WLAN Grundlagen
Allgemein
Wireless LAN ist eine Funktechnik im 2,4-GHz- oder 5-GHz-Band zur Übertragung von Computerdaten.
Es ist eine Netzwerktechnik, die nach dem Standard IEEE 802.11 und deren Nachfolgern arbeitet und zwischen verschiedenen Herstellern und Betriebssystemen weitgehend kompatibel ist. Im praktischen Gebrauch ersetzt es das Ethernetkabel durch eine Funkverbindung. Für das Betriebssystem und die Programme sieht es so aus, als wäre der Rechner über ein Ethernetkabel angeschlossen.
Besondere Eigenschaften
Es gibt mittlerweile viele verschiedene WLAN-Technologien und Standards, die sich alle mehr oder weniger unterscheiden, und alle diverse Vor- und Nachteile haben.
Ein paar Dinge sind allerdings allen gemeinsam und machen auch
den Unterschied zu kabelgebundenen Netzwerken aus: es gibt eben
kein Kupfer- oder Glasfaserkabel, mit dem die Netzwerkkarte verbunden ist, das Übertragungsmedium ist Luft.
Konsequenz:
- Alle Teilnehmer teilen sich die Bandbreite (Shared Media)
- Alle Teilnehmer in der Reichweite des Senders müssen gegenseitig Rücksicht nehmen ('Collision Domain' ist die Reichweite des Senders)
- Alle Teilnehmer teilen sich den Kanal und erkennen nicht immer, dass ein anderer gleichzeitig funkt (CSMA- Zugriffsverfahren ohne Kollisionserkennung!)
- sämtliche Sender streiten sich um die total verfügbare Bandbreite
- Reflektion
- Beugung
- Fresnel-Zone
- Polarisation
- Interferenz
TODO(Funktion, Reichweite, Durchsatz)
Welchen Durchsatz darf ich realistisch erwarten?
Bei z.B. einer Schulklasse mit 30 Teilnehmern gibt das theoretisch 45 KByte/s (802.11b) und 225 KByte/s, wenn keine Kollisionen auftreten würden. Da dies bei soviel Teilnehmer unmöglich ist, ergibt sich in der Realität etwa 1/10 bis 1/5 dieser Bandbreite!
Welchen Kanal soll ich wählen?
Eigentlich gibt es in Europa 13 nutzbare Kanäle (USA 11).
Leider können nur 3 Kanäle störungsfrei im gleichen Senderaum benützt werden, weil sich die benachbarten Sendebänder überlappen und dardurch stören würden. Daher sollte man die Kanäle 1, 6, 13 verwenden (in us-englischen Bereichen nutzt man 1,5,11).
FAQ Die Wellenlänge im 2,4GHz-Band beträgt ca. 12cm. Das Interferenzmuster (~ Abstand der 'Wellenberge' - siehe Bild ), welches durch Reflexionen in Räumen entsteht, ist daher sehr fein. Ein Empfangsoptimum kann wenige Zentimeter neben einem Empfangsminimum liegen. Daher sind starke Schwankungen in der Empfangsfeldstärke beim Verschieben der WLAN-Karte (Antenne) schon um wenige Zentimeter normal - und machen sich natürlich gerade dann bemerkbar, wenn der Empfang ohnehin schon nicht doll ist.
FAQ Mit dem Begriff Diversity wird im WLAN-Bereich eine bestimmte Antennenanordnung bezeichnet. Der Empfang lässt sich - vor allem in Innenräumen mit ihren sehr komplexen Interferenzmustern (s.o.) - deutlich verbessern, wenn man zwei Antennen verwendet, die idealerweise einen Abstand von mehr als einer halben Wellenlänge voneinander haben sollten. Die Idee dahinter: wenn die eine Antenne aufgrund eines lokalen Interferenzminimums schlechten Empfang hat, dann ist die Wahrscheinlichkeit gross, dass die andere Antenne in einem Maximum 'sitzt' - der Chipsatz wählt ständig die Antenne mit dem besseren Empfang aus. Diversity bringt eine Empfangsverbesserung, die ungefähr einer Antenne
mit 3db besserem Gewinn entspricht.
FAQ Ich dachte bisher immer, die Signalqualität würde am besten sein, wenn die Antennen der verwendeten WLAN-Geräte vertikal stehen und parallel zueinander verlaufen würden (wegen der Abstrahlung) - stimmt das?
Nein, man sollte Antenne am besten mit einem Winkel von 90 grad zueinander
ausrichten. Das liegt daran, daß nicht nur die Energiefelddichte (salopp
Signalstärke) eine Rolle spielt, sondern auch die Polarisation. Du
kannst z.B. auf einem freien Feld mit einer vertikal polarisierten
Antenne voll auf einen Empfänger 'blasen', wenn dessen Empfangsantenne
horizontal polarisiert ist empfängt er trotzdem nichts oder sehr wenig.
Durch Reflexionen wird die Polarisation allerdings 'verwaschen', so daß
man in einem Raum - wo immer viele Reflexionen vorkommen - auch bei einer
wie oben beschriebenen Anordnung Empfang hätte.
Wenn man es allerdings gut machen will, richtet man auch in einem Raum
die Antennen senkrecht zueinander aus, so daß jeweils eine Antenne eine
Polarisationsrichtung abdeckt. Dazu muß natürlich 'Diversity' aktiviert
sein - was wohl bei fast allen APs die Standardeinstellung ist.
Zusätzlich sollten die Antenne einen Abstand von lambda/2 haben.
Jede WLAN-Karte im PC-Card-Format besitzt bereits
zwei Antennen und betreibt damit Diversity - siehe unsere Bilder von zerlegten Karten:
1,
2. Dass zwei so dicht nebeneinander angeordneten Antennen natürlich nicht optimal sind, sollte klar sein. Wesentlich besser ist da schon die häufig bei Access-Points zu findende Bauweise mit zwei Antennenstummeln auf der Rückseite.
{
WirelessLAN }
