Wireless LAN, WLAN nach 802.11a 802.11b, 802.11g, 802.11n

Immer öfter werden WLANs als Punkt-zu-Punkt Übertraung eingesetzt. Dabei sind Datenraten bis zu 300Mbps und Strecken von bis zu 3km möglich.

Wir installieren Wireless Produkte nach IEEE802.11g mit bis zu 54Mbps auf 2.4GHz sowie IEEE802.11a mit 54 Mbps oder 108Mbps im 5GHz Bereich. Gepanet hat hier seit Jahren viele, erfolgreiche Projekte in Büroräumen, Krankenhäusern, Fabrikhallen und bei Standortverbindungen (WLAN WAN) vorgenommen. Die neueste Spezifikation ist 802.11n mit größerer Bandbreite bis zu 600Mbps. Erste ausgereift Geräte mit Pre-802.11n sind bereits verfügbar. Dabei  können wir für Sie:

• Die Vermessung des Funknetzes vor Ort vornehmen
• Die optimalen / möglichen Standorte der AP´s dokumentieren.
• Ein Konzept für Ihr WLAN ausarbeiten.
• Daraufhin ein Komplettangebot für Sie erstellen.
• oder Angebote bei diversen Herstellern und Anbietern im Wireless Bereich unabhängig für Sie einholen und vergleichen.
• Das WLAN für Sie aufbauen.
• oder die Arbeiten an von Ihnen ausgesuchte Wireless LAN Firmen vergeben und überwachen.
• Eine komplette WLAN Messung und Dokumentation über das Projekt durchführen.
• die Installation und Konfiguration bei bereits vorhandenen drahtlosen Netzwerken Überprüfen und verbessern
• Sicherheits-Checks durchführen, damit ihr Mitbewerber nicht auf Ihrem Netzwerk schnüffelt

Der Standard IEEE 802.11a bietet eine maximale Datenübertragungsrate von 54 Mbps und arbeitet im 5 GHz-Band, in dem ein größerer Frequenzbereich (455 MHz Bandbreite) zur Verfügung steht und damit 19 nicht überlappende Frequenzen in Deutschland nutzbar sind. Auch dieser Frequenzbereich ist in Deutschland lizenzfrei nutzbar. Aufgrund der unterschiedlichen Frequenz sind die beiden Standards 802.11a und 802.11b nicht kompatibel zueinander und können nicht über den selben Sender im Access Point genutzt werden. Immer mehr APs lösen das Problem indem sie mit Sendern für beide Standards bestückt sind. Unternehmen können so drahtlose Netzwerke nach beiden Standards betreiben und müssen dafür nur einen AP einsetzen. Im Normalbetrieb sind unter 802.11a 30 mW Sendeleistung erlaubt. Durch Transmit Power Control und Dynamic Frequency Selection sind jedoch höhere Sendeleistungen bis 1000 mW gestattet. TPC und DFS sollen sicherstellen, dass Satellitenverbindungen und Radargeräte nicht gestört werden. Dies und die höheren Kosten der Hardware auf Grund der höheren Frequenz bewirken, dass sich 802.11a noch nicht gegen 802.11b oder g durchgesetzt hat.

WLAN nach IEEE 802.11n

Die derzeitige Spezifikationsmatrix für den 802.11n-Entwurf ist am 19. Januar 2006 einstimmig von der ‚Task Group N’ des IEEE-Komitees verabschiedet worden. Der Vorschlag umfasst drahtlose Hochgeschwindigkeitsverbindungen von bis zu 600 MBit/s, die unter anderem durch Technologien wie Spatial Multiplexing MIMO, Beamforming oder Space Time Block Clocking (STBC) erreicht werden sollen. Ebenfalls vorgesehen ist vollständige Interoperabilität mit sämtlichen Produkten die auf den aktuellen Standards 802.11a/b/g basieren. Als Mitglied der WiFi-Alliance (WFA) unterstützen Apple, Atheros, Broadcom, Buffalo, Cisco, Conexant, D-Link, Intel, Lenovo, Linksys, Netgear, Sanyo, Sony, Ralink und Toshiba die WFA-Initiative, Produkte zu zertifizieren, die Kompatibilität mit dem 802.11n-Entwurf gewährleisten. Endgültig ratifiziert wird der neue Standard aller Voraussicht nach nicht vor 2009.

802.11n nutzt zur Datenübertragung Techniken wie Multiple Input Multiple Output (MIMO), Space Time Block Coding (STBC) und "Beamforming". Dadurch werden höhere Datenraten über größere Distanzen erreicht. Etliche Anwendungen, die hohen Datendurchsatz und sehr stabile Verbindungen verlangen, werden nun auch in drahtlosen Netzwerken zu ihrem Recht kommen. Hoch auflösende Videostreams oder Datensicherungsanwendungen werden mit der neuen Technologie noch stabilere Verbindungen bei verbesserter Reichweite und höheren Sicherheitseinstellungen wie beispielsweise 802.11i (WPA2) mit AES (Advanced Encryption Standard) nutzen können.

WLANs nach IEEE 802.11n bilden die erste wirklich professionelle Lösung für Unternehmensnetze. Dadurch kann einen Planungs- und Investitionssicherheit für mehrere Jahre erreicht werden. Die Vorgänger 802.11a/b/g hatten zu viele Mängel im Nebeneinanderbestehen und im tatsächlich erreichbaren Durchsatz. Ein Nebeneinander vom überlasteten 2,4GHz Band und dem 5GHz Band wird sich als beruhigend für die WLAN-Technologie erweisen.

Colubris, Proxim, Netgear und Linksys bieten bereits Geräte auf Basis des neuen 802.11n-Drafts an. Diese erlauben in der ersten Generation Datentransferraten von bis zu 300 MBit/s. (z.B. LANCOM 802.11n MIMO Access Point mit 5 GHz Diversity-Antenne mit 2 Spatial Streams, 9° Richtwirkung, 23 dBi Gewinn)

802.11n mit MIMO im Outdoor-Einsatz

Um bei Outdoor-Anwendungen von 802.11n zwei Datenströme parallel übertragen zu können, werden spezielle Antennen verwendet, die zwei um 90° gedrehte Polarisationsrichtungen verwenden. Bei diesen Dual- Slant-Antennen handelt es sich um zwei Antennen in einem gemeinsamen Gehäuse. z.B. LANCOM 802.11n MIMO Access Point (5 GHz Polarisations-Diversity-Antenne mit 2 Spatial Streams, 9° Richtwirkung, 23 dBi Gewinn)

Einsatzmöglichkeiten von WLAN nach IEEE 802.11 a/g/n

Herkömmlicherweise werden Computer und Peripheriegeräte mit aufwändigen Verkabelungen vernetzt. Es gibt aber auch viele Einsatzgebiete in denen eine konventionelle Verkabelung zu teuer, nicht möglich oder nicht flexibel genug ist.

Beispielsweise dürfen Unternehmen oder Behörden, die ihren Sitz in denkmalgeschützten Häusern haben, weder Kabelkanäle noch Leitungen verlegen lassen. Computernetzwerke werden trotzdem benötigt. Für solche Fälle gibt es WLAN Systeme. Es verbindet Server, PCs, Laptops oder auch andere netzwerkfähige Geräte (z.B. Betriebsdatenerfassungs-Terminals; Kassensysteme) durch Funkwellen.

Funknetze sind aber auch dazu geeignet, in herkömmliche, verkabelte Netzwerke integriert zu werden oder teure Standleitungen, z.B. für Internet Access gebührenfrei zu ersetzen. Dieses System kann immer dort eingesetzt werden, wo eine konventionelle Verkabelung nicht möglich, nicht flexibel genug oder einfach zu aufwendig und damit zu teuer ist.

Auch für den Ersatz von WAN-Leitungen sind Funknetze theoretisch bis zu 12 km Luftlinie einsetzbar. In der Praxis und durch die Vorschriften der RegTP schränkt sich dieser Bereich aber auf ca. 5-7 km bei freier Sichtverbindung ein. Diese WAN Funknetze sind meistens Punkt zu Punkt Verbindungen mit IEE802.11a oder IEE802.11n und „Enhanced Security" über AES, 802.1x oder WPA2, und einer tatsächlichen Datenübertragungsrate von 20-200 Mbps (54/300Mbps).
Siehe: Osbridge OS-5GXi ,  Proxim Tsunami MP.11a , LANCOM 802.11n MIMO Access Point (5 GHz Polarisations-Diversity-Antenne mit 2 Spatial Streams, 9° Richtwirkung, 23 dBi Gewinn)

High-Speed 54-300 Mbps WLAN-Verbindungen bieten Vorteile bei:

• "drahtlosen" Konferenzräumen
• Netzwerkzugriffen auf dem gesamten Firmengelände
• Mobilität für den Außendienst und Flurförderfahrzeuge
• Schneller Inbetriebnahme neuer Büros
• Denkmalgeschützten Gebäude
• schneller Anschluss von WAN Strecken
• Campus Anbindungen; Auslagerung von Firmenteilen
• medizinischen Bereichen mit EN60601

Sicherheit von WLAN nach IEEE 802.11 a/b/g/n

Der Sicherheit bei WLANs muss eine hohe Beachtung geschenkt werden, da die Daten vom Sender zum Empfänger frei über den Äther übertragen werden, und somit theoretisch von jedem Angreifer, der über die entsprechenden Mittel verfügt, abgefangen und gelesen werden können. Durch die verwendete Übertragungstechnik der WLAN Systeme mit WEP ist die Verschlüsselung der Daten mit 128, 168 oder 256 bit im Prinzip sichergestellt und eine Abhörsicherheit weitgehend erfüllt. Möchte der Anwender eine höhere Sicherheit für sein System, so bietet GepaNet zusätzliche, auf Hardware basierende Verschlüsselung (wie z.B. 3DES oder AES nach WPA2) auf dem neuesten Stand der Technik an, die zusätzlich installiert werden kann. Hierdurch können auch die sensibelsten Daten ohne Angst vor Datendienstahl über die Funkstrecke übertragen werden.

Im Sommer 2003 hatte die Wi-Fi-Alliance, in der sich fast 200 WLAN-Herstellern organisiert haben, mit WPA Bestandteile von 802.11i vorweggenommen. WPA sieht eine bessere Verschlüsselung vor, da es das sogenannte "Temporal Key Integrity Protocol" (TKIP) verwendet. Ferner werden Pre-shared Keys verwendet sowie das RADIUS-basierende 802.1X. Mit diesem kann man Benutzer eindeutig identifizieren. Das Wi-Fi-Konsortium hat damit eine eigene Art der WLAN-Verschlüsselung etabliert. Wi-Fi Protected Access, kurz WPA, ist vom IEEE-Projekt 802.11i abgeleitet und aufwärtskompatibel.  Das bei Funknetzwerken nach dem IEEE-Standard 802.11 gebräuchliche WEP hat sich in der Vergangenheit als anfällig herausgestellt. Zur WEP-Ausbesserung nutzt WPA ausgewählte Bestandteile von 802.11i wie beispielsweise einen erweiterten Initialization-Vector, Re-Keying oder Message-Integrity-Check.  Außerdem sieht WPA eine Authentifizierung mittels IEEE 802.1x und EAP (Extensible Authentication Protocol) vor, die auf einen vorhandenen RADIUS-Server für die Nutzerverwaltung zurückgreifen. Nicht dazu gehören 802.11i-Features wie sicheres Hand-off, sichere De-Authentifizierung oder verbesserte Verschlüsselungsverfahren (AES-CCMP). Wi-Fi-zertifizierte WLAN-Geräte lassen sich per Software-Aktualisierung mit WPA ausrüsten.

Der Wireless-Standard IEEE 802.11i ist seit Juni 2004 vom IEEE ratifiziert. Beinhaltet sind die seit längerem erwarteten Sicherheitsspezifikationen für Funknetze, insbesondere was Verschlüsselung betrifft. 802.11i ersetzt das unsichere Verschlüsselungsverfahren WEP (Wired Equivalent Privacy) durch WPA (Wi-Fi Protected Access). Darüber hinaus schreibt der Standard vor, wie Advanced Encryption Standard (AES) zur Verschlüsselung von Daten zu verwenden ist. Damit genügt er den Vorschriften des Federal Information Standards (FIPS) und ist somit auch behördentauglich. Allerdings erfordert die AES-Umsetzung kompatible Hardware, es sei denn, der Anbieter hat schon vorsorglich 802.11i in seine Komponenten integriert.

GepaNet richtet für Sie Wireless Netzwerke nach dem WPA Standard und dem 802.11i Standard ein oder rüstet Ihre vorhandenen Netzwerke auf den WPA / 802.11i Standard um.

Antennen und Reichweite

Die eingebauten Antennen in 802.11 Endgeräten lassen bis zu 100 Meter Reichweite auf freier Fläche zu. Mit neuester Technologie sind sogar bis zu 80 Meter in geschlossenen Räumen zu erreichen. Externe Antennen bringen einen Sende- wie Empfangs-Gewinn, den "Antennengewinn", gemessen in dBi, indem sie die elektromagnetischen Wellen bündeln. Rechtlich darf die Sendeleistung der Einheit in Deutschland 100 mW oder 20dBm EIRP bei 2,4 GHz bzw. 1000 mW EIRP bei 5,7 GHz mit TPC und DFS nicht übersteigen. Berechnet wird die Sendeleistung (in dBm) eines WLAN-Gerätes nach der Formel: Sendeleistung (dBm) - Dämpfung Kabel (dB) + Gewinn Antenne (dBi)  = Gesamtsendeleistung. Mit externen Rundstrahlantennen lassen sich bei Sichtkontakt somit bis zu 300 Meter im Freien überbrücken. Wände und Bäume in der Fresnelzone mindern jedoch die Reichweite durch Dämpfung der Signale. Ist die erste Fresnelzone zur Hälfte verdeckt, so beträgt die Zusatzdämpfung 6 dB. Je stärker die elektrische Leitfähigkeit des Hindernis, desto stärker der Effekt.

Mit speziellen Richtfunkantennen lassen sich im 802.11a Bereich bei Sichtkontakt mehrere Kilometer überbrücken. Allerdings funktioniert das nur zwischen Bergen. Selbst auf dem Meer endet der Sichtkontakt nach etwa 20 km durch die Erdkrümmung.

Zur Verbindung eines WLAN-Gerätes mit einer zugehörigen Antenne werden spezielle Koaxialkabel und Koax-Steckverbinder für Hochfrequenzanwendungen verwendet. Bei WLAN sind dies hauptsächlich die sonst selten verwendeten Stecker wie N-Steckverbinder, TNC, RP-TNC (Äußerlich gleich, nur die Innenteile sind vertauscht!) SMA (Sub-Miniature-A) und RP-SMA. Es gibt jedoch auch spezielle Stecker, wie den MCX-, MMCX-, MC-Card-, U.FL-, Lucent-Stecker oder den Proxim XXL-Stecker. Schildern Sie uns Ihr Projekt, wir haben die passenden Antennen, Kabel, Steckverbinder und Pigtails für Sie auf Lager.

Osbridge bietet eine 5 GHz Point-to-Point Bridge mit integrierter 23 dBi Antenne und PoE Adapter für den schnellen Einsatz im Freien mit einer Übertragungsrate von 20Mbps netto (54Mbps brutto) auf bis zu 3 km. Das Gerät ist in Deutschland und Österreich zugelassen.

Gesundheit von WLAN nach IEEE 802.11 a/b/g/n

Die WLAN Geräte arbeiten im Mikrowellenbereich und haben eine Sendeleistung von max. 100mW. Die meisten WLAN Endgeräte haben eine Sendeleistung von nur 30mW, wobei im Vergleich dazu die allgemein gebräuchlichen Handys im deutschen D-Netz mit 2000 mW noch die 66-fache Leistung entwickeln. Ein handelsübliches Mikrowellengerät, in der Küche fast jeden Haushalts zu finden, kann bis zu 2000 mW abstrahlen, ohne den gesetzlichen Rahmen zu überschreiten. Durch das Verteilen der Sendeleistung auf mehrere Frequenzen (Spread-Spectrum Verfahren) wird die Wirkung bei FunkLAN´s noch weiter abgeschwächt. Da sich die Wirkung mit der Entfernung vom Sender quadratisch senkt, wird nicht die absolute Leistung, sondern die Strahlungsdichte zum Vergleich herangezogen. So hat z.B. ein Handy an seiner eingebauten Antenne eine relativ hohe Strahlungsdichte. Bei WLAN-Access-Points werden Antennen eingesetzt, bei denen die Strahlungsdichte mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt. Oder anders ausgedrückt, wenn man sich von der Antenne entfernt, so wird auch nur ein Bruchteil der Strahlungsdichte vom Körper aufgenommen.

Neueste Langzeitstudien zeigen, dass selbst geringste Auswirkungen auf den menschlichen Körper und sein Wohlbefinden erst bei erheblich höheren Strahlungsmengen nachweisbar sind. Das gleiche gilt natürlich auch für so empfindliche Geräte wie Herzschrittmacher oder ähnliches, auch hier bestehen keinerlei Bedenken von Seiten der Spezialisten. Das wird auch durch den Einsatz solcher Systeme in vielen Kliniken in der ganzen Welt untermauert, die bei diesen Themen besonders empfindlich sein müssen.

Unsere WLAN-Komponenten sind entsprechend der Norm für medizinische Geräte EN60601/1/2 zugelassen und können daher bedenkenlos in Krankenhäusern, Arztpraxen usw. eingesetzt werden.

Gesetzliche Bestimmungen für FunkLAN

Seit dem 21.05.1997 wird der Betrieb von Datenfunksystemen durch die Verfügung 122 im Amtsblatt 14/1997 des Bundesministeriums für Post und Telekommunikation (BMPT) neu geregelt

Betriebsgenehmigung und technische Zulassung

Die oben angeführten Funksysteme werden vom Hersteller bei einem akkreditierten Testlabor einer technischen Prüfung unterzogen mit dem Ziel, die technische Zulassung zu erwirken. In Deutschland gilt die Zulassungsvorschrift BAPT 222 ZV 126. Diese basiert auf den technischen Richtlinien der ETSI (Europäische Normierungsbehörde) ETS 300328. Das heißt, ein FunkLAN System, das ETS 300 328 entspricht, kann in allen europäischen Ländern die Zulassung erhalten.

Gültigkeitsbereich für WLAN nach IEEE 802.11 a/b/g/n

Das Betreiben von Datenfunksystemen ist durch das Amtsblatt 14/1997 des BMPT ohne jede Einschränkung durch Grenzen eines Grundstücks erlaubt. Somit ist die grundstücksübergreifende Datenübertragung genehmigt. Zu beachten ist, dass Installationen von Funkanlagen, die der grundstücksübergreifenden Datenübertragung dienen, dem BMPT formlos, schriftlich mitzuteilen sind (Fax 06131185616). Dies dient dem Zweck einer zentralen Registrierung und stellt keine Anmeldung zur Erlangung einer Betriebsgenehmigung dar. WLAN Systeme nach IEEE 802.11 sind anmelde- und gebührenfrei. Durch die Allgemeinzuteilung der Bundesnetzagentur können für WLANs auch die Frequenzen in den Bereichen 5150 MHz - 5350 MHz und 5470 MHz - 5725 MHz gebührenfrei genutzt werden.

Errichtung von Datenfunksystemen nach IEEE 802.11 a/b/g/n

Die Errichtung kann vom Betreiber selbst vorgenommen werden. Eine Abnahme durch Zulassungsstellen ist nicht erforderlich. Der Betreiber hat darauf zu achten, dass nur zugelassene Geräte entsprechend der Vorschrift nach ETS 300 328 Verwendung finden. Für das Betreiben von Datenfunksysteme sind keine Gebühren zu entrichten.

Übersicht: WLAN/WPAN/WMAN Standards

WiMAX Netzwerke IEEE 802.16, IEEE 802.16a, IEEE 802.16-2004 (802.16d), IEEE 802.16e

Wireless Personal Area Networks, WPAN nach IEEE 802.15

Definiert als WPAN (Wireless Personal Area Network) in IEEE 802.15 handelt es sich um eine neue Technologie mit geringerer Reichweite, dafür aber mit schnelleren Datenraten als aktuelle WLANs. Wir sehen in UWB einen möglichen Nachfolger für Bluetooth. Wireless USB soll in der ersten Version im Nahfeld bis zu 480 MBit/s befördern, also so schnell wie USB 2.0 übertragen; bis zu 100 MBit/s kann man noch bei zehn Metern Entfernung erreichen.
Laut Herstellern verwendet die Technologie ein breites Band des Funkfrequenzspektrums für die Übertragung von Daten innerhalb eines kleinen Umkreises, wie etwa im Büro oder zu Hause. Interferenzen mit anderen kabellosen Systemen wie WLAN (Wireless LAN), "Wimax", oder Mobiltelefonen soll eine gepulste Datenübertragung vermeiden. Dabei benötige UWB nur wenig Energie.

IEEE 802.15.4

ZigBee

IEEE 802.20 Mobile Broadband Wireless Access

Ende 2002 wurde mit IEEE 802.20 eine neue Working Group eingerichtet. Sie beschäftigt sich mit dem »Mobile Broadband Wireless Access« (MBWA). Die Arbeitsgruppe soll die physikalische und die MAC-Schicht für ein Breitband-Funknetz definieren, das lizenzpflichtige Frequenzbänder unterhalb von 3,5 GHz verwendet. Dieses Netz wird auf die Anforderungen mobiler Benutzer zugeschnitten sein, vom Fußgänger bis hin zu Usern, die sich in einem fahrenden Auto oder einem Zug befinden. Mit MBWA spezifiziert man kostengünstige, spektrumeffiziente, weltweite, permanente, mobile Breitband-Zugangsnetze. Es handelt sich dabei um eine paketorientierte Paketschnittstelle speziell für das Internet Protocol (IP). Der Standard adressiert den mobilen Endanwendermarkt für Internet, Intranet und Firmenanwendungen genauso wie Infotainment-Anwendungen. Die Ziele dieser Gruppe sind wie folgt definiert:

• Verwendung von lizenzierten Bändern unterhalb von 3,5 GHz
• Datenraten von > 1 Mbit/s je Benutzer
• Geschwindigkeiten bis 250 km/h
• Ausdehnung MAN
• spezielle Aufmerksamkeit auf spektrale Effizienz, benutzbare Bandbreite und große Anzahl von Nutzern.

Im Gegensatz zu UMTS konzentriert man sich hier von vornherein auf die paketorientierten Dienste. Man überlässt die Sprachdienste bewusst den GSM- und UMTS-Techniken. In Zahlen ausgedrückt sehen die Ziele wie in der Tabelle wiedergegeben aus. Ende 2006 wurden die Aktivitäten der Arbeitsgruppe 802.20 eingestellt, da die Standardisierung von der Firma Qualcomm dominiert wurde. Seit Juli 2007 entwickelt die Gruppe jedoch wieder.

WLANs sind individuelle Lösungen, genau auf Ihren Bedarf zugeschnitten und bereits ab zwei PCs kostengünstig realisierbar. Fragen Sie uns. Wir beraten Sie gerne und stehen auch danach zu dem, was wir Ihnen verkaufen.

Wir betreuen Sie als Kunden Vor-Ort im Bodensee Gebiet  in Appenzell, Augsburg, Arbon, Bad Waldsee, Biberach, Bludenz, Bregenz, Dornbirn, Feldkirch, Friedrichshafen, Freiburg, Füssen, Götzis, Günzburg, Heidenheim, Hohenems, Illertissen, Immenstaad, Immenstadt, Isny, Kaufbeuren, Kempten, Kißlegg, Konstanz, Landsberg, Laupheim, Lauterach, Leutkirch, Lindau, Lustenau, Markdorf, Marktoberdorf, Mengen, Memmingen, Mindelheim, Oberstaufen, Oberstdorf, Pfronten, Pfullendorf, Rankweil, Ravensburg, Reutlingen, Romanshorn, Salem, Saulgau, Sigmaringen, Simmerberg, Sonthofen, St. Gallen, St. Margrethen, Tettnang, Tübingen, Tuttlingen, Überlingen, Ulm, Wangen, Wasserburg, Weiler und Weingarten. Wir beliefern Sie gerne im gesamten EURO-Raum.
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