Die drahtlose Übertragung von Datensignalen wird schon seit vielen Jahren diskutiert. Jetzt gewinnt der Markt an Dynamik, allerorts werden neue Produkte vorgestellt. Besonders Pocket-Geräte für Sprach- und Datenverarbeitung profitieren von der drahtlosen Übertragung. Aber auch für stationäre Einrichtungen bieten WLANs Vorteile:
Keine lokalen Kabel: Das Kabelgewirr auf dem Schreibtisch entfällt.
Keine Stecker: Die Problematik mit inkompatiblen Steckern ist entschärft.
Keine Kabelverbindungen im Büro: Je nach Ebene der Netzwerkhierarchie, die mit Hilfe der drahtlosen Übertragung abgedeckt wird, kann die kostenintensive Kabelinstallation in Bürogebäuden oder in privaten Wohngebäuden vermieden werden.
Ad-Hoc-Networking: Potenzielle Kommunikationspartner werden aktiv gesucht und das Übertragungs- und Anwendungsprotokoll automatisch ausgehandelt.
Mobilität: Je nach Charakteristik der drahtlosen Übertragung können die Geräte auch "mobil" eingesetzt werden. Die Größe der Funkzellen und die Ankopplung an andere Systeme ist dabei abhängig vom gewählten System.
Nachteile von WLANs
All diese attraktiven Punkte sollten jedoch nicht zu einem blauäugigen Enthusiasmus verleiten, da auch eine Reihe von Nachteilen zu verzeichnen ist.
Kosten pro Bandbreite: Trotz der positiven Kostenentwicklung ist die Bandbreite immer noch deutlicher teurer als bei vergleichbaren drahtgebundenen Systemen.
Verfügbare Bandbreite: Die verfügbare Bandbreite ist auch bei höheren Kosten in vielen Fällen geringer als bei den drahtgebundenen Systemen.
Reichweite: Die Reichweite der drahtlosen Systeme ist in vielen Fällen empfindlich beschränkt, so dass die erhoffte Funktionalität nicht oder nur mit Abstrichen zu erreichen ist.
Investitionssicherheit: Gegenwärtig ist eine Vielzahl von Lösungen am Markt verfügbar, wobei nur in wenigen Fällen der mittelfristige Markterfolg gesichert ist. Vor dem Hintergrund der Investitionssicherheit führt diese Situation häufig zu einer Verschiebung der Investitionsentscheidung.
Mit intelligenten Lösungen ist es möglich, viele der attraktiven Eigenschaften drahtloser Technologien in drahtgebundenen Systemen umzusetzen. Dies gilt insbesondere dann, wenn diese Dienste auf den oberen Protokoll-Ebenen unabhängig von der physischen Übertragungsstrecke stattfinden. Da die Hersteller der drahtlosen Kommunikationssysteme neue Möglichkeiten zum ersten Mal konsequent und einigermaßen konsistent umsetzen, werden diese fälschlicherweise mit WLANs gleichgesetzt.
Vielzahl von Lösungen
Die Akzeptanz von WLANs wird gegenwärtig durch die Vielzahl von Lösungen und die höheren Knotenkosten gebremst. Die hohe Anzahl konkurrierender Lösungen steht im frappierenden Kontrast zu drahtgebundenen LANs. Dort dominiert der Ethernet-Standard. Der Wireless-Markt befindet sich noch in der Einführungsphase, für die nächsten Jahre sind jedoch immense Wachstumsraten prognostiziert. Deshalb versuchen viele Hersteller, sich durch besondere Merkmale eine aussichtsreiche Startposition zu verschaffen.
Allerdings ist praktisch allen Herstellern klar, dass eine proprietäre Entwicklung keine Aussicht auf Erfolg hat. Zum einen wäre die Akzeptanz am Markt wegen der verlangten Interoperabilität mit anderen Geräten gering. Zum anderen wären die Entwicklungs- und Marketingkosten extrem hoch.
Aus diesen Gründen herrscht im Wireless-Bereich ein wahrer Konsortienboom. Diese so genannten Non-Profit-Organisationen sollen mithelfen, die Produktentwicklungen zu koordinieren und die Marketingarbeit übergreifend zu gestalten.
Fast alle großen Halbleiter-, System- und Software-Hersteller arbeiten aber in mehr als einem Konsortium mit. Dafür gibt es drei Gründe:
Zum Ersten sind die großen Hersteller mittlerweile so diversifiziert, dass das Engagement in den unterschiedlichen Konsortien zum Teil auf unterschiedliche Unternehmensbereiche zurückgeht.
Zum Zweiten ist der Wireless-Markt noch so unübersichtlich, sodass der Markterfolg einer Technologie nur sehr unsicher ist. Deswegen erscheint es vielen Herstellern sinnvoll, auf mehr als ein Pferd zu setzen.
Zum Dritten können die Anwendungen der verschiedenen Protokolle unterschiedlich sein, so dass disjunkte Zielmärkte ins Auge gefasst werden können.
Proprietäre Lösungen
Dies soll aber nicht bedeuten, dass es keine firmenspezifischen Produkte gäbe. Dabei handelt es sich jedoch meist um proprietäre Erweiterungen bestehender Systeme. Diese Ansätze lassen sich auf drei Sachverhalte zurückführen.
Die Schnelligkeit des Marktes zwingt die Hersteller, ihr Produkt auch unter dem Risiko, dass es nicht vollständig standardkonform ist, so früh wie möglich zu entwickeln.
Wireless-Produkte stellen zum gegenwärtigen Zeitpunkt sehr hohe Anforderungen an den Schaltungs- und Systementwurf. Deshalb beruhen leistungsfähige Systeme der ersten Generation meist auf firmenspezifischen Eigenentwicklungen.
Mangelnde Interoperabilität mit anderen Geräten ist kein echter Nachteil für den Hersteller. Dadurch werden Käufer zu Folgeinvestitionen gezwungen.
Für die Hersteller standardisierter Kommunikationsprodukte besteht praktisch keine Möglichkeit, sich im Rahmen der eigentlichen Transportfunktionalität zu differenzieren. Die Produkte können nur über ihre zusätzlichen Dienste einen vermeintlichen Mehrwert erreichen. Dabei spielt die Netzwerkadministration eine zentrale Rolle. Gerade dies schränkt aber die Interoperabilität wesentlich ein.
Ein leistungsfähiger Standard wie IEEE802.11 für Datenraten bis 11 Mbps ist in der Lage, Anbieter nicht-standardisierter Produkte aus dem Markt zu treiben. Beispielsweise hat Radiolan, ein früher Anbieter leistungsfähiger proprietärer Systeme, Konkurs angemeldet. Auch "Proxim" war bereits sehr früh mit proprietären Produkten auf dem Wireless-Markt. Nach langer Verzögerung hat sie einen mehr oder weniger gelungenen Migrationspfad zu standardkonformen 802.11b-Produkten aufgelegt.
Digitale Konvergenz von Diensten
Im Bereich der Kommunikationstechnologien sind in zunehmendem Maße Konvergenz-Erscheinungen zwischen ursprünglich unabhängigen Technologien zu beobachten. Dies betrifft nicht nur leitungsgebundene Kommunikationsprotokolle:
Sprach-Daten-Konvergenz: Einige Entwicklungen sind explizit auf die unterschiedlichen Verkehrsanforderungen für Sprache und Daten ausgerichtet. Als Beispiel seien hier Bluetooth oder HiperLAN genannt. Andere Entwicklungen setzen mit der Datenübertragung auf Protokolle für die Sprachübertragung. Dies ist zum Beispiel bei DECT der Fall.
LAN-WAN-Konvergenz: Die Technologien im lokalen und im Weitverkehrsbereich konvergieren zunehmend. Dies gilt besonders für Technologien, die sowohl für den lokalen Bereich als auch für die LAN-Kopplung eingesetzt werden können.
Wireless-Cordless-Konvergenz: Viele Entwicklungen im LAN-Bereich finden auch im Bereich der globalen Netze ihre Entsprechung. Die GPRS-Erweiterungen des GSM-Systems sind ein Beispiel hierfür. Insbesondere erscheint auch eine Verschaltung der Dienste von großem Interesse. So wird HiperLAN/2 als alternatives Zugangsnetz für UMTS-Netze gesehen.
Neben Konvergenz-Erscheinungen wird mit Sicherheit zunächst nur eine Zusammenschaltung der unterschiedlichen Netze erfolgen. Dies betrifft sowohl die Verschaltung von drahtlosen und drahtgebundenen Netzwerken als auch die Kopplung der drahtlosen Netzwerke auf den unterschiedlichen Netzwerk-Ebenen.
Anwendungsszenarien und Netzwerkebenen
Bei drahtlosen Systemen gibt es im Wesentlichen drei Anwendungsbereiche: PAN , LAN und die Koppelung von Netzwerken. Unter dem vergleichsweise neuen Begriff des Personal Area Network (PAN) fasst man die Kommunikation von Geräten eines oder einiger weniger Nutzer im Umkreis von etwa 10 m zusammen. Hierbei sind drei Szenarien zu unterscheiden:
Die Kopplung von Peripheriegeräten, wie Drucker, Handy, Organizer, Digitalkamera mit einem PC zur Datenübertragung oder zum Datenabgleich.
Die Kopplung von externen Bediengeräten mit der Dienste-Plattform. Typisches Beispiel ist der von Ericsson bereits sehr früh vorgestellte Headset für Handys auf Bluetooth-Basis.
Die Kopplung von mehreren PCs zur Datenübertragung. Diese Architektur stellt einen unmittelbaren Grenzfall zu den klassischen LANs dar.
Bei PANs stehen die kommunizierenden Geräte meist in unmittelbarer Nachbarschaft. Die meisten Anwendungen kommen mit moderaten Bandbreiten aus.
Für PAN-Anwendungen müssen die Funkmodule sehr preiswert sein. Nur so können sie auch in einfachen und kostengünstigen Geräten implementiert werden und erreichen die nötige Akzeptanz.
Local Area Networks
Unter einem lokalen Netz (Local Area Network - LAN) versteht man die Kopplung von mehreren Geräten in einem Gebäudebereich. Ein typisches Szenario besteht in der Verknüpfung von Client-PCs, Servern und Peripheriegeräten wie Druckern in einem Bürogebäude. Die typische Entfernung zwischen den Stationen beträgt zehn bis hundert Meter. Die Bandbreiten-Anforderungen sind deutlich höher als bei einem PAN, da ein Austausch größerer Dateien und der Betrieb von Applikationen über das Netzwerk möglich sein muss. Bei den in der Realität installierten Netzwerken sind zwei typische Anwendungsklassen zu unterscheiden.
SoHo-LAN
Viele Haushalte und kleinere Büros (Small Offices and Home Offices) verfügen über wenige Rechner, die miteinander vernetzt werden und gemeinsam auf Ressourcen wie Drucker oder Modem zugreifen sollen. Für drahtlose Systeme stellt dies moderate Anforderungen an die Leistungsfähigkeit, da meist mit geringen Datenmengen hantiert wird und die Anzahl der Stationen im Netz limitiert ist. Meist genügt eine Funkzelle, um die unterschiedlichen Rechner zu versorgen.
Die Kosten spielen im SoHo-LAN eine wichtige Rolle, da die Investitionen meist aus der privaten Schatulle bezahlt werden müssen. Andererseits ist der Preisdruck nicht so hoch wie bei PANs, da die Modulmenge gering ist. Die Anzahl der Benutzer ist beschränkt, sodass lediglich rudimentäre Werkzeuge zur Netzwerkadministration benötigt werden. Deren Bedienung muss aber möglichst intuitiv sein, damit auch Laien diese Systeme einrichten und verwalten können.
Büro-LAN
Die Verbindung von mehreren hundert Rechnern an einem Standort stellt keine Seltenheit dar. Die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit drahtloser LANs sind deutlich höher. In vielen Fällen reicht eine Funkzelle nicht aus, um die räumliche Ausdehnung oder die benötigte Anzahl von Kanälen zu erreichen.
Die Kosten spielen eine wichtige Rolle, da viele Module nötig sind. Durch die zahlreichen Benutzer sind zudem leistungsfähige Werkzeuge zur Netzwerkadministration nötigt. Deren Bedienung bleibt im Allgemeinen Fachleuten überlassen.
Anwendungsszenarien - Verkehrstypen
Die Anforderungen an ein Netzwerk müssen nach den unterschiedlichen Verkehrstypen klassifiziert werden. Insbesondere unterscheidet sich die Übertragung von Sprache und von Daten. Hier zeigt sich deutlich, dass den drahtlosen Netzen etwas zugemutet wird, was mit drahtgebundenen Netzwerken bislang nicht oder nur unzureichend umgesetzt werden kann. Die Probleme der Sprachübertragung über ein Ethernet -IP-Netz sind allenthalben bekannt.
Die Dienstgüte eines Netzwerks auf der Netzwerkebene wird im Wesentlichen von den vier Parametern Datenübertragungsrate, Verzögerungszeit (Latenzzeit), Varianz der Verzögerungszeit (Jitter) und Verlustrate bestimmt. Dabei wird den besonderen Qualitätsanforderungen der unterschiedlichen Verkehrstypen bei vielen Protokollen bereits Rechnung getragen.
Bei der Nutzung für reine Datenanwendungen (klassischer Dateientransfer) werden für kurze und mittlere Zeiten hohe Datenraten benötigt. In Bezug auf eventuelle Verzögerungszeiten ist jedoch lediglich wichtig, dass der gesamte Vorgang in einer tragbaren Zeit abgeschlossen wird. Datenverlust ist keinesfalls akzeptabel.
Für die Übertragung von Sprache werden geringe Bandbreiten benötigt. Sie stellt jedoch hohe Anforderungen in Bezug auf die Latenzzeit der Übertragung und die Varianz der Latenzzeit. Diese können im Allgemeinen nur durch die Reservierung von vorgegebenen Kanälen befriedigt werden. Andererseits leidet die Verständlichkeit nur wenig, wenn einzelne Bits während der Übertragung verloren gehen.
Multimedia-Daten als Kombination von Bewegtbild und Ton, wie sie z.B. bei der Übertragung von Filmen auftritt, stellen wiederum andere Anforderungen: Hohe Bandbreiten bei einer geringen Varianz der Latenzzeit. Die Größe der Latenzzeit hingegen erscheint zweitrangig. Die Verlustrate ist bis zu einem gewissen Maße unkritisch, da das Auge fehlende oder fehlerhafte Bildpunkte "ergänzen" kann.
Standards für mobile Netze
Von den am Markt verfügbaren Produkten sind folgende Kandidaten relevant:
Bluetooth,
DECT,
IEEE802.11b,
IEEE802.11a,
HiperLAN und
HomeRF.
Die Infrarot-Aktivitäten müssen beim Blick in die Zukunft außen vorgelassen werden. Trotz der kostengünstigen Hardware, der großen Verbreitung und der Verankerung in den bestehenden Betriebssystemen von Notebooks, PDAs und Handys sieht deren Zukunft düster aus. Insbesondere die notwendige Ausrichtung der sendenden und empfangenden Geräte ist für die Vernetzung von mehr als zwei Stationen außerordentlich lästig.
Die aufgelisteten Kandidaten sollen in diesem Überblick kurz und in Bezug auf ihre Anwendungspotenziale dargestellt werden. Einen Einblick in die technische Realisierung sowie Testberichte finden Sie rechts in den "Links zum Beitrag".
Bandbreiten und Datenraten
Die Abbildung zeigt die zwei wesentlichen Eigenschaften der unterschiedlichen Standards, die Bruttodatenrate sowie die Reichweite.
Es zeigt sich, dass die bestehenden Standards ein sehr weites Feld abdecken, einige Standards sich aber überlappen. In der Darstellung sind jedoch zwei Einschränkungen zu berücksichtigen: Bei den Datenraten handelt es sich um die Bruttodatenraten der physischen Übertragung. In den meisten Fällen stehen dem Benutzer nur zwischen 25 % und 50 % dieser Datenraten effektiv zu Verfügung. Je nach Randbedingungen kann der Anteil noch geringer sein.
In der Praxis erreichen die Systeme die spezifizierten Reichweiten nicht. Durch den Einsatz von Antennen mit Richtcharakteristik kann die Reichweite wesentlich gesteigert werden. Hierdurch verringert sich jedoch - bei höheren Kosten - der Komfort und die Benutzerfreundlichkeit.
Bluetooth
Jenseits aller technischen Diskussionen muss man den Bluetooth-Aktivisten bescheinigen, dass sie die mit Abstand beste und effizienteste Marketing-Kampagne angestoßen haben. Die Bluetooth Special Interest Group (BSIG) wurde erst Anfang 1998 von fünf Firmen (IBM, Toshiba, Intel, Ericsson, Nokia) gegründet. Nur kurze Zeit später konnte der Standard verabschiedet werden.
Die Technologie konnte durch eine sehr geschickte Kombination von leeren Gehäusen und potenziellen Zielanwendungen sehr früh eine sehr hohe Aufmerksamkeit auf sich ziehen, von denen schließlich alle Funknetz-Technologien profitieren.
Die wichtigsten Eigenschaften von Bluetooth sind:
Frequenzbereich: Bluetooth wird im 2,4 GHz-ISM-Band betrieben.
Modulationsverfahren: Um in diesem lizenz- und genehmigungsfreien Frequenzbereich eine zuverlässige Übertragung zu erreichen, setzt Bluetooth ein Frequenzsprungverfahren (Frequency Hopping) ein. Hierbei wird die Trägerfrequenz alle 625 µs nach einem zwischen Sender und Empfänger vereinbarten Ablauf gewechselt.
Reichweiten: Die Reichweite der Bluetooth-Systeme ist ohne Richtantenne auf etwa 10 m beschränkt.
Datenraten und Verkehrstypen: Bluetooth unterstützt sowohl synchrone als auch asynchrone Übertragungsmodi. Somit ermöglicht Bluetooth sowohl eine Sprachübertragung mit einer Bandbreite von 64 kbps in beide Übertragungsrichtungen, als auch die Datenübertragung mit einer Bandbreite von 865,2 kbps.
Dienste: Der Bluetooth-Standard beschreibt nicht nur die beiden untersten Ebenen des Protokollstapels, sondern auch Dienste, die auf den höheren Schichten beschrieben werden. Auf diese Weise kann Bluetooth so genannten Ad-Hoc-Netzwerke komfortabel unterstützen.
Die Zielausrichtung von Bluetooth liegt auf Grund der genannten Kenndaten eindeutig im Bereich der Personal Area Networks (PAN ). Ein Betrieb von leistungsfähigen Netzwerken ist auf Grund der geringen Datenraten und auch der beschränkten Netzwerktopologien sicher nicht möglich.
Mehr Details über Bluetooth finden Sie in unserem Beitrag Bluetooth - der Kabel-Killer.
DECT
1992 hat das Europäischen Standardisierungsinstitut für Telekommunikation (ETSI) den DECT-Standard ETS 300 175 für Digital European Cordless Telecommunications festgelegt. Dieser Standard ist im Haus- und Firmenbereich sehr stark verbreitet. Mittlerweile sind etwa 300 Millionen DECT-basierte Systeme weltweit installiert.
Frequenzbereich: DECT wird in den meisten Ländern in einem speziell freigegebenen Frequenzbereich betrieben. Dieser liegt in Europa zwischen 1880 und 1900 MHz. Auf anderen Kontinenten werden teilweise auch andere Frequenzbereiche von 1,5 GHz bis zu 3,6 GHz verwendet.
Modulationsverfahren: Die Verteilung der Frequenzen für die verschiedenen Kanäle innerhalb dieses Frequenzbandes folgt einem MC /TDMA /TDD -Algorithmus.
Reichweiten: Die Reichweite der DECT-Systeme ist in Gebäuden auf etwa 50 m beschränkt. Im Freien können bis zu 300 m erreicht werden.
Datenraten und Verkehrstypen: DECT unterstützt in seiner grundlegenden Spezifikation die synchrone und symmetrische Übertragung von Sprache. Eine Ergänzung liefert wichtige Dienste für die paketorientierte Datenübertragung. Unter Ausnutzung aller Kanäle stehen maximal 20 Mbps Datentransferrate zur Verfügung.
Dienste: Um zu den Datendiensten auch zusätzliche Mehrwertdienste anbieten zu können, wurde in einem weiteren Schritt das DECT Multimedia Access Profile spezifiziert. Es basiert auf bereits existierenden Standards wie GAP und DPRS , schließt aber auch zusätzliche Dienste wie Direct Link Access (DLA) für Ad-Hoc Netzwerkverbindungen ein.
DECT ist im Netzwerkbetrieb auf Grund der limitierten Datenraten nicht effizient. Deswegen kann DECT vor allen Dingen als eine weitere PAN-Technologie angesehen werden.
DECT besitzt sehr leistungsfähige Mechanismen zur Kanalüberwachung und -verwaltung, die für ein PAN nicht notwendig sind. Diese verteuern DECT-Produkte unnötig. Dennoch stellen deutsche Firmen interessante Produkte unter Nutzung der beschriebenen Technologien vor.
Mehr Details über DECT lesen Sie in unserem Beitrag DECT: Die Alternative zu Bluetooth.
IEEE802.11
Die Standardisierungsvereinigung des US-amerikanischen Ingenieurverbands IEEE hat mit IEEE802.11 ein drahtloses Übertragungsprokoll spezifiziert, das dem allgegenwärtigen Ethernet ähnelt. Die Wireless LAN Association (WLANA) soll die Verbreitung des Standards durch Marketing- und Informationsaktivitäten unterstützen. Die Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) zertifiziert die Interoperabilität der 802.11-kompatiblen Geräte. In diesem Zusammenhang werden die Geräte nach IEEE802.11 auch unter dem Markennamen Wi-Fi (Wireless Fidelity) vermarktet.
Neben dem ursprünglichen 802.11-Standard existieren zwei wichtige Erweiterungen. 802.11b erlaubt eine Migration unter Einbeziehung bestehender 802.11-Systeme in Richtung höherer Datenraten. 802.11a ist ein ähnlicher, wegen einer anderen Trägerfrequenz aber ein inkompatibler Standard. Er soll allerdings eine deutlich höhere Leistungsfähigkeit erreichen.
Die wichtigsten Eigenschaften des IEEE802.11-Standards werden im Folgenden beschrieben.
Frequenzbereich: 802.11 wird im 2,4 GHz-ISM-Band betrieben.
Modulationsverfahren: 802.11 setzt zwei Frequenzspreizverfahren ein. Zum einen kann im Rahmen eines Frequency Hopping die Trägerfrequenz gewechselt werden. Zum anderen spreizt das Frequenzspektrum durch logische Verknüpfung der Daten mit einer hochfrequenten Bitfolge auf. Dadurch werden schmalbandige Störungen wirkungslos.
Reichweiten: Die Reichweite von 802.11-Systemen beträgt bis zu 100 m . Mit Richtantennen sind 2 km möglich.
Datenraten und Verkehrstypen: 802.11 bietet Datenraten von 2 Mbps, 802.11b 11 Mbps. Dabei steht die Übertragung von Daten im Vordergrund. Durch eine Reservierung von Zeitabschnitten (Contention Free Periods - CFP) kann die verzögerungsfreie Übertragung auf einem Kanal sichergestellt werden.
Dienste: Der 802.11-Standard ersetzt drahtgebundene Übertragungssysteme auf der physischen Ebene. So ist sichergestellt, dass die Auswahl des Übertragungsmediums für die höheren Protokoll-Ebenen intransparent.
Die Parameter insbesondere des 802.11b erlauben den Einsatz auch in größeren Netzwerken. Mittlerweile implementieren die Hersteller neben der reinen Transport-Funktionalität auch umfangreiche Funktionen zur Netzwerk- und Benutzeradministration. Nachteilig ist die Ausrichtung auf den Datenverkehr. Sprachdienste sind kaum sinnvoll möglich.
Mehr Details über 802.11 lesen Sie in unserem Beitrag 802.11: Standard für drahtlose Netze.
HomeRF
Die Schwächen des IEEE -802.11 versucht der HomeRF-Standard (RF = Radio Frequency) auszugleichen. Er erlaubt parallel zum Datenverkehr die synchrone Übertragung von Sprach- bzw. Multimediapaketen. HomeRF wurde maßgeblich von Proxim entwickelt, allerdings engagieren sich mittlerweile etwa 100 Unternehmen bei HomeRF. In den USA finden HomeRF gegenwärtig eine recht große Verbreitung. Nach einer Erhebung von PC Data (Q4'2000) basieren etwa 95% aller privaten Wireless Netze auf dem HomeRF-Standard.
Der HomeRF-Standard unterstützt in der zunächst am Markt eingeführten Version 1.2 Datenraten von 1.6 Mbps, die nunmehr verfügbare Version 2.0 erreicht Datenraten von 10 Mbps. Die Erweiterung im Rahmen der Version 2.1 soll 20 Mbps übertragen können.
Frequenzbereich: HomeRF wird im 2,4 GHz-ISM-Band betrieben.
Modulationsverfahren: HomeRF nutzt ein Frequenzsprungverfahren. Dabei werden 75 Kanäle mit einer Bandbreite von 1 MHz betrieben, in denen jeweils 1.6 Mbps übertragen werden können. Die höheren Datenraten erreichen die neueren Versionen durch die Bündelung von Kanälen
Reichweiten: Die Reichweiten der HomeRF-Systeme beträgt 50 m.
Datenraten und Verkehrstypen: HomeRF ermöglicht neben Daten auch Sprach- und Multimediaverkehr mit den entsprechenden Qualitätsmerkmalen. Dies wird durch ein SWAP-CA-Protokoll (Shared Wireless Access Protocol - Cordless Access) erreicht, das den Teilnehmern in regelmäßigen Abständen reservierte Zeitschlitze zuweist.
Dienste: Die Beschreibung des HomeRF-Standards umfasst die beiden unteren Netzwerkschichten. Diese sind mit Dienstzugangspunkten so ausgestattet, dass sie die unterschiedlichen Verkehrstypen (Daten, Multimedia und Sprache) passend bedienen.
HomeRF ist auf nicht allzu leistungsfähige Anwendungen im SoHo-Bereich ausgerichtet. Vorteilhaft ist die kostengünstige Realisierung sowohl des Datentransports als auch der Telephonie. Für den Einsatz in größeren Büroanwendungen ist der HomeRF-Standard nicht ausgelegt und nicht geeignet.
So klar die Positionierung zunächst erscheint, so sind doch einige Punkte kritisch. Wenn beispielsweise die leistungsfähigeren 802.11-Systeme im Preis fallen, hat HomeRF dem nichts entgegenzusetzen. Zudem ist die installierte Basis von Cordless-Telefonen so hoch, dass dieser Zusatzdienst von HomeRF wenig attraktiv ist. Letztlich reichen die Datenraten für anspruchsvolle Multimedia-Anwendungen kaum aus.
HiperLAN/2
Nachdem sich keine Hersteller gefunden haben, um den HiperLAN/1-Standard mit Produkten zu füllen, wurde vom ETSI im Rahmen des Projekts BRAN (Broadband Radio Access Network) im April 2000 HiperLAN Type 2 (HiperLAN/2) standardisiert. Es soll den Zugang zu Festnetzen sowohl in privaten als auch in öffentlichen Umgebungen mit Bitraten von bis zu 155 MBps ermöglichen. Die Verbreitung von HiperLAN/2 wird vom HiperLAN Global Forum gefördert.
Frequenzbereich: HiperLAN/2 wird im 5 GHz-ISM-Band betrieben. Dies macht eine enge Abstimmung mit den Aktivitäten der IEEE für 802.11a in den USA und in Japan erforderlich, deren Ausgang offen ist.
Modulationsverfahren: HiperLAN/2 nutzt ein OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex)-Verfahren, ähnlich ADSL und DAB. OFDM erreicht eine hohe Leistungsfähigkeit auch bei dispersiven Kanälen, wie sie bei Frequenzen im Multigigahertz-Bereich vorliegen. Darüber hinaus findet eine "Multicarrier Modulation" Anwendung. Dabei werden die Daten in unabhängigen Subcarriers übertragen. Pro Kanal stehen 48 Daten-Subcarriers und 4 Pilot-Subcarriers zur Synchronisation bereit.
Datenraten und Verkehrstypen: HiperLAN/2 erreicht auf der physischen Übertragungsebene eine Datenrate von 54 Mbps. Als drahtlose Variante von ATM erreicht es dessen Dienstgüte.
Dienste: HiperLAN/2 beschränkt sich auf die Beschreibung der unteren beiden Netzwerkschichten. Ein HiperLAN/2-Netzwerk besteht typischerweise aus mehreren Zugangspunkten (Access Points - AP), die zusammen in einem bestimmten Gebiet die Funkversorgung gewährleisten. In diesen Funkzellen kommunizieren mobile Teilnehmer (Mobile Terminals - MT) mit diesen Zugangspunkten. Dabei wird sowohl ein Centralized Mode (CM) unterstützt, bei dem die mobilen Teilnehmer alle Nutzdaten über die Zugangspunkte übertragen. Im Direct Mode (DM) können die mobilen Teilnehmer, die sich in Funkreichweite zueinander befinden, unter der Kontrolle einer Steuerinstanz (Central Controller - CC) Nutzdaten direkt austauschen.
HiperLAN/2 arbeitet wie das drahtgebundene ATM verbindungsorientiert. Die logischen Verbindungen müssen vor der Übertragung von Nutzdaten eingerichtet werden und unterstützen alternativ Punkt-zu-Punkt-, Punkt-zu-Mehrpunkt-, und Broadcast-Verbindungen.
Erweiterungen von HiperLAN/2
Der HiperLAN/2-Standard wird ergänzt durch zwei weitere Bestandteile, die zusätzliche Anwendungsgebiete erschließen. HiperACCESS soll für Entfernungen von bis zu 5 km als Punkt-zu-Mehrpunkt-Architektur Zugang für Wohnviertel und Geschäftskunden bieten. Als typische Datenrate für dieses ehemals als HiperLAN Type 3 bezeichnete Protokoll für den Wireless Local Loop (WLL) wird 27 Mbps angestrebt.
HiperLINK dient zur Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit sehr hohen Datenraten von bis zu 155 Mbps über Entfernungen bis 150 m. Insbesondere soll die Anbindung von HiperLAN/2 und HIPERACCESS über kurze Strecken unterstützt werden. Für das ehemals als HiperLAN Type 4 bezeichnete HIPERLINK ist ein Frequenzband um 17 GHz reserviert.
Es ist vor dem Erscheinen der ersten Produkte noch zu früh, Aussagen über einen möglichen Markterfolg zu treffen. Für den HiperLAN/2-Standard engagieren sich mittlerweile eine Reihe von wichtigen Herstellern, insbesondere aus den USA und Japan. Daher hat HiperLAN/2 gute Chancen, nicht wie sein Vorgänger HiperLAN/1 unterzugehen. Auch im Kampf um die Frequenzen im 5 GHz-Bereich hat es eine gute Ausgangsposition.
Die Möglichkeiten, die sich wie bei ATM aus der Gewährleistung der Dienstgüte ergeben, erscheinen vorteilhaft. Doch der zusätzliche Verwaltungsaufwand und das zusätzliche Verkehrsaufkommen haben bereits den drahtgebundenen ATM -Systemen den Markteintritt erschwert.
Fazit
In der Zusammenschau wird deutlich, dass die Vielzahl der drahtlosen Übertragungsprotokolle sehr unterschiedliche Eigenschaften und Qualitäten aufweist. Dementsprechend differenzieren sich auch die optimalen Anwendungsgebiete und Zielmärkte. Es bleibt aber abzuwarten, ob am Markt eine ausreichende Akzeptanz für verschiedene Lösungen anzutreffen ist und welcher Standard sich in den jeweiligen Zielmärkten durchsetzen wird. (ala)