Wireless Local Area Networks (WLAN)

Drahtlose lokale Datennetzwerke

 
Wireless Local Area Networks sind lokale Datennetze, die über Funk oder Infrarot drahtlose Datenübertragungen zwischen Geräten wie PC's, Servern und Druckern, aber auch digitale Geräte der Unterhaltungselektronik vornehmlich innerhalb von Gebäuden ermöglichen.
Dabei können die Teilnehmergeräte (Netzwerkadapter, z. B. als Einsteckkarten für PC's) über zentrale Zugangspunkte (Access Points, "Hot Spots") sowohl direkt miteinander kommunizieren, als auch mit dem Festnetz in Verbindung treten.
Speziell auf Firmengeländen können damit mobile Arbeitspläze sehr einfach an das hauseigene Datennetz angebunden werden, doch auch Hotels, Flughäfen oder andere Einrichtungen bieten mittlerweile solche drahtlosen Zugänge z. B. ins Internet für ihre Kunden an.
Die Reichweite dieser Anlagen (mit Funktechnik) beträgt zwischen 25 m (in Gebäuden) und bis zu 150 m (im Freien), unter Verwendung spezieller Richtantennen sind im Freien auch bis zu mehreren Kilometern möglich.


Verschiedene WLAN Access-Points und Teilnehmergeräte (Cisco Aironet 340 Serie)

WLANs sind in Deutschland anmelde- und gebührenfrei, bei grundstücksübergreifenden Anlagen ist jedoch die Inbetriebnahme der Funkstrecke der Bundesnetzagentur mitzuteilen.
Ein Nachteil ist die auch bei modernen Verfahren begrenzte Abhörsicherheit.

 
Technik in Kurzform
Hochfrequenztechnische Aspekte
Immissionen durch WLAN
Weiterführende Information

 

Technik in Kurzform

Für die Realisierung von WLAN's wurden im Lauf der Jahre unterschiedliche Standards entwickelt, wobei die Evolution noch nicht abgeschlossen ist und aktuell sowohl in Bezug auf eine Erhöhung der Datenrate als auch Verbesserung der Interoperabilität (Nutzung unterschiedlicher Standards durch gleiche Geräte) weitergeht.

Aktuelle Standards

Nach den ersten Geräten, welche im 900 MHz-Band mit einer Bruttoratendate von 500 KBit/s arbeiteten, arbeiten die heutigen Geräte nach dem IEEE 802.11 Standard und dessen Derivaten bzw. nach dem konkurrierenden Standard HiperLAN (High Performance Local Area Network):

Standard
Brutto-Datenrate
Frequenzband
Verfügbar seit
IEEE 802.11
2 Mbit/s
2,4 GHz
1997
IEEE 802.11b
11 MBit/s
2,4 GHz
1999
IEEE 802.11a
bis zu 54 Mbit/s
5 GHz
1999
HiperLAN/2
bis zu 54 Mbit/s
5 GHz
2000

Der IEEE 802.11b-Standard ist auch als IEEE 802.11 High Rate bekannt, ebenso hat sich für ihn auch der Begriff WiFi (Wireless Fidelity) verbreitet.

Die bei diesen Standards verwendeten verschiedenen digitalen Modulationsverfahren basieren auf der "Spread Spectrum"-Technik", also der Benutzung eines sehr breiten Frequenzbandes zur Signalübertragung anstatt eines schmalen Kanals. Sie sind jedoch alle nicht miteinander kompatibel, d.h. die damit arbeitenden Geräte verstehen sich nur, wenn sie mit dem selben Verfahren arbeiten.

Die Netto-Datenrate beträgt etwa 45 - 60% der jeweiligen Bruttoratendate, sie wird bei schlechten Empfangsbedingungen (Entfernung, Störungen etc.) weiter reduziert.

 
Weitere (künftige) Standards

Die Arbeitsgruppen von IEEE 802.11 arbeiten an Erweiterungen wie IEEE 802.11d, -e, -f, -g oder auch Korrekturen von IEEE 802.11b, mit dem Ziel höherer Datenraten, höherer Abhörsicherheit oder verbesserten Zusammenarbeitens zwischen Geräten unterschiedlicher Standards und Hersteller.
Darüber wird auch der konkurrierende Standard HiperLAN weiterentwickelt bzw. um weitere Varianten ergänzt (HiperAccess und HiperLink). Der bereits 1996 standardisierte HiperLAN/1 hat sich nicht durchsetzen können.

WiMAX

Mit dem im Januar 2003 abgesegneten IEEE-Datenfunk-Standard 802.16a, der Frequenzen von 2 bis 11 GHz abdeckt, sollen drahtlose Stadtbereichsnetze (Metropolitan Area Network, MAN) errichtet und 802.11-Hot-Spots mit Daten versorgt werden können. Dabei sollen 802.16a-Basisstationen unter optimalen Bedingungen nicht nur eine maximale Reichweite von knapp 50 Kilometern bieten, sondern auch Datenraten von bis zu 70 Mbps erlauben.
Mehr Information zu WiMAX

 

Hochfrequenztechnische Aspekte

Sendeleistungen und Allgemeines

Die für WLAN's verwendbaren Frequenzbereiche und deren maximalen Sendeleistungen sind je nach Land unterschiedlich geregelt, wobei in den USA größere Freiheiten gelten als in Europa.

In Deutschland gelten folgende Regelungen:

Frequenzband
Frequenzbereich
Maximale Strahlungsleistung (EIRP)
2,4 GHz
2400 bis 2483,5 MHz
100 mW
5 GHz
5150 - 5350 MHz
200 mW (bezogen auf eine Bandbreite von 20 MHz)
5470 - 5725 MHz
1 W (bezogen auf eine Bandbreite von 20 MHz)

Die im 2,4 GHz-Band (ISM-Band) arbeitenden WLAN's müssen sich diesen Frequenzbereich mit vielen anderen Funkanwendungen wie Fernbedienungen oder auch Mikrowellenöfen teilen, was ihre störungsarme Nutzung nicht gerade erleichtert. Die Geräte im 5 GHz-Band haben dagegen mit vermehrten Problemen durch Abschattungen und anderen Problemen wie etwa Rauschen zu kämpfen.

 
Gepulstes Übertragungsverfahren

WLAN-Systeme arbeiten mit gepulsten Übertragungsverfahren.
Dabei sendet der Accesspoint im Ruhezustand alle 1/10 Sekunde ein Erkennungssignal (Bakensignal) aus, welches 0,46 ms dauert. Damit ist die mittlere Leistung nur etwa 1/200 der maximalen Sendeleistung.
Erfolgt Datenübertragung, so werden entsprechend der Auslastung mehr Datenpakete übertragen, bis hin zu einem praktisch kontinuierlichem Sendebetrieb.

Die Teilnehmergeräte senden im Ruhezustand nicht. Erst wenn Daten zu übertragen sind, bauen sie eine Funkverbindung zum Accesspoint auf. Bei hoher Datenrate wird ein permanentes Sendesignal ausgesendet, bei kleinerer Datenrate oder wenn der Accesspoint auch andere Teilnehmergeräte bedienen muss, erfolgt eine gepulste Übertragung.
 



Immissionen durch WLAN

Bei WLAN's senden sowohl die stationären Access Points wie auch die mobilen Teilnehmergeräte (meist als Steckkarten für PC's) vergleichsweise nahe zu Menschen elektromagnetische Felder aus. Daher entstehen auch hier entsprechende Diskussionen über eventuelle biologische Wirkungen dieser Funkanwendung.
Diese sollen hier nicht weiter ausgeführt werden, zur Übersicht und zum Einordnen der zu erwartenden Immissionen nachfolgend die Zusammenfassung einer umfangreichen Messaktion in einem mit WLAN's vernetzten Universitätsgelände in Bremen (im 2,4 GHz-Band, siehe den Link unten), welche durch die verwendete Messmethodik jedoch eine deutliche Überschätzung der Immissionen ergibt:

Höchster Wert an einem Arbeitsplatz, dicht neben einem Access-Point:
0,0025 W/m²
Wert bei der überwiegenden Zahl von Arbeitsplätzen:
< 0,0001 W/m²
Notebook mit WLAN-Steckkarte (10 - 20 cm Abstand):
0,05 - 0,16 W/m²
Notebook mit WLAN-Steckkarte (Kopfposition, 35 cm Abstand):
0,004 W/m²

Messwerte des Nova-Instituts für die Universität Bremen (siehe bei der Literatur unten)


 

Messungen des Schweizerischen Bundesamts für Gesundheit (siehe bei der Literatur unten)

 

Weiterführende Information

Übersichten

WLAN
In dieser Anlage zu der von der Forschungsgemeinschaft Funk verfassten "Monografie Gepulste Felder" werden die verschiedenen WLAN-Standards und ihre Eigenschaften vorgestellt (105 KB).
Bestimmung der realen Feldverteilung von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern in der Umgebung von Wireless LAN-Einrichtungen (WLAN) in innerstädtischen Gebieten
Der Abschlussbericht zu diesem Projekt im Rahmen des Deutschen Mobilfunk-Forschungsprogramms erläutert neben der Technik verschiedener WLAN-Technologien auch Aspekte der Expositionserfassung und stellt die Ergebnisse verschiedener vergangener Messaktionen bewertend vor.
Bestimmung der Exposition bei Verwendung kabelloser Übermittlungsverfahren im Haushalt und Büro
Auch in diesem Projekt des Deutschen Mobilfunk-Forschungsprogramms werden im Abschlussbericht viele Aspekte von WLAN erläutert.

 
Technik

802.11: Standard für drahtlose Netze
Ein mehrseitiger Artikel mit einigen Details und weiterführenden Informationen von TecChannel.
WLAN - UMTS: Wireless LAN versus 3G-UMTS-Netze (Artikel aus der Funkschau, Heft 14/2002)
Warum sich auf Grund der unterschiedlichen Funktionsprinzipien die Diskussion um WLAN versus UMTS erübrigt (130 KB)
Mehr Information zu WIMAX
WiMAX: Manchmal nur 600 Meter statt 60 Kilometer ( Teltarif vom 03.06.04)
Wahrheit und Mythos über die neue Funktechnologie.

 
Immissionen durch WLAN

Studien des Umweltministeriums von NRW zu Chancen und Risiken von WLAN
Diese beiden Studien vom Ecolog- Institut und Öko-Institut aus dem Jahr 2004 setzen sich kritisch mit der Materie auseinander.
Gutachten zur EMVU-Belastung durch das WLAN
Dieses vom Nova-Institut für die Universität Bremen erstellte Gutachten vom November 2001 beschreibt darin ausser einigen Grundlagen biologischer Wirkungen umfangreiche Messungen in Institutsgebäuden, welche mit WLAN vernetzt sind. Diese Ergebnisse werden mit den Messwerten anderer Funkeinrichtungen sowie Grenz- und Vorsorgewerten verglichen (1,4 MB).
Risikopotenzial von drahtlosen Netzwerken
Dieser Bericht des Schweizerischen Bundesamts für Gesundheit (BAG) aus 2007 beschreibt neben den technischen Eigenschaften von Bluetooth und WLAN auch deren elektromagnetischen Immissionen und bewertet diese (547 KB)

 

 

Navigation zu
  dieser Seite:
        
Homepage Elektrosmoginfo
Menüseite:Technische Informationen
  Wireless Local Area Networks (WLAN)
 
Zuletzt geändert: 13.03.09