Planung zahlt sich auf Dauer aus
WLAN-Strukturen in Unternehmen effizient planen
In der Planungsphase einer Erweiterung oder Neuinstallation von WLAN-Infrastrukturen stehen die Verantwortlichen oft vor einem Dilemma. Auf der einen Seite soll das WLAN optimal mit voller Leistungsfähigkeit funktionieren. Auf der anderen Seite sollen die Investitionen möglichst gering gehalten werden, und oft soll aus Sicherheitsgründen, und um Störungen (Interferenzen) zu vermeiden, das drahtlose Netz nicht über das Firmengrundstück hinausreichen.
Die im Home-Bereich oder bei kleinen Büros oft praktizierte Planungsmethode "Wir stellen ein bis zwei Access Points auf, und wenn die Abdeckung nicht reicht, kommt ein weiterer hinzu", ist schon bei Grundflächen ab 200 Quadratmetern nicht mehr praktikabel. Schwachstellen, Abdeckungslücken und schlechter Empfang sind die Folge. Und deren Behebung ist teuer. Oft lassen sich dann das erneute Öffnen von Zwischendecken bei versteckter Montage, das wiederholte Verlegen von Kabeln zur Stromversorgung und/oder die Backbone-Anbindung der Access Points nicht vermeiden.
Foto: Lancom Systems
Eine sorgfältige, qualitativ hochwertige Planung, der sogenannte WLAN-Survey, hilft schon bei kleineren Installationen, Probleme zu vermeiden. Bei größeren Projekten ist sie unerlässlich.
Dabei muss sich der spätere Nutzer schon in einer möglichst frühen Planungsphase äußern, zu welchem Zweck er das WLAN einsetzen will. Für Voice-over-WLAN (VoWLAN) oder für den Einsatz von Barcode-Scannern im Logistikbereich über tausende Quadratmeter ist einen flächendeckende WLAN-Ausleuchtung in guter Qualität unverzichtbar.
Soll dagegen in einem Bürohaus oder auf einer Büroetage ein komfortabler drahtloser Internetzugang eingerichtet werden, der auch Besuchern freigegeben werden soll, kann oft auf optimale WLAN-Versorgung im letzten Winkel verzichtet werden. Das könnte das Investitionsvolumen deutlich geringer ausfallen lassen.
Generell müssen die Verantwortlichen vor Planungsbeginn folgende grundlegenden Punkte klären:
• Welche baulichen Tatsachen können das WLAN-Netz negativ beeinflussen (Alt- beziehungsweise Neubau, Material und Dicke der Mauern, metallbedampfte Fensterfronten, Metallstrukturen oder auch Rahmen in Leichtbauwänden)?
• Welche Services sollen bereitgestellt werden (zum Beispiel VoWLAN, Gästenetz)?
• Wie viele Nutzer sollen gleichzeitig das WLAN nutzen?
• Gibt es Bereiche im Gebäude oder in der Nähe, in die das WLAN keinesfalls einstrahlen darf (zum Beispiel Intensivstation eines Krankenhauses)?
• Können Störungen von außen auftreten?
- Site Survey I
Software-Programme wie AirMagnet WiFi Analyzer, Aruba Visual RF Plan, Ekahau Site Survey Pro, InSSIDer, Network Stumbler, Xirrus Wi-Fi Inspector können bei der Planung, Erweiterung und laufenden Verbesserung von WiFi-Netzen helfen. - Site Survey II
Die Ekahau Site Survey Software fragt den Funknetzplaner: Wie viele Laptops, Tablets, Smartphones sollen das geplante WiFi-Netz benutzen können? Wie viele Minuten pro Tag kommt jedes Gerät zum Internet-Surfen, für Emails, Video-Streaming, File Transfers, VoIP-over-WLAN-Telefonate, et cetera zum Einsatz? Daraus wird der Mengen-Bedarf an WLAN Access Points berechnet - Site Survey III
Je schwieriger sich die Location funktechnisch darstellt, desto aufwändiger wird die Ermittlung von Art und Menge der Access Points. Beim Virtual Site Survey liest man digitale Baupläne ein. Danach spuckt das Programm die WLAN-Bestell-Liste aus. Bei komplexen Fällen macht man einen Active Site Survey mit Probemessungen vor Ort. Kommen starke Funkhindernisse und Störquellen hinzu, dann wird die Location zusätzlich mit einem Spektrum-Analysator untersucht. - Site Survey IV
Je schwieriger sich die Location funktechnisch darstellt, desto aufwändiger wird die Ermittlung von Art und Menge der Access Points. Beim Virtual Site Survey liest man digitale Baupläne ein. Danach spuckt das Programm die WLAN-Bestell-Liste aus. Bei komplexen Fällen macht man einen Active Site Survey mit Probemessungen vor Ort. Kommen starke Funkhindernisse und Störquellen hinzu, dann wird die Location zusätzlich mit einem Spektrum-Analysator untersucht - Site Survey V
Befinden sich massive Funkhindernisse wie Stahlbeton-Pfeiler und Stahlschränke in der gewünschten Wireless-Location, dann können zahlreiche Funkschatten, Spiegelungen und Interferenzen entstehen, die sich nicht per Software allein aus den digitalen Bauplänen prognostizieren lassen . - Visual Site Survey
Hier wurde der Bauplan eines funktechnisch unkomplizierten Grossraumbüros in die Virtual Site Software Aruba Visual RF Plan eingelesen. Nach weiteren Angaben, etwa zur Raumhöhe und zur Art der Access Points, wird die Menge und Positionierung der Funkstationen für ein optimales WiFi-Netz berechnet - Visual Site Survey II
Im ersten Anlauf hat Aruba Visual RF Plan hier zehn Access Points mit etwas zu großen Funkzellen zur WiFi-Versorgung des eingescannten Großraumbüros vorgeschlagen. Links oben, links unten und rechts unten strahlen die APs weiter als nötig aus dem Büro hinaus. Das lässt sich aber händisch korrigieren. - Visual Site Survey III
Hier wurden einige Access Points von Hand weiter ins Großraumbüro herein gezogen, etwa links oben. Zudem wurden die Funkzellen der APs durch Absenkung der Sendestärken verkleinert. So wird die Kapazität des WiFi-Netzes präziser auf den gewünschten Versorgungs-Bereich innerhalb des Großraumbüros konzentriert - Visual Site Survey IV
Mit der Ekahau Site Survey Software entsteht eine Heatmap des Funknetzes: Die roten Stellen sind besonders gut mit WiFi-Funk versorgt, die blauen sind nur schwach ausgeleuchtet - Visual Site Survey V
Für private User gibt es den kostenlosen Ekahau HeatMapper zum Planen und Analysieren von WLAN Hotspots - Visual Site Survey VI
AirMagnet bietet eine Kollektion an WiFi-Analysatoren und WiFi-Planungs-Tools. In dieser Grafik ist der Signalstärke-Filter so eingestellt, dass die grünen Bereiche den Wünschen der Funknetz-Planer entsprechen. Die grauen Bereiche sind unterversorgt. - Passive Site Survey
Bei Lancom Systems kann der Funknetzplaner Spektral-Scans aus den Verkehrsdaten der Access Points erheben: Der Scan des Funkspektrums oben im Bild zeigt die Auslastung einzelner WLAN-Kanäle zu einem bestimmten Zeitpunkt. Das historische Wasserfall-Diagramm unten zeigt deren Auslastung in zeitlicher Abfolge . - Passive Site Survey II
Idealerweise legt man drei Access Points im gleichen Raume nicht auf die gleiche Frequenz, sondern verteilt ihre Sendepower auf drei möglichst weit voneinander entfernte Kanäle, etwa 1 und 6 und 11, damit es weniger Interferenzen gibt. Das gilt natürlich nur, sofern die Kanäle 1 und 6 und 11 überhaupt störungsfrei nutzbar sind. Ein Spektralscan kann bei der Störungsanalyse und optimalen Kanalverteilung helfen. - Aktive Site Survey
Das kostenlose WiFi-Messtool Network Stumbler zeigt recht schön, welche Access Points mit welchen MAC-Adressen am Standort des Testers gerade mit welchen Signalstärken und Signalqualitäten aktiv sind. - Site Survey mit Spektralanalyse
Hier untersuchten wir im WLAN-Hotspot der Messe München gerade das 900-MHz-Band nach GSM-900-Mobilfunk-Signalen mit einem mobilen, akkubetriebenen FSH4 Spectrum Analyzer von Rohde & Schwarz. Er kann das Frequenz-Spektrum von 100 kHz bis 3,6 GHz scannen, also auch die WLAN-b/g/n-Bänder bei 2,4 GHz, jedoch nicht die WLAN-a/n/ac-Bänder bei 5GHz. - Site Survey mit Spektralanalyse II
Hier untersuchten wir im WLAN-Hotspot der Messe München gerade das 2,6-GHz-Band nach LTE-2600-Signalen mit einem FSW Signal & Spectrum Analyzer von Rohde & Schwarz. Er kann ein umfangreiches Frequenz-Spektrum von 2Hz bis 8GHz scannen, somit auch die WLAN-b/g/n-Bänder bei 2,4GHz sowie die WLAN-a/n/ac-Bänder bei 5GHz . - Site Survey mit Spektralanalyse II
Bei Ekahau gibt es einen USB-Stick mit WLAN-Antenne. Er macht den Laptop zu einem Spektrum-Analysator, der dem Funknetz-Planer dabei helfen soll, WLAN-Interferenzen zu erkennen und auszumerzen. - Site Survey mit Spektralanalyse IV
Die Grafik von Ekahau zeigt eine Spektral-Analyse im 2,4GHz-Band über 13 WLAN-Kanäle hinweg.
Simulation und Planung
Viele Kunden fordern für eine erste Kostenabschätzung eine optimale WLAN-Ausleuchtung. Für den Händler oder das Systemhaus stellt sich damit die Frage: Wie viele Access Points werden gebraucht, und wo müssen sie platziert werden, um die Kundenwünsche optimal zu erfüllen? Die Anzahl der zu installierenden Access Points hat einen sehr starken Einfluss auf die zu erwartenden Kosten. Dabei fallen die Kosten für den einzelnen Access Point weniger ins Gewicht als der Aufwand, diesen betreiben zu können.
Ein Access Point braucht Strom - entweder über seine Datenleitung, mit der er mit der kabelgebunden Netzwerkinfrastruktur (Power over Ethernet, PoE) verbunden ist, oder per Netzteil aus einer Steckdose. Jedenfalls muss mindestens ein Kabel zum Standort des Access Points führen.
Die Planung sollte deshalb in Phasen unterteilt werden. Moderne WLAN-Planungs- und -Simulationssoftware ist dabei das zentrale Element. Zunächst erfolgt die möglichst gute Simulation der Realität, danach die Planung und schließlich die Installation. Dargestellt wird das Ergebnis in der Regel durch eine sogenannte "Heatmap". Auf dieser Darstellung können Schwierigkeiten und Problemfelder in der WLAN-Ausleuchtung und der gewünschten Datenübertragungsrate schon im Vorfeld erkannt und durch Änderungen im Aufbau der noch virtuellen WLAN-Netzwerkinfrastruktur verhindert werden. Grundlage ist ein möglichst genauer Grundriss des Gebäudes oder des Geländes, das für die spätere WLAN-Installation gedacht ist. Dem Simulationsprogramm müssen jedoch möglichst detaillierte Informationen über die zu verwendenden Access Points (Frequenzbänder, interne oder externe Antennen, mögliche Datenraten) und die Umgebung zur Verfügung gestellt werden. In der Regel lassen sich für jede Linie im Grundriss/Plan genaue Informationen über das Hochfrequenz (HF)-Verhalten des vorhandenen Materials eingeben. So kann das Simulationsprogramm die später wahrscheinliche WLAN-Ausleuchtung auf Basis der Anzahl und Position der Access Points berechnen. Änderungen der Anzahl und Standorte der Access Points können dann in ihrer Auswirkung auf die Ausleuchtung begutachtet werden.
Die Qualität der Simulation ist jedoch maßgeblich von der korrekten Beurteilung des HF-Verhaltens der verwendeten Baustoffe und Materialien abhängig. Umfangreiche Tabellen mit den Dämpfungswerten verschiedenster Baumaterialien in den beiden WLAN-Frequenzbändern 2,4 und 5 GHz stellen die Anbieter der Planungs-und Simulationsprogramme zur Verfügung beziehungsweise sind im Internet zu finden.
Bei der Planung von Neubauten mit direktem Kontakt zum Architekten können Simulation und Planung relativ problemlos erfolgen. So kann die für das WLAN nötige Kabelinfrastruktur ohne Schwierigkeiten in die Baupläne mit eingeplant werden.
Dagegen kann über das verwendete Material in bestehenden Gebäuden oder gar Altbauten gelegentlich nur spekuliert werden. Hier sind Erfahrung und oft eine kleine WLAN-Installation zur Kontrollmessung der angenommen Dämpfungswerte vor Ort nötig, um die Qualität der Simulation beurteilen und gegebenenfalls Korrekturen vornehmen zu können. Unnötige Kosten für überflüssige Kabelverlegungen und Access Points werden so verhindert. Gleichzeitig werden unzufriedene Kunden mit lückenhafter WLAN-Ausleuchtung oder mangelnder Bandbreite durch zusätzliche Access Points verhindert.
Nach erfolgter Simulation und anschließender Installation der WLAN-Infrastruktur sollte abschließend immer eine Verifikationsmessung der theoretischen errechneten Abdeckung und Bandbreite erfolgen.