Band beinhaltet der Standard auch die Infrarotübertragung für kurze Distanzen mit Sichtkontakt.

Mit letzterer lassen sich vorwiegend Inhouse-Anwendungen im unteren Preissegment abdecken. Dagegen sind die Funkstandards bei 2,4 Gigahertz allgemein anwendbar, wobei die Anwendungen außerhalb von Gebäuden eine immer stärkere Rolle spielen. Durch die Allgemeingenehmigung von Funk-LANs auch außerhalb der Grenzen eines Grundstücks wurde deren Einsatzbereich im Mai 1997 genehmigungsrechtlich deutlich erweitert. Seither können Funk-Bridges grundstücksüberschreitend Teilnetze verbinden, und spezielle Antennen erlauben campusweite Flächennetze.

Das Funk-LAN kann eine Alternative zum verkabelten LAN sein, zumal die Kosten der erforderlichen Komponenten drastisch gesunken sind und als Folge des IEEE 802.11 noch weiter fallen werden. Es handelt sich jedoch um viel mehr als nur eine Alternative: um eine Ergänzung und Erweiterung zum Kabel mit der Erschließung neuer Anwendungsbereiche und neuer Märkte. Funk-LAN entwickelt sich zu einer echten Konkurrenz des lokalen Datenfunks. Es ist integraler Bestandteil des Rechnernetzes; somit fügen sich die meisten Datenanwendungen nahtlos in diese Struktur ein.

Die Zugriffsreichweiten liegen mit speziellen Gewinnantennen bei bis zu drei Kilometern. Da Funk-LAN eine zellulare Technik nutzt, können auch große Flächen wie Flug- und Seehäfen, Bahnhöfe, Industriegelände und Betriebshöfe von Verkehrsunternehmen mit geringem Aufwand abgedeckt werden. Was das Funk-LAN besonders attraktiv macht, ist die problemlose genehmigungsrechtliche Seite. Der Nutzer braucht keine Frequenz zu beantragen und, solange er keine lizenzpflichtigen Leistungen erbringt, keine Gebühren zu bezahlen.

Betrachtet man die Leistungsmerkmale (siehe Kasten "Leistungsmerkmale") der Funk-LAN-Technik, müssen gegenüber der verkabelten Lösung keine Abstriche gemacht zu werden. Übertragungs- und Abhörsicherheit sind sogar besser.

Bis zu 6 Mbit/s via Funk übertragen

Mit der Übertragungsrate von derzeit 2 Mbit/s kommen die meisten Anwendungen gut zurecht, und wenn das nicht reicht, läßt sich die Übertragungskapazität einer Funk-LAN-Zelle auf bis zu 6 Mbit/s erhöhen. Schon heute ist von Lucent Technologies eine Funk-LAN-Variante mit einer Übertragungsrate von 10 Mbit/s für Ende 1998 angekündigt. Dies liegt zwar außerhalb des Standards, ist aber durch automatische Rückschaltung auf die Standardwerte voll kompatibel mit IEEE 802.11.

Alle Hersteller werden zur Anbindung des Funk-LANs an ein Backbone sogenannte Access Points mit einer Ethernet-Schnittstelle herausbringen. Wegen der geringen Nachfrage wird es nur wenige Hersteller geben, die auch den Token Ring unterstützen. Auf der Endgeräteseite wird die PC Card im Vordergrund stehen. Einige Anbieter werden aber auch Einbaukarten für Desktops mit ISA- und PCI-Bus anbieten. Wenn das Spektrum der Anbieter so bleibt wie im proprietären Bereich, kommen etwa acht verschiedene Funk-LAN-Produkte auf den deutschen Markt. Da sie beliebig austauschbar sind, steht einem offensiven Wettbewerb nichts mehr im Wege. Die meisten Hersteller haben als Erscheinungstermin April bis Mai 1998 anvisiert.

Im Zusammenhang mit Funk wird immer wieder die Frage nach der Gefährdung von Personen durch elektromagnetische Strahlung laut. Wie in vielen medizinischen Bereichen ist dies auch hier eine Frage der Dosierung beziehungsweise Intensität der Strahlung. Genauso verhält es sich auch beim Funk. Wo eine Gefährdung durch die elektromagnetische Strahlung tatsächlich anfängt, ist weiterhin stark umstritten. Unumstritten sind allerdings die Grenzen, für die nach heutigem Kenntnisstand ein entsprechendes Risiko sicher ausgeschlossen werden kann. Sie sind frequenzabhängig und werden durch Kur-ven für die elektrische und die magnetische Feldstärke beschrieben. Hier gibt es zum einen die Grenzwerte nach DIN VDE 0848, Teil 2, und zum anderen die 26. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz. Der Vergleich mit der von einem Funk-LAN-Gerät ausgehenden Strahlung (in 42 Zentimeter Abstand gemessen) ergibt, daß die Grenzwerte ganz erheblich unterschritten werden.

Die biologische Sicherheit von Funk-LAN wird so hoch eingeschätzt, daß es selbst Krankenhäuser ohne Einschränkung einsetzen. Aber es existieren natürlich weitere Verwendungsmöglichkeiten: Im industriellen Umfeld gibt es inzwischen viele Einsatzgebiete für mobile Rechner, die trotz ihrer Mobilität einen Online-Zugang zum gemeinsamen Rechnernetz brauchen.

Für diese Anwendungen eignet sich Funk-LAN besonders. Die mobilen Rechner lassen sich als vollwertige Clients in das Rechnernetz integrieren. Damit eröffnen sich neue betriebliche Perspektiven. In der Produktion lassen sich fließbandbegleitende Rechneranwendungen, etwa Testsysteme bei der Autoproduktion oder mobile Disponenten- und Warenerfassungsplätze beim Warenumschlag, realisieren. Die direkte Anbindung ans Rechnernetz mit Zugriff auf alle Dateien und Arbeitsplätze eliminiert medienbruchbedingte Wartezeiten und Fehlerquellen. Dabei stellt die auf etwa 80 Meter begrenzte Reichweite eines Access Point kein Problem dar. Funk-LAN-Systeme verfügen über eine zellulare Netztechnik mit Roaming wie die öffentlichen Funktelefonsysteme.

Für zeitlich befristete Anwendungen gilt Funk-LAN oft nicht nur als die schnellere, sondern auch als die preiswertere Methode: Bei häufigen internen Umzügen, für nur kurzzeitig belegte Räume, Schulungen an wechselnden Standorten, auf Messeveranstaltungen, Konferenzen und Tagungen - immer dann, wenn nur befristet eine Vernetzung benötigt wird, kommen die Vorteile von Funk-LAN voll zum Tragen.

Das schnurlose Rechnernetz löst auch die Vernetzungsprobleme in historischen und denkmalgeschützten Gebäuden, die aus repräsentativen Gründen gern für Tagungen und Kongresse genutzt werden. Es muß nicht gebohrt werden, es werden keine Kabelkanäle verlegt, die Bausubstanz wird nicht angerührt.

Da die Zuverlässigkeit der Funkvernetzung inzwischen nicht mehr in Frage steht, werden Funk-LANs auch schon als Disaster-Recovery-Systeme eingesetzt. Bei redundanter Anbindung der Access Points an das Backbone kann ein vom klassischen Kabelnetz weitgehend unabhängiges Funk-LAN eine sichere Redundanz darstellen.

Funk-LAN als Backup

In so manchem Unternehmen haben sich ausgelagerte Datennetze entwickelt, weil aus bautechnischen Gründen eine Anbin-dung an das Hauptnetz nicht möglich war. So sprachen bei getrennten Gebäuden teure Erdarbeiten dagegen, oder es lag womöglich ein öffentlicher Verkehrsweg dazwischen, so daß eine Verkabelung wirtschaftlich nicht vertretbar war. Im Zuge der Funk-LAN-Entwicklung wurden auch für diese Einsatzfälle kostengünstige Lösungen gefunden, die in Form von Funk-Repeatern und -Bridges die Anbindung von Subnetzen an das Hauptnetz erlauben.

Noch sind die Grenzen für die Funk-LAN-Technik nicht erkennbar. Der Ausblick auf die nächste Generation, die unter den Namen "Hiperlan" und "Bran" vom ETSI (European Telecommunications Standards Institute) standardisiert werden, zeigt mit 23,5 Mbit/s eine deutlich höhere Übertragungsrate. Für Hiperlan und Bran wird es exklusive Frequenzbereiche von 5,15 bis 5,3 Gigahertz und von 17,1 bis 17,3 Gigahertz geben. Auch bei anderen Leistungsmerkmalen steht eine Verbesserung ins Haus, zum Beispiel bekommt Bran eine Schnittstelle zum ATM. Und das wird auch noch nicht das Ende der Entwicklung sein. Schon heute denken Experten über eine Steigerung der Übertragungsrate bis 150 Mbit/s auf Frequenzen bei 60 Gigahertz nach..

Leistungsmerkmale der Funk-LAN-Technik

- Standardisierte Luft-Schnittstelle erlaubt Gerätebeschaffung von beliebigen Herstellern- Definition mehrerer physikalischer Kanäle zur Entkopplung von Funkzellen- Kollisionsverhinderung auch für verborgene Stationen verhindert netzinterne Störungen- Integrierte Bridge-Funktion erspart zusätzliche Komponenten- Fragmentierung langer Blöcke verbessert die Übertragungssicherheit- Automatisches Roaming über alle Kanäle erleichtert die Netzplanung- Power-Management (Sleep Mode) für batteriebetriebene Computer erhöht deren Betriebsdauer- Verschlüsselung der Funkübertragung verbessert die Abhörsicherheit

Angeklickt

Mit der Verbreitung von Notebooks wächst der Bedarf an mobiler Vernetzung. Der Standard IEEE 802.11 für Funk-LANs, der im Juni 1997 zu einem vorläufigen Abschluß gebracht wurde, bildet eine Basis für drahtlose Systeme. Er erlaubt sowohl die Übertragung via Funk bei einer Frequenz von 2,4 Gigahertz als auch via Infrarot, das sich vor allem für kurze Distanzen eignet. Die Kosten für Funk-LANs sinken beständig. Sie stellen nicht nur eine Alternative, sondern auch eine Ergänzung und Erweiterung verkabelter LANs dar. Mit Hilfe einer zellularen Technik lassen sich auch große Flächen abdecken. Die Übertragungsrate liegt in der Regel bei 2 Mbit/s und läßt sich bis auf 6 Mbit/s erhöhen. Grenzwerte für eine gesundheitliche Gefährdung werden so deutlich unterschritten, daß sogar ein Einsatz in Krankenhäusern denkbar ist. Als weitere typische Verwendungsfelder gelten zeitlich befristete Anwendungen, etwa im Rahmen von Messen oder Schulungen, die an verschiedenen Orten stattfinden, sowie die Vernetzung denkmalgeschützter Gebäude.

Detlef Klostermann ist Feschäftsführer bei Funkconsult in Senden.