2.4.2 Leitungslose Verfahren

WLAN (Wireless Local Area Network)

ist eine Technologie die es ermöglicht, mehrere Endgeräte in einem räumlich begrenzten Gebiet per Funk zu vernetzen. Um etwa PCs peer-to-peer zu vernetzen reichen einfache Funknetzwerkkarten aus, für sternförmige Vernetzung werden als Knoten Access-points verwendet, die in ihrer Netzwerkfunktion Switches oder neuerdings auch Router sind und die allenfalls auch Dienste wie DHCP oder die Funktion eines Printservers anbieten. Gelegentlich werden Access-points auch Hotspots genannt.

Als Frequenz wird der Bereich von 2,4 - 2,48 GHz verwendet, der weltweit für Funkverbindungen mit begrenzter Sendeleistung reserviert ist. In diesem Frequenzband arbeiten allerdings auch andere Sender wie etwa Bluetooth, Schnurlostelefone (DECT-Standard) oder Microwellenherde. WLAN ermöglicht theoretisch Übertragungsraten von bis zu 54 Mbit/s. Die tatsächliche Übertragungsrate ist allerdings abhängig von der Anzahl der User, die an einem Netz hängen und der Entfernung zur Basisstation. Je mehr User eingeloggt sind und je weiter die Basisstation entfernt ist, desto langsamer funktioniert die drahtlose Verbindung. Das liegt vor allem daran, dass die Geräte nicht notwendigerweise Full-Duplex-fähig sein müssen und daher als Zugriffsverfahren nicht mehr CSMA/CD verwendet werden kann. Anstatt dessen wird CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) eingesetzt, das das Prinzip listen before talk verstärkt verwendet. Weil die Wellenlänge etwa 13cm beträgt, beeinträchtigen Gegenstände ab dieser Dicke die Wellenausbreitung entscheidend. Die Sendeleistung der Geräte liegt bei 0.1W, was eine behauptete Gesundheitsgefährdungen relativiert, zumindest im Vergleich zu GSM-Sendern, die mit 1-10W senden. Bei handelsüblichen Geräten darf von Reichweiten von 30-100m ausgegangen werden, Außenantennen schaffen bei Sichtkontakt zwischen 100 und 300m, was die Versorgung kleiner Ortschaften ermöglicht.

WLAN ist bei der IEEE in mehreren Substandards definiert, seit einigen Jahren wird der jeweils aktuelle WLAN-Standard (derzeit 802.11i) von einem Firmenkonsortium unter der Marke Wi-Fi (sprich: waifai) vermarktet. Kennzeichnend ist ein Sicherheitspaket WPA2, das unter anderem eine Datenverschlüsselung nach dem AES-Standard enthält. Der Markenname selbst ist ein Kunstwort und ist nicht eine Abkürzung für wireless fidelity, wie gelegentlich vermutet wird.

IrDA

IrDA (Infrared Data Association) ist ein Standard zur Datenübertragung im Infrarotbereich. Die Technologie wird schon seit langem eingesetzt und gehört zur Grundausstattung von Notebooks, PDA's, Mobiltelefonen, Fernbedienungen, uam. Das Übertragungsmedium eignet sich ausschließlich für den Kurzstreckenbereich von wenigen Metern und Punkt zu Punkt Verbindungen, die Übertragungsraten betragen klasisch 4 MBit/s, neuerdings gibt es schon Tranceiver, die 16MBit/s schaffen. Das Verfahren hat allerdings zwei wesentliche Nachteile:

• Sender und Empfänger müssen über eine direkte Sichtverbindung verfügen
• Die Daten können bei der Übertragung mit Hilfe von PDA's leicht abgehört werden

Diese Nachteile haben in der Praxis dazu geführt, dass zunehmend der Bluetooth-Technologie der Vorzug gegeben wird, obwohl bei IrDA wegen der Übertragung von Licht sicherlich keinerlei möglicherweise gesundheitsschädliche Mikrowellenstrahlung auftritt.

Bluetooth

Bluetooth ist ein 1998 etablierter Standard (er beruht zum Teil auf IEEE 802.11), der geschaffen wurde, um im Kurzstreckenbereich die Kommunikation von Geräten über Funk kostengünstig zu realisieren. Beteiligt waren Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba, 3Com, Lucent, Microsoft und Motorola. Der Name geht auf den dänischen König Harald Blåtand (Blauzahn) zurück, der im Mittelalter große Teile Skandinaviens unter seiner Herrschaft zu vereinte.

Das Modul selbst ist ein Microchip, das wenig Energie benötigt (0,3 - 300 mA ) und mit den Sendeleistungsklassen mit 1 mW, 2.4 mW und 100 mW Reichweiten von 10 m-100 m zulässt. Mit Richtfunkantennen vergößert sich die Reichweite allerdings beträchtlich und kann bei Sichtkontakt über 1,6km betragen. Bluetooth sendet im lizenzfreien ISM-Band (Industrial-, Scientific-, Medical-Band) zwischen 2,402 GHz und 2,480 GHz, weshalb der Betrieb weltweit ohne Funkzulassung möglich ist. Um Störungen von im gleichen Frequenzband arbeitenden WLAN-Netzen, Schnurlostelefonen, Garagentoröffnern oder Microwellenherden zu vermeiden wird Frequency Hopping eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird das zur Verfügung stehende Frequenzband in 79 Stufen mit 1 MHz Abstand eingeteilt und die Trägerfrequenz bis zu 1600 Mal pro Sekunde gewechselt. Sender und Empfänger müssen auf die Folge der Trägerfrequenzen synchronisiert sein, die einen Fingerprint des Senders darstellt und es dem Empfänger ermöglicht, fremde Signale auszufiltern. Die Datenübertragungsrate beträgt 432 KBit/s bei symmetrischer Übertragung im Vollduplexbetrieb, oder asymmetrisch 721 KBit/s in einer Richtung und 57,6 KBit/s in der anderen Richtung. Mit der Version 1.2 - auch EDR (Enhanced Data Rate) genannt - können Daten mit 2,2 Mbit/s übertragen werden. Ein Bluetooth-Gerät kann gleichzeitig bis zu sieben Verbindungen aufrechterhalten, wobei sich diese Geräte die verfügbare Bandbreite teilen müssen.

Mit Bluetooth ist auch der Aufbau von Layer2-Netzen möglich, die Piconets heißen, und maximal acht Geräte mit der gleichen Frequenzfolge verbinden können. In einem Piconet gibt es einen Master, der die Sprungfolge vorgibt und bis zu sieben Slaves. Über das zum Einsatz kommende Link-Manager-Protokoll werden Daten austauscht, Geräte über eine 48 Bit lange Seriennummer authentifiziert und Adreßanfragen behandelt. Das Protokoll verfügt über eine über eine einfache Namensauflösung und bestimmt, ob Sprache oder Daten gesendet werden. Der Master kann auch bei sinkendem Netzverkehr Slaves in spezielle, stromsparende Betriebszustände (hold, park, sniff)versetzen. Das Netz ist relativ abhörsicher, die Datenströme werden mit einem 64 Bit-Schlüssel codiert, abgesehen davon ist es schon aufgrund der großen Anzahl von Frequenzfolgen schwer, in einem Piconet unberechtigt zu lauschen. Jedes Bluetoothgerät darf gleichzeitig in zwei Piconetzen angemeldet sein. Damit entstehen größere Scatternetze, die bis zu zehn Piconetze umfassen dürfen.