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Probelektion - Laudius GmbH

1. Ore Or S O GE DD in Konfiguri X m9 Comput X Z Client f r x GU Windows X d welche ED MR 2 E http 192168 0 1 i Google D Link Buling Networks tor People 802 119 2 4GHz Wireless Router Startseite M3577317773 Tools Status Hilfe Wireless Einstellungen Dies sind die Einstellungen f r den AP Access Point Netzwerk ID SSID default Kanal Se Sicherheit WPA PSK Verschl sselung OTKIP AES Preshare Key cabcabca Anwenden Abbrechen Hilfe Kar Jr Q Abb 21 Access Point Konfiguration 29 bung 10 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Auf dem Chip des Access Point befindet sich bei den meisten Produkten ein Konfigurationsprogramm das es erm glicht die Einstellungen des Access Point zu ndern bzw an die eigenen Bed rfnisse anzupassen Unter anderem lassen sich hier Einstellungen f r DHO P Sicherheit und Netzwerk ver ndern Insbesondere l sst sich hier die SSID die interne IP Adresse im lokalen Netzwerk die Filterung von MAC Adressen das Zugangskennwort Oder Sendekanal administrieren Viele Hersteller von Computer Hardware liefern ihre Produkte einschlie lich Produktbeschreibung Installationsanweisung Handbuch und auch Diagnose Tools aus allerdings zum Teil in englischer Sprache Die beim Kauf eines Access Points mitgelieferten
2. je mehr Nutzer sich also an einem Access Point anmelden bzw je mehr Ger te an der Kommunikation im WLAN beteiligt sind desto geringer ist der Datendurchsatz f r die einzelnen Anwender innen bzw jedes einzelne WLAN Ger t Aus diesem Grund sinkt mit zunehmender Anzahl Clients sowohl im Adhoc Netzwerk als auch Im Infrastruktur Netzwerk der Datendurchsatz der einzelnen Verbindungen Das Aufr sten eines solchen Netzwerkes zum WDS durch Zerlegung in mehrere Teilnetze oder das Erweitern um weitere Basisstationen bzw Access Points kann die Daten bertragungsraten und auch die Reichweite des Netzwerkes wieder erh hen Der Nutzen eines WLAN steigt und f llt mit der Signalqualit t und der damit verbundenen Netto bertragungsrate Die Signalqualit t in Funknetzwerk h ngt von vielen Faktoren ab eine entscheidende Rolle spielt spielen die Qualit t der Sende und Empfangsantennen _ St rsender die denselben Frequenzbereich wie WLAN nutzen volle Unterst tzung der aktuellsten Standards durch alle beteiligten Ger te die Anzahl der Clients welche sich die Bandbreite teilen die Verschl sselungstechnik 26 Weitere Informationen zu Wireless Distribution Systemen finden Sie bei Wikipedia http de wikipedia org wiki Wireless_Distribution_System 24 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Wie auch im Ethernet gibt es im Funknetzwerk Clients Server Verteiler Router
3. welche sich mit der Weiterentwicklung der Daten bertragung in Funknetzwerken besch ftigen und bei der Ausarbeitung neuer Standards mitwirken 37 Schon in fr heren Lerneinheiten haben wir das Ping Signal behandelt Ping ist ein Dienst von TCP IP mit dem man testen kann ob zwei Ger te im TCP IP Netzwerk sich miteinander verbinden k nnen Sie erinnern sich Unter Round Trip Time RTT oder Round Trip Delay RTD versteht man die Reaktionszeit eines kompletten Netzwerks Es ist die Zeitspanne die erforderlich ist um ein Signal von einer Quelle ber das Netzwerk zum Empf nger zu senden und die Antwort des Empf ngers wiederum ber das Netzwerk zur ck zum Sender zu transportieren Die Round Trip Time wird in einigen Routing Algorithmen bei der Bestimmung der optimalen Route ber cksichtigt 38 40 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Zu diesen geh rt unter anderem das IEEE welches bereits zahlreiche Normen herausgebracht hat Der zuk nftige WLAN Standard k nnte IEEE 802 11ad hei en IEEE 802 11ad ist derzeit kein fertiger Standard sondern befindet sich noch in der Bearbeitungsphase Angedacht ist ein WLAN mit bertragungsgeschwindigkeiten im Gigabit Bereich Da in den bisher genutzten Frequenzbereichen bei 2 4 und 5 GHz keine ausreichend gro e Bandbreite erreichbar ist ist in der Norm IEEE 802 11ad ein Frequenzwechsel auf 60 GHz vorgesehen Im 60 GHz Bereich stehen je nach nationaler Regulierung 4 bis 7 GHz G
4. Bridges Repeater Netzwerkadapter Es handelt sich allerdings vorwiegend um aktive Netzwerkkomponenten da es im WLAN weder Stecker noch Verbindungskabel gibt Einzige passive Komponenten sind die Antennen und deren Anschl sse Schnitt stellen Allerdings werden diese sehr selten losgel st sondern eher als zugeh rig zur jeweiligen Hardware wie _ Netzwerkadapter oder Access Point betrachtet In den meisten F llen sind sie fest montiert integriert und somit ohne Weiteres nicht austauschbar Doch speziell welche Hardware kommt im Funknetzwerk zum Einsatz In den folgenden Abschnitten werden Sie diese Ger te n her kennen lernen 10 5 1 Client Hardware In einem WLAN ben tigen Sie pro beteiligten Computer einen WLAN Adapter also entweder einen WLAN Dongle mit USB Schnittstelle eine WLAN Erweiterungskarte z B mit PCI Schnittstelle die auf das Motherboard Hauptplatine des Computers aufgesteckt wird eine Steckkarte bzw Erweiterungskarte f r mobile Computer etwa mit Mini PCI oder PCMCIA Schnittstelle oder ein spezielles Motherboard auf dem bereits ein WLAN Chipsatz verl tet integriert ist Ermitteln Sie Hersteller Typ und Modellbezeichnung Ihres WLAN Adapters bung 1 Stellen Sie die wichtigsten technischen Eigenschaften Ihres Wireless LAN Adapters bung 2 zusammen 25 bung 3 bung 4 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Die f
5. Anzahl der teilnehmenden Stationen und deren Entfernung Als ISM B nder Industrial Scientific and Medical Band werden Frequenzbereiche bezeichnet die durch Hochfrequenz Ger te in Industrie Wissenschaft Medizin sowie in h uslichen und hnlichen Bereichen genutzt werden k nnen Entsprechende ISM Ger te wie Mikrowellenherde und medizinische Ger te zur Kurzwellenbestrahlung ben tigen dabei nur eine allgemeine Zulassung Die ISM B nder sind durch die Internationale Fernmeldeunion weitestgehend festgelegt Einige ISM B nder werden auch f r Audio und Video bertragungen Daten bertragungen wie WLAN oder Bluetooth verwendet ohne dass es f r diese Nutzung einer Einzel Frequenzzuweisung bedarf Diese sind allerdings keine ISM Anwendungen und unterliegen eigenen Bestimmungen Durch die gemeinsame Nutzung kann es in den besonders h ufig genutzten B ndern wie etwa dem 2 4 GHz Band zu St rungen zwischen verschiedenen Ger ten kommen Die Nutzung dieser Frequenzbereiche sowohl f r ISM Zwecke als auch f r Funkanwendungen ist in Allgemeinzuteilungen geregelt welche auf der Website der Bundesnetzagentur www bundesnetzagentur de eingesehen werden k nnen Ein solches Funk bertragungssystem bertr gt Video und Tonsignale drahtlos im ganzen Haus Sogar die Infrarot Signale blicher Fernbedienungen werden ebenso per Funk in der Gegenrichtung bertragen Ein Set besteht aus einem Funksender 2 4 GHz Bereich und einer Empfangsstation
6. bei ihnen sind mehrere Funktionalit ten der Ger tetypen Router Switch DSL Modem Telefonanlage Access Point vereint Durch den Einsatz eines Multifunktionsger tes verschwindet zumindest ein Teil des Ger te und Kabelchaos vom Schreibtisch bzw aus dem B ro Ein solcher kompakter WLAN DSL Router auch als WLAN Modem o bezeichnet macht es also je nach Ausstattung bzw Integration der einzelnen Komponenten neben der Konfiguration Verwaltung eines kabellosen Infrastruktur Netzwerkes m glich ein Kabelnetzwerk mit mehreren Computern aufzubauen eingehende DSL Signale f r das gesamte Netzwerk zur Verf gung zu stellen und Daten in das Internet zu bertragen dass sowohl per Funk als auch per Kabel verbundene Ger te miteinander kommunizieren Bridge Funktion Besitzt das Ger t zudem eine USB Schnittstelle je nach Ger t kann diese vom Typ A oder B sein so k nnen die Netzwerkteilnehmer bzw Stationen auf ein angeschlossenes USB Ger t wie etwa externe Festplatte Scanner Drucker Kartenleser USB Stick zugreifen Manche Ger te besitzen sogar ein oder mehrere Telefonanschl sse sowie die Funktionalit t einer DECT Basisstation Eine solche Basisstation ist ein Elektroger t mit einer Antenne ist das Ger t mit einer Telefonanschlussdose verbunden so stellt 29 Weitere Informationen zum DECT Standard finden Sie unter http de wikipedia org wiki
7. http mobileaccess de finden Sie eine Liste von Hotspots in Deutschland der Schweiz und sterreich Sie erfahren dort auch im Detail wie der Zugang zu dem jeweiligen Netz konfiguriert werden muss Aber auch Handys Smartphones PDAs usw werden zunehmend durch Integration entsprechender Hardware Schnittstellen mit der M glichkeit ausgestattet einen Internetzugang zu nutzen Die Benutzer Innen sollen so die M glichkeit erhalten nicht nur zu Hause sondern berall ortsunabh ngig eine Online Verbindung herstellen zu k nnen Es l sst sich also ein deutlicher Trend hin zu Mobilit t und Online Kommunikation feststellen Zu jeder Zeit an jedem Ort Im Mobilfunkbereich ist es selbstverst ndlich geworden berall k nnen wir mit unserem Handy oder Smartphone eine Gespr chsverbindung zu anderen herstellen Internet per Handy ist mittlerweile kosteng nstig und nahezu fl chendeckend in Deutschland verf gbar Die Verbindung zum jeweiligen Netz wird durch lokale Sendestationen erm glicht die zum Mobilfunknetz eines lokal regional landesweit oder global agierenden Anbieters geh ren Wenn wir bei einer bestehenden Verbindung unsere Position ver ndern so findet ein automatischer Netzwechsel statt berall auch au erhalb unseres Heimbereiches k nnen wir eine Netz Verbindung herstellen Zwar werden t glich zahlreiche Mobilcomputer mit WLAN Adapter verkauft
8. llen mit WLAN Karte ausgestattet sind besser als Desktop Computer Sogar die aktuellen Handys besitzen h ufig ein WLAN Modul Mobilit t hat f r Computeranwender innen einen hohen Stellenwert bekommen Auch privat nimmt die Anzahl der kabelgebundenen Netzwerke ab unterst tzt durch die steigenden Verk ufe der Router mit WLAN Funktionen Auch steigt die Anzahl ffentlicher Drahtlos Netzwerke Hotspots die in Flugh fen Universit ten Firmen Cafes Z gen etc eingerichtet sind Ein Hotspot ist ein Funknetzwerk welches frei und ungesch tzt f r alle oder per Passwort Authentifizierung f r einen bestimmten Personenkreis Kunden Gesch ftspartner zug nglich ist Technisch gesehen ist ein Hotspot ein Wireless Distribution System WDS welches je nach Fl chendeckung Reichweite aus wenigen bis hin zu Tausenden Access Points bestehen kann Im World Wide Web gibt es zahlreiche Informationen zu diesem Thema etwa _ http de wikipedia org wiki Hot_Spot_ WLAN _ http www computerbild de artikel cb Tests DSL WLAN Per Hotspot drahtlos ins Internet 1899499 html http www anschlussbereit de hotspot html 35 Drahtlose Technologien Lernheft 10 _ http www its05 de computerwissen computerhilfe pc netzwerk hotspot hotspot html _ http www hotspot server eu index de html Wo befinden sich die ffentlichen Internetzug nge genau Auf der Webseite
9. r ausger stet und die Daten bertragung l uft kabellos Allerdings ist WLAN nicht die einzige Funktechnologie Bei der Vernetzung von Kleinger ten im Haushalt und Ger ten der Kommunikations elektronik kommt h ufig Bluetooth zum Einsatz Auch die Entwicklung von Bluetooth schreitet in gro en Schritten voran Inhalt dieser Lerneinheit sind die drahtlosen Netzwerktechnologien Ziel dieses Lernheftes ist es dass Sie Funk bertragung als die zukunftsweisende Technik bei fast jedem Vernetzungsszenario kennen lernen Speziell in Heim und Unternehmensnetzwerken spielt Funk schon heute eine entscheidende Rolle Sie werden die verschiedenen Funktechnologien kennen lernen die Sie f r die kabellose Daten bertragung in Netzwerken einsetzen k nnen Die Begriffe WLAN IrDA Bluetooth und WiMax werden f r Sie keine Fremdw rter mehr sein Drahtlose Technologien Lernheft 10 Wie auch beim Ethernet verwenden wir im Funknetzwerk Netzwerkadapter _ Konfigurationsprogramme Verteiler Router Steuerger te Zugriffsverfahren Diagnose Tools welche s mtlich internationale Standards unterst tzen Allerdings macht wie Sie wissen auch die Entwicklung der Ethernet Standards nicht halt 10 Gigabit pro Sekunde stellen eine extrem hohe Messlatte dar welche die heutigen bezahlbaren Funktechniken f r den Heimbereich und kleine Netzwerke bei Weitem noch nicht erreichen Diese Lern
10. 3378 faq 1003690 10 8 WLAN Schwachstellen F r WLAN stehen zwei Frequenzbereiche zur Verf gung Der eine Bereich liegt um 2 4 GHz der andere um 5 GHz Beide Frequenzbereiche sind weltweit lizenzfrei nutzbar Lediglich f r grundst cks bergreifende Netzwerke oder Outdoor Netze ist eine kostenfreie Registrierung bei der Regulierungsbeh rde f r Telekommunikation und Post RegTP notwendig point protocol IAPP IAPP Protokoll html oder auch http www galileocomputing de glossar gp anzeige 10850 FirstLetter I GalileoSession 08720581 A4ZZC dOBg 7 Ein DHCP Relay Agent leitet DHCP Meldungen zwischen DHCP Clients und DHCP Servern in verschiedenen IP Netzwerken weiter Der Access Point besitzt also keine DHCP Server Funktionalit t sondern er vermittelt die DHCP Kommunkation Siehe dazu etwa http technet microsoft com de del library cc783103 WS 10 aspx Im Repeating Modus Point to Multipoint WDS werden mehrere Access Points miteinander verbunden und zus tzlich k nnen sich Clients etwa Notebooks verbinden Zu den Modi siehe etwa http www wireless lan test de tipps zu wds und repeating html Die Regulierungsbeh rde f r Post und Telekommunikation RegTP war bis zum 12 07 2005 der Name einer Bundesoberbeh rde im Gesch ftsbereich des Bundesministeriums f r Wirtschaft Mit dem Inkrafttreten des Gesetzes zur Neuregelung des Energiewirtschaftsrechts wurde die RegTP in Bundesnetzagentur f r Elektrizit t Gas Telekommunikation
11. 36 39 Drahtlose Technologien Lernheft 10 erreicht man nur einen Bruchteil der beworbenen maximalen Daten bertragungsge schwindigkeit Obwohl Wireless LAN protokollunabh ngig arbeitet k nnen sich Probleme in der Praxis mit einigen Protokollen und Anwendungen ergeben Ausschlaggebende Faktoren sind die h here Bitfehlerrate Bit Error Rate BER und die gr ere Verz gerung bei der bertragung von Daten Es liegt in der Natur eines Wireless LAN dass die zur bertragung ben tigte Zeit l nger ist als im drahtgebundenen LAN Ein einfacher Ping hat im drahtgebundenen LAN eine Round Trip Time von weniger als einer Millisekunde Im Wireless LAN liegt die Zeit f r einen Ping bei bis zu vier Millisekunden Anwendungen die eine kurze Verz gerungszeit zwischen Senden und Empfangen Delay ben tigen zeigen bei der Funk bertragung unter Umst nden Funktionsdefizite Im Laufe dieser Lerneinheit haben Sie einen guten berblick ber das WLAN von heute bekommen durch internationale Standards sind Schnittstellen Zugriff auf das Medium Daten bertragungsraten Sicherheit Frequenzkan le Roaming und vieles mehr geregelt Doch welche WLAN Entwicklungen sind f r die nahe Zukunft zu erwarten 10 9 Das WLAN der Zukunft Ebenso wie Ethernet und die Informationstechnik als Ganzes soll sich auch WLAN stetig verbessern Es gibt mehrere Gremien und auch _ Interessengruppen
12. 4835 79 Frankreich 2 4465 2 4835 27 Spanien 2 4450 2 4750 35 Japan 2 4710 2 4970 23 Tab 6 Biluetooth Kan le in verschiedenen L ndern Bluetooth verwendet in Deutschland 79 verschiedene Kan le durch Frequenzhopping ist eine hohe St r und Abh rsicherheit gew hrleistet 10 10 6 Sicherheit Eingebaute Fehlerkorrekturverfahren sorgen im St rungsfalle daf r dass zu ber tragende Daten abgesichert werden Dadurch sinkt im Einsatzfall zwar die effektive Daten bertragungsrate in so einem Fall wird jedoch die Notwendigkeit einer zus tzlichen bertragungssicherung h her bewertet als das Erreichen der maximal erreichbaren bertragungsbandbreite Bluetooth besitzt einen Verschl sselungsmechanismus der auf Basis von symmetrischer Verschl sselung arbeitet Damit eine Bluetooth Kommunikation erfolgen kann ist es notwendig dass alle beteiligten Bluetooth Ger te sich kennen 48 Ein Hop Key ist eine vereinbarte Zeichenfolge nach der sich beide Stationen auf einem anderen Kanal wieder treffen Das ISM Band im 2 4 GHz Frequenzbereich wird unter anderem auch von WLAN verwendet Da sich die verschiedenen Funktechniken gegenseitig beeintr chtigen die Leistungsf higkeit reduzieren und Interferenzen bilden hat man mit dem adaptiven Frequenzsprungverfahren Adaptive Frequence Hopping AFH eine Technik entwickelt die bei gegenseitiger Beeintr chtigung aktiviert werden kann Mit der AFH Technik wird die Freque
13. 802 11b g 802 11b g 802 11b b 802 11b g Tab 2 Ausgew hlte WLAN Standards Die Bezeichnung IEEE 802 11 steht einerseits f r die allererste Version der WLAN Standards von 1997 andererseits f r die Gesamtheit Familie aller IEEE 802 11 Normen die bis heute ver ffentlicht wurden Um Irritationen auszuschlie en bezeichnet IEEE 802 11 im Rahmen dieses Lehrgangs soweit es nicht explizit anders vermerkt ist die Norm Familie als Ganzes und nicht die einzelne urspr ngliche Version Im Zusammenhang mit IEEE 802 11 und Wireless LAN f llt sehr h ufig der Begriff WiFi der f r Wireless Fidelity steht und von der Wireless Ethernet Compatibility Alliance WECA kommuniziert wird Die WECA ist ein Zusammenschluss von Firmen die mit dem WiFi Logo ihre Produkte als IEEE 802 11 kompatibel kennzeichnen Diese Ger te haben eine Art T V durchlaufen Produkte mit diesem Logo lassen sich uneingeschr nkt mit Produkten anderer Hersteller kombinieren Das bedeutet dass im selben Netzwerk eingesetzte Wireless Hardware n mlich WLAN Access Pont und WLAN Client von unterschiedlichen Herstellern stammen k nnen Somit k nnen die Bezeichnungen WiFi und WLAN als gleichbedeutend angesehen werden Kommen wir nun nach einigen allgemeinen Betrachtungen zum derzeitigen WLAN Standard n mlich zu der Norm 802 11n 10 2 3 802 11n Die neue Technik Die Norm IEEE 802 11n beschreibt de
14. Funktionsweise Aufgaben im Netzwerk und Aufbau erhalten Sie im weiteren Verlauf dieser Lerneinheit Siehe auch http www elektronik kompendium de sites net 0907101 htm oder http www pcwelt de index cfm pid 1647 amp pk 36203 amp p 9 Service Set Identifier SSID ist eine aus bis zu 32 alphanumerischen Zeichen bestehende Zeichenfolge die den Namen des WLAN darstellt Damit die Clients des WLAN miteinander kommunizieren k nnen m ssen alle Ger te den gleichen SSID verwenden Genauere Informationen folgen im weiteren Verlauf des Lehrgangs oder vorab unter http www wireless 24 de wlan einrichten wlan verschluesselung Informationen zur Verbesserung des Signals finden unter http www ovalnets de praxis wlan empfangsqualitaet und reichweite verbessern 20 21 18 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Nachteil des Infrastruktur Modus ist die Abh ngigkeit von der Basistation Kommt es hier zu einem Ausfall des Routers Abschalten oder Stromausfall dann ist die komplette Kette unterbrochen und es findet kein Netzwerkverkehr mehr statt Die folgende Abbildung zeigt ein Wireless LAN in dem ein einzelner Funk Router drei mobile Clients verwaltet und die Kommunikation zwischen diesen steuert Abb 7 Infrastruktur Modus mit einer Basisstation Quelle http subs emis de In der folgenden Abbildung sind 3 Basisstationen Access Points in einem Infrastruktur Netzwerk zu sehen BS lan JIT A gF Abb 8
15. Kleinst Ger t bertragen werden k nnen Bluetooth ist weniger ein Netzwerkprotokoll sondern vielmehr eine End to End Schnittstelle die urspr nglich als reiner Kabelersatz vorgesehen war Die M rkte der Einsatzgebiete Uhnterhaltungselektronik und Telekommunikation erzielen gute Ums tze ber Bluetooth k nnen die Anwender innen auch eine Anbindung an das Internet herstellen So lassen sich ber Gateways z B MP3 Dateien aus dem weltweiten Datennetz auf das Handy laden Mit Bluetooth sollten die Verbindungskabel zwischen Peripherieger ten und Computer der Vergangenheit angeh ren Das ist inzwischen Realit t Man kann mit Bluetooth Maus Tastatur MP3 Player Modem Webcam digitale Bilderrahmen Drucker Mobiltelefon PDA Organizer und Videokamera an einen Rechner anbinden und serielle Kabelverbindungen ersetzen Es gibt auch Audio Anwendungen z B drahtlose Kopfh rer oder Freisprecheinrichtungen f r Mobiltelefone Auch im Heimbereich h lt Bluetooth Einzug So kann man beispielsweise ber eine im Eingangsbereich des Hauses installierte Kamera jeden Zutritt am Computerbildschirm beobachten oder einen in einem anderen Raum befindlichen Drucker nutzen das Ganze ist m glich ohne ein einziges Kabel zu verlegen Auch die Fernsteuerung von Haushaltsger ten ber das Handy l sst sich realisieren 51 Drahtlose Technologien Lernhe
16. Kleinverbund elektronischer Ger te ber das Videos Sprache Text oder Bilder ausgetauscht werden Ein solches Piconetz kann aus bis zu acht Ger ten bestehen von denen eines die Rolle des Master bernimmt die restlichen sieben als Slave geschaltet sind So kann ein Benutzer z B s mtliche seiner pers nlichen elektronischen Ger te miteinander verbinden Bestehen bereits mehrere Piconetze dann k nnen diese sich zu einem Scatternet z ebenfalls verbinden So wird die Kommunikation zwischen Ger ten verschiedener Benutzer oder Benutzergruppen m glich 44 Drahtlose Technologien Lernheft 10 B Master O Slave O H D L D Scb no e t Piconet Scatternet Abb 30 Bluetooth Netze Die Abbildung zeigt drei Situationen Direktverbindung Point to Point sternf rmige Vernetzung Piconet verbundene Sternnetze Scatternet Bei einer Point to Point Verbindung bernimmt ein Ger t die Funktion des Master das andere Ger t fungiert als Slave Die Point to Point Verbindung entspricht dem Adhoc Modus beim WLAN Im Piconet gibt es einen Master der die Funktion eines zentralen Verteilers bernimmt es liegt also eine Sternstruktur vor jeder Slave sendet an den Master der die Daten an das Zielger t weiter leitet Ein Piconet ist vergleichbar mit dem Infrastruktur Modus beim WLAN allerdings wird im Piconet keine spezielle Basisstation ben tigt sonder
17. Paradebeispiel f r ein Kombiger t mit WLAN Funktionalit t ist die Fritz Box Fon WLAN 7270 sie ist WLAN Router DSL Modem sowie Telefonanlage f r Voice over IP VoIP und Festnetz in einem einzigen Ger t eine wahrhaft funktionsreiche Kommunikationszentrale Abb 25 Fritz Box Fon WLAN 7270 Frontansicht Die hier abgebildete Fritzbox unterst tzt den Draft IEEE 802 1 1n Standard Wie bung 12 l sst sich die volle 802 1 1n Unterst tzung erreichen Bei diesem Ger t k nnte die Kompatibilit t zum IEEE 802 11n Standard durch ein Firmware Update erreicht werden Nach diesem Standard sind je Antenne h chstens brutto 150 MBit s erreichbar also insgesamt 450 MBit pro Sekunde Dies wird durch die neue Mimo Technik Multiple Input Multiple Output m glich DECT FRITZ Box Fon WLAN 7270 m TER f AA FEITE Fon MI 3 d WAN Telefondose PRIT Misi ron N der y vr n 21 analoges DSL Splitter Feleton Fax ma Mieweis Die hier aderb de e subar Ger FRITIOR Fan WLAN Abb 26 Fritz Box Fon WLAN 7270 R ckansicht Die Fritzbox besitzt wie die Abbildung zeigt Schnittstellen f r zwei analoge Telefonendger te mit denen man ber Internet oder Festnetz telefonieren kann Je nach Telefonanschluss k nnen die Verbindungen in das Festnetz sowohl ber einen analogen als auch ber einen ISDN Telefonanschluss aufgebaut werden Die integrierte DECT Basisstation erlaubt die Anbindung vo
18. Post und Eisenbahnen BNetzA umbenannt 33 34 38 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Das bedeutet dass auf privatem Grund und Boden keine Geb hren bezahlt werden m ssen jedoch in diesen Frequenzbereichen noch weitere Anwendungen Ger te senden und empfangen dies kann zu gegenseitigen St rungen f hren Insbesondere das ISM Frequenzband Industrial Scientific Medicine um 2 4 GHz wird f r Anwendungen in Industrie Wissenschaft und Medizin intensiv genutzt In diesem Frequenzspektrum um 2 4 GHz konkurrieren viele Standards und propriet re Funktechniken der unterschiedlichsten Hersteller und Anwendungen Auch Ger te des t glichen Gebrauchs z B Mikrowellenherde _ Funkfernbedienungen und AV Funksysteme geh ren dazu Die Realisierbarkeit eines Funknetzwerks nach IEEE 802 11 h ngt also ma geblich von der Nutzung anderer Sendeger te ab die in Reichweite dieses Frequenzspektrum nutzen Schaut man sich die Angaben der Hersteller und H ndler zur bertragungsgeschwindigkeit ihrer Produkte an und vergleicht die Werte die man damit in der Praxis erreicht so erkennt man dass die Bruttodatenraten wie sie auf den Produktverpackungen angegeben sind in der Praxis nie erreicht werden Die Bruttodatenraten sind nicht einmal unter optimalen Bedingungen Sichtkontakt zwischen Sender und Empf nger und bei kurzen Entfernungen zu erreichen Je nach _Umgebungsbedingungen
19. Vorteile Der Internetzugang ist flexibler z B beim Umzug schneller installierbar durch die moderne Funk Technologie und kosteng nstiger dank innovativer Technik WiMax ist ein Standard f r regionale Funknetze MAN oder WAN Allerdings wird WiMax im Moment noch nicht auf breiter Basis eingesetzt und hat daher wenig kommerzielle Bedeutung Die WiMax Technologie wird vor allem in Gebieten eingesetzt in denen die DSL Anbindung ber Breitband Glasfaserkabel nicht rentabel oder berhaupt nicht m glich ist Dadurch dass die WiMax Technologie ber Funk eine Verbindung zwischen Endnutzer und Breitbandverbindung herstellt k nnen solche Gebiete von der WiMax Technologie besonders gut erschlossen werden Zun chst einmal sendet WiMax im Gegensatz zu den bisher bekannten Richtfunk Verbindungen im Mikrowellenbereich zwischen 2 und 66 GHz WiMax bietet theoretisch M glichkeiten weitaus mehr Kunden zu erreichen und mit einem drahtlosen Internetzugang zu versorgen als dies im Moment der Fall ist Dieser w re zudem schneller und kosteng nstiger Au erdem w rde WiMax endlich eine M glichkeit f r die Telefonanbieter bieten die so genannte letzte Meile zu den Haushalten und damit zu den Endverbrauchern zu berbr cken Mit der letzten Meile ist das Endst ck einer Telefonleitung f r Daten bertragung gemeint das f r DSL Anschl sse entscheidend ist Weil diese letzte Meile in den H nden der Telekom liegt werde
20. als Backoff Counter Solange die Station das Medium als belegt erkennt bleibt dieser Z hler konstant Wird das Medium frei wartet die Station zun chst die DIFS Zeit ab Anschlie end z hlt sie den Backoff Counter bis Null zur ck Ist nun das Medium noch immer frei steht dem Senden nichts mehr im Weg Der Zugriff auf das Medium erfolgt also per CSMA CA hier treten in verschiedenen Situationen Wartezeiten auf IFS DIFS SIFS EIFS IFS ist die Wartezeit beim CSMA CA Verfahren von WLAN Clients Es gibt die DIFS distributed IFS als Wartezeit zwischen Datenpaketen die SIFS short IFS als Wartezeit zwischen einem Datenpaket und seinem Acknowledge die PCF IFS als Wartezeit eines Point Coordinators der Zugriffsberechtigungen an WLAN Clients verteilt die EIFS extended IFS als Wartezeit nach einem Frame Fehler Sender Empf nger ur ACK DIFS SIFS DIFS Backoff Abb 5 Wartezeiten im WLAN 16 Drahtlose Technologien Lernheft 10 M chte eine Station senden und findet das Medium belegt vor so muss sie eine zuf llig lange Backoff Zeit abwarten Unterschiedlich lange Inter Frame Spaces DIFS SIFS organisieren den Zugriff auf den Funkkanal Weitere Informationen zu CSMA CA und den Wartezeiten finden Sie unter anderem hier _ http www informatik fh nuernberg de professors roth WS0607 Mobilelnterne CSMACA pdf _ http forum fachinformatiker de networking technolo
21. den Teilnehmern eines Bluetooth Netzes empfangen werden Signale anderer Quellen filtern sie heraus Die Daten schlie lich werden der Sprungfolge durch eine bin re Frequenzmodulation angeh ngt F r die Verbindung per Bluetooth stehen folgende Techniken zur Verf gung SCO Synchronous Connection Oriented Link und ACL Asynchronous Connection Less Link Beim Einsatz einer _ synchronen verbindungsorientierten und leitungsvermittelten Informationen zu Bluetooth 2 finden Sie etwa hier http www radio electronics com info wireless bluetooth bluetooth_edr php Zum 3 0 Standard von Bluetooth siehe http www elektronik kompendium de sites kom 1405151 htm Zu den neuen 4 0 Spezifikationen siehe http www teltarif de bluetooth 4 0 sig spezifikation news 36924 html 45 46 47 Drahtlose Technologien Lernheft 10 bertragung spricht man von einer SCO Verbindung synchronous connection oriented Diese ist eine symmetrische Punkt zu Punkt Verbindung zwischen einem Master und genau einem Slave in einem Piconet Dabei kann der Master bis zu drei SCO Links gleichzeitig unterst tzen Slaves unterst tzen zwei SCO Links gleichzeitig zu verschiedenen Mastern F r das Senden ist ein fester Zeittakt definiert innerhalb dessen eine bertragung erfolgen darf Bluetooth kann in einem asynchronen Modus Pakete bertragen Reservierte Zeitfenster erm glichen bei Bluetooth bertragung einen Vollduplex Betr
22. es sich um einen Kombinationsschl ssel handeln gewonnen aus der Schl sselkombination zweier Ger te Es kann sich aber auch Um einen Ger teschl ssel Um einen tempor ren Schl ssel der nur f r die aktuelle Sitzung benutzt werden kann oder Um einen Initialisierungs Schl ssel zum Schutz der Verbindungsparameter bei der bertragung handeln Bei Bluetooth gibt es nahezu keine Anonymit t wie das im Internet der Fall ist Dies ist durch die r umliche N he der miteinander verbundenen Ger te bedingt S Authentifizierung bedeutet aufgaben und benutzerabh ngige Zugangs und oder Zugriffsberechtigung Die Authentifizierung hat den Zweck Systemfunktionen vor Missbrauch zu sch tzen Bei der Kommunikation stellt die Authentifizierung sicher dass der Kommunikationspartner auch derjenige ist f r den er sich ausgibt Bei der Authentifizierung wird zwischen einseitiger und gegenseitiger Authentifizierung unterschieden In der Praxis wird meistens die einseitige Authentifizierung verwendet wobei beispielsweise beim Login der Benutzer sein Passwort eingibt und damit nachweist dass er wirklich der angegebene Benutzer ist Als Sicherheitsdienst f r die einseitige Identifikation dient der Empf ngernachweis durch den die Benutzer Identit t und damit auch die Benutzungsberechtigung gegen ber dem System nachgewiesen wird Dazu dienen haupts chlich Passw rter pers nliche ID Nummern kryptografische Techniken sowie Magnet oder Chi
23. http www stsm info dipl dipl_1 html In einem Wireless Distribution System bzw Wireless Distributed System beide Bezeichnungen werden synonym verwendet kurz WDS befinden sich mehrere WLAN Basisstationen Access Point die per Funk miteinander kommunizieren und gemeinsam das Netzwerk kontrollieren So l sst sich eine gr ere Netzabdeckung 7 Der Gateway kann zus tzlich s mtliche Clients der Teilnetze mit einem anderen Netzwerk oder auch mit dem Internet verbinden 23 Drahtlose Technologien Lernheft 10 erreichen als mit einem einzigen Access Point ohne dass Kabel verlegt werden m ssen Genau genommen ist ein Wireless Distribution System eine spezielle Erweiterung eines funkbasierten Infrastruktur Netzwerkes hier werden mehrere Infrastruktur Netze miteinander gekoppelt Sie kennen jetzt die verschiedenen Architekturen von Funknetzwerken WLAN Der folgende Abschnitt setzt sich mit der speziellen WLAN Hardware auseinander 10 5 WLAN Ger te Alle WLAN Ger te arbeiten nach dem gleichen Prinzip Datenpakete werden per Funkwellen statt auf dem Kabelweg bertragen Sender und Empf nger stellen sich dabei auf einen bestimmten Funkkanal Band Spektrum Bereich f r die Frequenz der ausgesendeten Funkwellen ein alle anderen Funksignale verwerfen sie Das bedeutet dass sich alle Ger te auf einem bestimmten Funkkanal die Bandbreite d h die insgesamt zur Verf gung stehende Daten bertragungsleistung teilen
24. in einer Tabelle die Unterschiede zwischen einem C S und einem Peer to Peer Netzwerk dar 9 Was ist ein Piconetz was ist ein Scatternetz 10 Wof r steht SDP und welche Funktion hat es 58 Drahtlose Technologien Lernheft 10 10 14 Zusammenfassung und Ausblick Mit den aktuellen Funk Techniken k nnen Sie im LAN und Heimbereich Audio Video und Kommunikationsger te vernetzen und steuern Im Vergleich zu den anderen Funktechniken besticht WiMax durch seine Reichweite und auch durch seine Daten bertragungsgeschwindigkeit WiMax eignet sich sowohl zur Verl ngerung des DSL Glasfaserkabels WAN MAN als auch f r LAN Verbindungen Welche WiMax Produkte bald verf gbar sein werden und inwiefern sich diese Technik durchsetzen wird bleibt abzuwarten IrDA Infrarot Technik wird aufgrund seiner u erst geringen Reichweite und der notwendigen Sichtverbindung zwischen Sender und Empf nger weiter an Bedeutung verlieren Den Funknetzwerken geh rt die Zukunft die einst kritischen Faktoren Sicherheit Geschwindigkeit Umweltvertr glichkeit Reichweite sind in den letzten Jahren stark verbessert worden Die Kabelnetze sind auf dem R ckzug Zwar macht die Entwicklung der Ethernetstandards ebenfalls nicht Halt doch befinden sich Funk Technologien auf der Uberholspur Die Lebenszyklen verkleinern sich der zeitliche Abstand von Generation zu Generation der N
25. jedoch ist deren Mobilit t in Bezug auf die Internetverbindung sehr stark eingeschr nkt Denn Sowohl ein privates WLAN als auch ein ffentlicher Internetzugang Hotspot besitzt eine begrenzte Reichweite Sp testens bei berschreiten einer bestimmten Entfernung zum Access Point Sie verlassen dabei die Funkzelle ist die Verbindung unterbrochen Es sei denn es ist ein Wireless Distribution System eingerichtet welches die Fl chendeckung des Netzwerks vergr ert 36 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Wenn Sie sich au erhalb der Reichweite Ihres Access Point Ihres Funknetzwerkes befinden ist die Verbindung ohne Roaming unterbrochen Falls Ihr neuer Standort sich innerhalb eines Funknetzwerks WLAN befindet und Sie Ihre Netzwerkeinstellungen anpassen k nnen Sie sich erneut verbinden sofern Sie die Verbindungsdaten kennen W nschenswert ist sicherlich eine Fortsetzung der aktuellen Sitzung Online Verbindung und eine nahtlose bernahme in das neue Netz ohne dass Sie irgendwelche Anpassungen Ihrer Netzwerkkonfiguration vornehmen m ssen Dabei ist nichts wirklich unm glich Im ICE von Hamburg nach M nchen k nnen Sie st rungsfrei surfen Ohne Kabel Die Voraussetzung daf r wird etwa durch die WiMax Technik geschaffen auf die wir im Laufe dieser Lerneinheit genauer eingehen werden WLANs besitzen zwar aufgrund ihres lokalen Charakters r umliche Grenzen lassen sich aber trotzdem in ihrer Reichweite
26. km Dei Bluetooth max 10 m bzw 100 m bei Verst rkung bei Infrarot wenige Meter Bluetooth und WLAN funken also im gleichen Frequenzbereich eignen sich jedoch f r unterschiedliche Einsatzbereiche Bluetooth ist erste Wahl wenn Sie zwei Klein Ger te verbinden m chten die sich in unmittelbarer N he zueinander befinden etwa Handys PDAs Headsets Zu jeder der genannten Technologien wurden auch entsprechende Anwendungen beschrieben Es d rfte hierbei auffallen dass man das wof r die eine Technologie verwendet werden soll in vielen F llen auch mit einer anderen realisieren kann Doch die genaue Art der zu l senden Aufgabe entscheidet oft letztendlich ber die Art der Probleml sung Dabei spielen sicherlich auch Installationsaufwand sowie die Kosten f r Ger te Material und Software eine Rolle 53 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Beispiel Wenn Sie einen Drucker drahtlos an einen PC anschlie en m chten so ist das theoretisch mit allen drei bertragungstechnologien m glich Praktisch ist es nicht ganz so einfach Befindet sich der Drucker beispielsweise viele Stockwerke h her oder tiefer oder gar in einem anderen Geb udetrakt als der Rechner so kommt meist nur Wireless LAN f r die Realisierung dieses Vorhabens in Frage Steht er jedoch direkt im benachbarten Zimmer so kann er im Normalfall auch mit Bluetooth erreicht werden Infrarot ist nur dann tauglich wenn sic
27. ndern Industrial Scientific Medical in denen auch viele andere nicht regulierte Ger te arbeiten wie analoge schnurlose Telefone 900 MHz Mikrowellenherde 2 45 GHz Bluetooth Ger te 2 45 GHz digitale schnurlose Telefone 2 45 GHZ oder 5 8 GHz und WLAN 2 45 GHz oder 5 8 GHz Au erdem funktioniert OFDM problemlos in Umgebungen mit starker Mehrwegausbreitung Siehe dazu etwa http www elektroniknet de home mobilfunk spezial fachwissen ofdm die modulation der zukunft Drahtlose Technologien Lernheft 10 Im Vergleich zu lteren 802 11 Standards verbessern Transmit Beamforming Sendestrahlsteuerung Receive Combining und breite Hochfrequenzkan le die Funkverbindung und bringen mehr Datendurchsatz Je nach Anwendung oder lokaler Frequenzvergabe abh ngig von der Regulierung sind 10 20 oder 40 MHz breite HF Kan le m glich 17 Die WLAN Ger te pr fen ob diese Kan le f r die Daten bertragung frei sind Bluetooth Ger te in der N he k nnen den WLAN Ger ten mitteilen nur einen Kanal zu nutzen So bleibt auch f r gleichzeitige Bluetooth Funkverbindungen noch genug Bandbreite brig Da die Funkschnittstelle einer st ndigen Ver nderung unterliegt werden vor der Nutzdaten bertragung Trainingssequenzen bertragen Mit Hilfe von Pilott nen innerhalb der Nutzdaten erfolgt dann eine dynamische Feinabstimmung der Signalverarbeitung Bei Einsatz in R umen nutzt die neue Technik die Reflektionen mehrf
28. nnte gar kein Konflikt auftreten Dennoch ist C von der Sendung der anderen beiden Stationen abh ngig ausgeliefert Um das Problem der versteckten Endger te zu vermindern ist eine Koordination durch Request to Send Clear to Send RTS CTS Erweiterung f r CSMA CA definiert Dabei muss die sendewillige Station den Kanal durch ein RTS Paket reservieren Der Empf nger best tigt diese Reservierung mit einem CTS Paket Anschlie end ist ein sofortiges Senden der Daten m glich Andere Stationen speichern die Belegungsdauer die im RTS und CTS Paket mitgeteilt wurde und senden w hrend dieser Zeit keine Daten Das Problem der ausgelieferten Endger te exposed terminal wird vom WLAN Standard nicht gel st ist aber auch nicht so dramatisch einzustufen wie das Hidden Terminal Problem da es lediglich zu einem geringeren Durchsatz f hrt 10 3 3 Wartezeiten Der Zugriff auf das Medium geschieht beim WLAN ber den CSMA CA Algorithmus Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance Multiple Access deutet an dass mehrere Kommunikationsteilnehmer wie zu alten Zeiten im Ethernet einen gemeinsamen bertragungskanal nutzen Shared Medium Carrier Sense zeigt an dass jeder Kommunikationsteilnehmer den gemeinsamen Kanal berwacht und seine eigene T tigkeit an dessen Zustand anpasst Collision Avoidance beschreibt einen Mechanismus der dabei Kollisionen zu vermeiden versucht Drahtlose Technologien Le
29. per WDS erweitern In einem WDS geschieht die bernahme der Verbindung von Access Point zu Access Point durch Roaming Davon handelt der folgende Abschnitt 10 7 WLAN Roaming Erstreckt sich ein WLAN ber eine gr ere Fl che so reicht ein Access Point in der Regel nicht aus Um den gesamten Bereich funktechnisch abzudecken muss man mehrere Access Points platzieren Wenn sich die Funkbereiche der Access Points gegenseitig ein klein wenig berschneiden dann kann sich der Client zwischen den Access Points bewegen ohne dass die Netzwerkverbindung unterbrochen wird Dieser Sachverhalt hei t Roaming F r die Umsetzung gibt es mehrere Verfahren 1 ESSID Extended Service Set Identifier Am Einfachsten l sst sich WLAN Roaming realisieren indem Sie alle Access Points mit der gleichen SSID ausstatten Dazu m ssen die Access Points die erweiterte Form der SSID unterst tzen ESSID Extended Service Set Identifier Wichtig ist dass Sie den Access Points unterschiedliche Kan le zugewiesen haben sonst berlagern sich die Funkverbindungen gegenseitig und es kommt keine Verbindung zu Stande 2 WLAN Roaming ber IEEE 802 11f IAAP Die Access Points tauschen sich ber das IAPP Inter Access Point Protocol 31 Mit dem Inter Access Point Protokoll ist in WLANs eine standardisierte Kommunikation zwischen den Access Points m glich die ber Bridges miteinander verbunden sind Das IAPP das in der Norm IEEE 802 11f beschriebe
30. verwendet 5 Siehe dazu http www melzkaffee info informatik netzwerke_und_internet infoblatt 20netzwerke pdf Zwischen den Datenpaketen koordinieren unterschiedlich lange Wartezeiten den Zugriff auf das Funkmedium Das DIFS Distributed Coordination Function Interframe Space kennzeichnet die Backoffzeit in der eine Station das freie Funkmedium erkennen kann Auf die verschiedenen Wartezeiten werden wir in einem der folgenden Abschnitte genauer eingehen 16 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Auf diese Weise gewinnen Stationen die nicht bertragen durften an Priorit t und kommen mit einer erh hten Wahrscheinlichkeit in den n chsten Wettbewerbsfenstern zum Zug Die Erkennung von Kollisionen ist ein analoger Prozess Die Hardware also der WLAN Adapter der Station muss w hrend der bertragung das Medium abh ren Unterscheidet sich dabei das Gesendete vom Gelesenen ist klar dass eine Kollision stattgefunden hat Die Unterscheidung erfolgt indem die Leistung oder die Impuls breite des empfangenen Signals mit der des gesendeten Signals verglichen wird Eine Kollision kann nur entstehen wenn zwei oder mehrere Stationen die gleiche Zeitscheibe ausw hlen Diese Stationen m ssen die Wettbewerbsprozedur erneut durchlaufen In IEEE 802 11 ist CSMA CA standardisiert Der Verbindungsaufbau im WLAN erfolgt per Handshake 1 Der potentielle Sender sendet ein Request to send Signal RTS 2 Vom Empf nger wird dieses Signal
31. voneinander so zum Beispiel hinsichtlich ihrer USB bertragungsrate Langsame Schnittstellen entsprechen dem USB 1 1 Standard die breite Masse unterst tzt den USB 2 0 Standard Es ist damit zu rechnen dass die Hersteller im Zuge der zunehmenden Unterst tzung von USB 3 0 durch die aktuellen Motherboards ihre Access Points in n chster Zeit mit ultraschnellen USB 3 0 Schnittstellen bzw Anschl ssen ausstatten werden 3 Draft 2 0 manchmal auch als Pre 802 11n bezeichnet ist die Vorab Version des endg ltigen sp ter ver ffentlichten IEEE 802 11n Standards Zahlreiche WLAN Ger te unterst tzen genau diese Spezifikation einige von ihnen lassen sich allerdings per Firmware Update auf den neuesten Stand von IEEE 802 11n bringen 34 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Allerdings ist aufgrund des noch hohen Preises derzeit nicht zu erwarten dass dem Ger t ein passendes USB 3 0 Kabel beiliegt dies w rde den Preis des Ger tes erheblich vergr ern Informationen zu den g ltigen USB Standards finden Sie etwa unter _ http de wikipedia org wiki Universal_Serial_Bus _ http www tecchannel de storage komponenten 401533 usb_20_highspeed_mit_ 480_mbit_s index4 html _ http diepresse com homeltechscience hightech 431237 index do 10 6 WLAN Hotspots Drahtlose Netzwerke Wireless Local Area Network WLAN breiten sich zunehmend aus So verkaufen sich Notebooks und seit Neuestem auch Netbooks die in den meisten F
32. 0 Frequenzspr ngen je Sekunde Frequenz Hopping _ Bluetooth Ger te senden auf 79 Frequenzen 2 402 2 4835 GHz Die Bluetooth Technologie erm glicht Reichweiten bis zu 100 m Bluetooth stellt 3 Sicherheitslevels zur Verf gung Die Datenrate betr gt maximal 24 MBit s Im gleichen Frequenzbereich senden auch andere Ger te daher besteht die M glichkeit gegenseitiger St rungen 52 Drahtlose Technologien Lernheft 10 10 11 Die Funkstandards im Vergleich Die drahtlosen bertragungstechnologien Bluetooth Infrarot WLAN unterscheiden sich zum Teil stark So zum Beispiel in der Art der Ausbreitung der Signale oder in der Geschwindigkeit mit der Informationen vom Sender zum Empf nger transportiert werden Der gr te Unterschied im bertragungsprinzip besteht darin dass sich die Signale bei WLAN und Bluetooth ber Funkwellen ausbreiten bei Infrarot hingegen ber Lichtwellen WLAN und Bluetooth senden in einem bestimmten Frequenzbereich Infrarot mit bestimmten Wellenl ngen Zur Veranschaulichung dient die folgende Tabelle Technik Frequenzbereich Wellenl nge Bluetooth 2 4000 GHz 2 4835 GHz WLAN 2 4000 GHz 2 4835 GHz 5 7250 GHz 5 8500 GHz Infrarot 780 nm 1 mm Tab 7 Drahtlose Techniken Gro e Unterschiede k nnen auch bei der Reichweite der einzelnen Technologien nachgewiesen werden Die Richtwerte sind Dei WLAN wenige
33. 02 11 Norm des IEEE enth lt die verbindlichen Standards f r kabellose Daten bertragung indem sie die Bit bertragungsschicht des OSI Schichtenmodells f r ein WLAN definiert Unabh ngig von den verwendeten Netzwerkprotokollen l sst sich WLAN Hardware in jedes Netzwerk einbinden Daher ist es ohne Einschr nkung m glich eine kabelbasierte Ethernet Verbindung IEEE 802 3 Standard gegen eine WLAN Verbindung nach IEEE 802 11 zu ersetzen Der Begriff Wireless LAN darf dabei nicht mit der Norm IEEE 802 11 verwechselt bzw gleichgesetzt werden W hrend Wireless LAN einfach die allgemeine Bezeichnung f r ein kabelloses lokales Netzwerk darstellt ist IEEE 802 11 ein Regelwerk das vorschreibt wie ein WLAN aufzubauen ist Hier wird die software und hardwaretechnische Implementierung festgelegt Es k nnte also durchaus auch andere Standards geben die den Aufbau von Wireless LANs festlegen Die allererste IEEE 802 11 Norm beschreibt den urspr nglichen Standard der bertragungsraten von bis zu 2 MBit s m glich macht Um die bertragungsrate und die Datensicherheit zu verbessern wurde der Standard mehrfach erweitert Drahtlose Technologien Lernheft 10 Standard 802 11 802 11b 802 11b 802 11a h j 802 119 802 11n Frequenz 2 4 GHz 2 4 GHz 2 4 GHz 5 GHz 2 4 GHz 2 4 GHZ bereich 5 GHz Datendurchsatz 2 MBit s 11 MBit s 22 MBit s 54 MBit s 54 MBit s 300 MBit s maximal Kompatibel zu 802 11b
34. D h ren alle teilnehmenden Stationen physikalisch den Verkehr auf dem bertragungsmedium mit Bei CSMA CA wird vor dem Versenden von Daten ein Warnpaket versendet so dass andere Rechner darauf reagieren k nnen und den bertragungsvorgang abwarten Diese Methode erh ht die Netzwerklast drastisch da immer ein Warnpaket dem eigentlichen Datenpaket vorausgeht Im WLAN k nnen die Stationen so erkennen was die anderen Teilnehmer im Netz tun und ihr eigenes Verhalten dementsprechend anpassen Daher kann das Netz besser ausgelastet werden Protokolle bei denen Stationen einen Tr ger Carrier abh ren und entsprechend handeln hei en Tr gererkennungsprotokolle Carrier Sense Protocols Wenn zwei Stationen den Kanal als frei erkennen und gleichzeitig zu senden beginnen werden beide fast sofort eine Kollision feststellen Wenn eine Station bertragen will wartet sie bis das Medium frei ist Danach wartet sie noch eine vorbestimmte Zeitperiode DIFS plus einer zuf llig gew hlten Zeitspanne bevor sie ihren Frame bertr gt Auch in dieser Zeitspanne Wettbewerbsfenster wird das bertragungsmedium weiter berwacht Wenn keine andere Station innerhalb des Wettbewerbsfensters vor dem gew hlten Zeitpunkt mit der bertragung beginnt sendet die Station ihren Frame Hat aber eine andere Station innerhalb der Wartezeit mit der bertragung begonnen wird der Zeitz hler angehalten und nach der bertragung der anderen Station weiter
35. Digital_Enhanced_Cordless_Telecommunications http www teltarif de h dect html http www bfs de de bfs druck infoblatt Schnurlos_DECT html 31 bung 11 Drahtlose Technologien Lernheft 10 es die Verbindung Bridge zwischen mobilen Telefonger ten und dem Telefonnetz Kabelnetz her Je nach Ausstattung des WLAN Modems und der anzuschlie enden Ger te ben tigen Sie f r das Einbinden zus tzlicher Ger te ber die USB Schnittstelle ggf Adapterstecker oder zus tzliche Verbindungskabel Hier ein berblick ber die gebr uchlichsten USB Anschl sse Abb 22 USB Stecker und Buchse Abb 23 USB Stecker und Buchse Typ B Top A Beim Kauf eines WLAN Modems mit USB Schnittstelle sollten Sie daher darauf achten von welchem Typ der USB Anschluss ist ob zum Lieferumfang ein USB Kabel geh rt von welcher Art die Schnittstellen der in das Netzwerk einzubindenden Ger te sind ob de L nge des USB Kabels ausreichend ist welche Stecker Buchsen an den Enden des evtl mitgelieferten USB Kabels angebracht sind Fortschrittliche Ger te besitzen mehrere Antennen und sind ber einen Touchscreen bedienbar gt Abb 24 WLAN Modem Hersteller D Link Welche maximale Brutto bertragungsrate l sst sich bei paralleler bertragung ber alle au en angebrachten Antennen des hier dargestellten Ger tes nach der IEEE 802 11n Norm erreichen 32 Drahtlose Technologien Lernheft 10
36. Grundwissen Netzwerke und Internet Lernheft 10 Drahtlose Technologien Inhaltsverzeichnis 10 1 10 2 10 2 1 10 2 2 10 2 3 10 3 10 3 1 10 3 2 10 3 3 10 4 10 4 1 10 4 2 10 4 3 10 5 10 5 1 10 5 2 10 5 3 GIN EE 3 Grundlagen WLAN hisiieiaii trasteorann aeaniee aaaea aea aaie aaas 4 Einleitung EE 4 Standard und Definition 200u0uunnnnnnnnnnnenennnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnn 7 802 11n Die neue Technik 8 Medienzugriff im WAN 13 GSMAICH a EE n SE A 13 Versteckte und ausgelieferte Giattonen sense 14 VT EE 15 WAN DBeiiebeaten anne 17 Infrastruktur ModusS 18 elle Tel CN 20 Wireless Distribution Gvstem nn 23 WILAN Ger le na52 2 00 rn late ahnen eege Eed 24 Glient Hardw are 5 52 22 3 nr EES dee 25 Eeer POE e lern een eeneg Segel Sege tags 28 Kombi Geralei n nn nel 31 WLAN Hotspots 2 4 0 2 200 A A O 35 WLAN R une EE 37 WLAN Schwachstellen eacsesesseeeresessesssrerrirrrsessrrnrrnnresrsnnrnrrenesnennns 38 Das WLAN der Zukunft 40 Copyright Laudius GmbH DE 1043 00 00 Drahtlose Technologien Lernheft 10 10 10 10 10 1 10 10 2 10 10 3 10 10 4 10 10 5 10 10 6 10 10 7 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 See rn Rinne 42 HarcdhwareiG er te A 42 rel TC EE 44 RR ue E 54er 46 Die Technik 2 4s2 ees egete ee ee ee 47 Die Frequenzen vom Bluetooth 48 Eet EE 49 Lu le DEE 51 Die Funkstandards im Vergleich 53
37. Informationen liegen oft nicht in gedruckter Form sondern als HTML Dokumente oder PDF Dateien auf einem CD Datentr ger vor bei einigen Ger ten sind sie lediglich als Download auf der Webseite des Herstellers verf gbar Einigen Ger ten liegt eine gedruckte Kurzanleitung bei das vollst ndige Benutzerhandbuch m ssen Sie aus dem WWW downloaden im Regelfall handelt es sich dabei um eine PDF Datei in manchen F llen liegt eine Offline Website mit zahlreichen HTM oder HTML Dateien und verlinkten Bildern meistens JPG oder GIF vor Insbesondere das Konfigurationsprogramm pr sentiert sich h ufig mit englischen Men s Meldungen und Hilfetexten Je nach Modell Hersteller befindet es sich auf dem Chip des Ger tes so dass Sie es per Browser ffnen und so den Access Point das WLAN konfigurieren k nnen liegt es als unter Windows ausf hrbares Programm vor welches Sie zun chst auf einem lokalen Computer installieren m ssen Ermitteln Sie s mtliche ber die reine WLAN Funktionalit t hinausgehende Eigenschaften Ihres Access Point und stellen Sie diese in einer Liste dar 30 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Es gibt heute kaum noch Ger te die reine Access Point Funktionalit t besitzen die meisten Modelle bieten zahlreiche Zusatzfunktionen an Mehr dazu erfahren Sie im folgenden Abschnitt 10 5 3 Kombi Ger te Die meisten heute erh ltlichen Access Points sind Multifunktions bzw Kombi Ger te
38. NIE Reese Eege Eege Eeer ETE 55 Selbstlernaufgaben ssssessseenseseesreessnessnesreestnnttnnsennttnnnnnnnnnennnenn nenn 58 Zusammenfassung und Ausblick A 59 WEE te E EE 61 L sungen zu den Selbstlernaufgaben ssesseeseeeseresrresrresrrssrresrresnns 62 Drahtlose Technologien Lernheft 10 10 1 Einleitung In den letzten Jahren hat die Nutzung drahtloser Netzwerke zur Verbindung von Computern im Nahbereich sogenannter WLANs Wireless Local Area Network stark zugenommen Gegen ber einem drahtgebundenen Netzwerk etwa auf Basis von Twisted Pair Kabel oder Gilasfaserkabel bietet ein Funknetzwerk den Vorteil dass keinerlei bertragungskabel angeschlossen und verlegt werden m ssen Computer k nnen per Funk bertragung innerhalb einer bestimmten Reichweite untereinander Daten austauschen sofern Sie Ober die notwendige Hardware z B WLAN Adapter oder Bluetooth Modul verf gen und entsprechend konfiguriert sind Mit dem j ngsten Standard 802 11n sind die bertragungsgeschwindigkeiten von WLAN Technologie der Bandbreite von Kabelnetzwerken erheblich n her gekommen mittlerweile gibt es sogar Funkstrecken auf denen die Datenrate die Geschwindigkeit manches kabelgebundenen LANs bersteigt Der R ckstand zu Ethernet hat sich in den vergangenen Jahren deutlich verringert Wireless LAN ist ein lokales Netzwerk das auf Funkbasis arbeitet Hier werden die Endger te des Netzwerkes mit Funkzubeh
39. ache Empfangssignale f r mehr Datendurchsatz aus Nach IEEE 802 11n kann sowohl im 2 4 GHz als auch im 5 GHz Band bertragen werden Das bedeutet es stehen zwei Frequenzb nder zur Verf gung allerdings senden die meisten weniger teueren 802 11n Ger te nur auf dem 2 4 GHz Band Kanalnummer mittl Frequenz MHz Bereich MHz 1 2412 2401 2423 2 2417 2406 2428 3 2422 2411 2433 4 2427 2416 2438 5 2432 2421 2443 6 2437 2426 2448 1 Die Implementierung der Transmit Beamforming Technologie TxBF erm glicht die pr zise Fokussierung des zu sendenden Signals auf den Ort des WLAN Clients Die optimale Einstellung der Sendeparameter erm glicht hat die maximale St rke des Sendesignals beim Empf nger zur Folge So kann der Datendurchsatz nach Herstellerangaben um etwa 50 erh ht werden Siehe dazu www fritz de Receive Combining oft auch als Antenna Diversity oder Antennendiversit t bezeichnet ist ein Verfahren bei dem mehrere Antennen pro Sender oder Empf nger verwendet werden um berlagerungen bzw Interferenzen bei der Funk bertragung zu reduzieren Bei der Ausbreitung von Funkwellen k nnen Reflexionen an Hindernissen oder dem Erdboden auftreten So l schen sich oft zwei Signale ganz oder teilweise gegenseitig aus denn es kommt zwischen beiden zu einem Gangunterschied bzw zu einer Phasenverschiebung und damit zu einer Signalschw chung Besitzt der Empf nger mehrere Antennen so es wahrs
40. andard 2 1 edr 43 46 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Bluetooth unterst tzt die bertragung von Multimedia Inforrmationen Sprache Text Bilder Videos Eine Verschl sselung der transportierten Daten wurde mit dem Bluetooth 2 0 Standard m glich Im April 2009 wurde der Standad Bluetooth 3 0 verabschiedet Dieser sieht eine maximale bertragungsrate von 24 MBit s vor sowie die Unterst tzung von WLAN durch kompatible Ger te Erste Handys und Kleinger te sind noch relativ teuer Auch die 4 Spezifikation ist schon in Arbeit Das Motto ist Mehr Reichweite mehr Tempo mehr Stabilit t Bluetooth Ger te bekommen von ihrem Hersteller eine weltweit eindeutige 48 Bit Adresse zugewiesen die mit der MAC Adresse einer Netzwerkkarte vergleichbar ist So ist es nahezu unm glich dass es zwischen einzelnen Ger ten zu St rungen kommt oder die Ger te sich gegenseitig abh ren 10 10 4 Die Technik Die Vermeidung von St rungen durch Signale anderer Anwendungen erreicht man bei Bluetooth durch ein Baseband Protokoll dieses steuert dass die Tr gerfrequenz nicht konstant bleibt sondern in einer zeitlichen Abfolge verschiedene Werte aus einer festen Menge von Frequenzen annimmt Ein Ger t das eine Nachricht empfangen soll muss mit dem Sender synchronisiert sein und genau die gleiche Sprungfolge f r die Tr gerfrequenz verwenden Nur Nachrichten die diesen Fingerabdruck tragen k nnen von
41. aufendem System anschlie bar sie muss nicht verschraubt werden das Rechnergeh use braucht f r Ein und Ausbau der Karte nicht ge ffnet zu werden Speziell im Falle ExpressCard ist der interne Bus sehr schnell Die kompakte Karte verursacht wenig Materialeinsatz ist daher kosteng nstig zu produzieren Zu den wichtigsten technischen Eigenschaften eines WLAN Adaptes geh ren die Bauweise die Schnittstelle zum Systembus unterst tzte Standards Seine Anzahl Antennen de Brutto bertragungsrate technische Ausstattung etwa Verschl sselung auf Knopfdruck unterst tzte Betriebssysteme Plug amp Play F higkeit implementierte Sicherheitsmechanismen Schlie en Sie Ihren WLAN Adapter ordnungsgem an Ihren Rechner an und bung 6 stellen Sie dessen Funktionsf higkeit her Beseitigen Sie ggf Treiberprobleme oder sonstige Konflikte Ger temanager 27 bung 7 9 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Zum Betrieb eines WLAN als Adhoc Netzwerk ist die hier gezeigte und vorgestellte Hardware ausreichend jede Station ben tigt ausschlie lich einen WLAN Adapter In einem Infrastruktur Netzwerk dagegen wird die Kommunikation von einer Basisstation bzw einem Access Point gesteuert Davon handelt der folgende Abschnitt 10 5 2 Access Point F r den Infrastruktur Modus ben tigen Sie zus tzlich zu den Netzwerk Clients welche jeweils mit einem externen WLAN Dongle USB Schnittstelle
42. best tigungen bzw Quittierungen Acknowledges spart Manche Hersteller vergr erten gar den WLAN Frame sodass er entgegen der damaligen Norm bis zu zwei Ethernet Pakete voller Gr e 2x1518 Byte enthielt Bei 802 11n geh rt Packet Aggregation endlich zum Standard ein WLAN Frame darf nun bis zu 7955 Byte enthalten Die Technik Multiple Input Mulitple Output MIMO sieht vor mehrere Sende und Empfangsantennen zu verwenden Vom Prinzip her wird der Frequenz Zeit Matrix eine dritte Dimension der Raum hinzugef gt Mehrere Antennen vermitteln dem Empf nger r umliche Informationen was zur Steigerung der bertragungsrate durch Spatial Multiplexing genutzt werden kann Dabei werden mehrere Datenstr me parallel auf einem Funkkanal bertragen Die parallele Signalverarbeitung bringt verbesserten Signalempfang und vermindert die Nachteile durch Mehrwegeempfang der durch reflektierte Signale entsteht Insgesamt verbessert sich die Leistung des ganzen Funksystems durch MIMO erheblich Spatial Multiplexing bezeichnet die parallele bertragung mehrerer Datenstr me auf einem Funkkanal Voraussetzung daf r ist der Einsatz mehrerer Antennen MIMO Pro Datenstrom ist eine Antenne notwendig Der Einsatz mehrerer Antennen setzt 3 Siehe dazu etwa http www heise de netze artikel Detailverbesserungen 223738 html 14 Weitere Informationen zu Mimo finden Sie unter http www elektronik kompendium de sites net 1004251 htm Drahtlo
43. cheinlich dass mindestens eine der Antennen nicht von der Signalausl schung betroffen ist Bei Receive Combining ist im Empf ngerger t eine Logik implementiert die erkennt welche der Antennen gerade das beste Signal empf ngt und dann deren Signal verwendet Ein Hochfrequenz Kanal High Frequency HF im WLAN ist derjenige f r alle Ger te gleicherma en festgelegte Frequenzbereich im 2 4 oder 5 GHz Band auf dem die bertragung innerhalb desselben Netzwerkes zwischen den Clients bzw zwischen Router und Clients stattfindet 10 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Kanalnummer mittl Frequenz MHz Bereich MHz 7 2442 2431 2453 8 2447 2436 2458 9 2452 2441 2463 10 2457 2446 2468 11 2462 2451 2473 12 2467 2456 2478 nur EU 13 2472 2461 2483 nur EU Tab 3 WLAN Kanalzuordnung im 2 4 GHz Band 2 4 2 4835 GHz 5 15 5 35 GHz 5 47 5 725 GHZ Abb 3 WLAN Frequenzen Eine bersicht ber die WLAN Kan le im 5 GHz Bereich finden Sie unter http de wikipedia org wik IEEE_802 11 Die Technik Packet Aggregation gelegentlich auch als Concatenation bezeichnet war in den lteren WLAN Standards 802 11b a g nicht definiert sie nutzt den Umstand dass ein WLAN Frame bis zu 2304 Byte enthalten darf aber in der Praxis oft deutlich kleinere Nutzdatenpakete vorkommen Packet Aggregation f gt mehrere kleine Pakete zu einem WLAN Frame zusammen was Medienzugriffe und Empfangs
44. d es kann zu einer Kollision kommen d h es entsteht ein Datencrash wenn S3 ein Datenpaket an S1 sendet Auch S4 und S3 erkennen sich nicht gegenseitig W rde also S4 zur gleichen Zeit wie S3 ein Datenpaket an S2 senden so k nnte S2 es nicht fehlerfrei empfangen Sie erkennen Nach der Logik von CSMA CD kann die Sendestation in vielen F llen keine Kollision erkennen Anders als bei drahtgebundenen Medien l sst sich bei Funknetzen nur auf Empf ngerseite pr fen ob eine Kollision vorliegt Um solche Situationen zu vermeiden beinhaltet die 802 11 Norm den RTS CTS Mechanismus Ein Request To Send Rahmen RTS wird von der sendewilligen Station an den Empf nger bertragen und von diesem mit einem Clear To Send Rahmen CTS beantwortet Klappt dieser Austausch problemlos so beginnt der Sender nach einer kurzen Wartezeit die Daten bertragung 10 2 2 Standard und Definition Ein Wireless LAN WLAN oder Wi LAN ist ein lokales Netzwerk mit Funk bertragung Wie auch f r Ethernet hat das Institute of Electrical and Electronic Engineers IEEE f r funkbasierte Netze zahlreiche Normen bzw Standards erarbeitet diese sind in der Familie der IEEE 802 11 Standards zusammengefasst Der erste Standard der IEEE 802 1 1 Familie wurde 1997 freigegeben Bis dahin war an den breiten Einsatz drahtloser Datennetze wegen fehlender Standards und der geringen Daten bertragungsrate nicht zu denken IEEE 802 11 ist das Analogon zur IEEE 802 3 Norm die 8
45. dhoc Modus sowie als Wireless Distribution System WDS realisieren 10 4 1 Infrastruktur Modus Ein Infrastruktur Netzwerk ist ein WLAN mit mindestens einer Basisstation Eine solche Basisstation ist ein Access Point oder Funk Router der die Verbindung zum kabelgebundenen Netzwerk herstellt Im Infrastruktur Modus bernimmt hnlich wie im Mobilfunknetz jeder drahtlose Router Funk bertragung bzw Access Point Koordinationsaufgaben sowie die Steuerung der Kommunikation der Clients untereinander Ein Access Point sendet in der Regel zehnmal pro Sekunde kleine Datenpakete Beacons Leuchtfeuer an alle Ger te im Sendebereich Die Beacons enthalten u a den Netzwerknamen Service Set Identifier SSID eine Liste der unterst tzten bertragungsraten das Verschl sselungsverfahren Dies vereinfacht den Verbindungsaufbau erheblich da die Clients bereits den Netzwerknamen und die Verschl sselungsdaten kennen was f r die Verbindung mit dem Access Point und den anderen Stationen notwendig ist Der kontinuierliche Versand der Beacons erm glicht dem Access Point die berwachung der Empfangsqualit t auch dann wenn ber das Netzwerk keine Nutzdaten bertragen werden Da die Beacons mit sehr geringer bertragungsrate gesendet werden ist allerdings durch deren st rungsfreie bertragung noch keine stabile Netzwerk Verbindung garantiert Informationen zu Funk Routern Access Points bzgl
46. e Koordination Netzwerksteuerung statt Das folgende Bild stellt einen Drucker und einen Laptop dar zwischen denen eine Adhoc Verbindung besteht Abb 10 Adhoc Vernetzung von Drucker und Laptop Quelle www linux magazin de Die folgende Abbildung zeigt ein kabelloses Adhoc Netzwerk bestehend aus 3 mobilen Computern die per Funk ohne ein zus tzliches Steuerger t direkt miteinander kommunizieren Abb 11 Adhoc Vernetzung mehrerer Mobilcomputer Quelle http www stsm info dipl dipl_1 html Auch im Adhoc Modus benutzen alle Teilnehmer denselben Netzwerknamen Service Set Identifier SSID und identische Einstellungen f r die Verschl sselung Da es in einem Adhoc Netz kein zentrales Vermittlungsger t Access Point gibt muss die Koordination von den Endger ten selbst bernommen werden Die Weiterleitung der Datenpakete zwischen den Clients ist nicht vorgesehen und auch nicht ohne weiteres m glich denn im Adhoc Modus werden keine Informationen versendet die den einzelnen Teilnehmern einen berblick ber das Netzwerk geben k nnten Der Adhoc Modus eignet sich nur f r eine sehr geringe Anzahl Ger te die sich allerdings aufgrund der begrenzten Reichweite des Funksignals nahe beieinander befinden m ssen 21 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Die Kommunikation der Clients untereinander ist nur m glich falls jedes Ger t eine bestimmte Sendeleistung einh lt die Signald mpfun
47. e z B unter http www ipe uni Drahtlose Technologien Lernheft 10 EH ES E EK KH Server Server Distribution System Abb 1 WLAN Zellen Die Abbildung zeigt zwei Funkzellen welche jeweils von einem Funk Router Basisstation Access Point verwaltet werden ber ein Verteilersystem Wireless Distribution System WDS sind sie untereinander und mit einem lokalen Kabelnetzwerk verbunden Das Distribution System besitzt unter anderem die Funktion einer Bridge so dass auch weitere Netzwerke an das System angeschlossen werden k nnen Je nach Position der einzelnen Rechner und Gr e des Netzwerkes tritt beim Senden im Funknetzwerk eine neue Situation auf Nicht jede Station kann jede andere h ren bzw wahrnehmen Der Zugriff auf das Medium k nnte im Funknetzwerk auf gleiche Weise wie im Ethernet erfolgen Das funktioniert allerdings nur solange s mtliche Stationen miteinander in Funkkontakt stehen Ansonsten w rde eine der Stationen das Medium als frei erkennen obwohl eine andere Station sendet das Medium also belegt Ein m gliches Szenario zeigt die folgende Abbildung Abb 2 Versteckte Stationen im WLAN Drahtlose Technologien Lernheft 10 Station S1 kann hier von den zwei Stationen S2 und S3 Daten empfangen Ein unmittelbarer Funkkontakt zwischen S2 und S3 ist dagegen nicht m glich Sendet nun S2 eine Nachricht an S1 so erscheint das Medium dennoch f r S3 als frei un
48. einer Bridge er bernimmt die Konvertierung bzw Protokollumwandlung zwischen 802 11 Standard WLAN und 802 3 Standard Ethernet bildet also eine Br cke zwischen Kabel und Funknetzwerk Im Infrastruktur Modus dient der Access Point auch zur Steigerung der Reichweite Er kann die Funktion eines Repeaters bernehmen indem er die Pakete der verschiedenen Stationen weiterleitet und dabei die Signalst rke erh ht Hier einige weiterf hrende und vertiefende Links zu diesem Thema _ http www virenschutz info lnfrastruktur Modus Wlan Tutorials 7 html _ http www voip information de wlan wlan infrastruktur php _ http www htmi world de program wlan_4 php 10 4 2 Adhoc Modus Neben dem Infrastrukturmodus in welchem ein WLAN Router die Steuerung und Kontrolle der Kommuniktion bernimmt gibt es auch eine WLAN Betriebsart ohne Router den Adhoc Modus WLAN Router Notebook 1 Notebook 2 Abb 9 Adhoc WLAN Quelle http www heimnetzwerk und wlan hilfe com Im Adhoc Modus kommunizieren zwei oder mehr Clients bzw Ger te ber Funkverbindungen unmittelbar miteinander Hier ist keine Station besonders 22 Zur WLAN Adressierung siehe auch http telecom htwm de telecom praktikum html wlan wlan_protokolle1 htm oder https home zhaw ch kls kt WLAN pdf 20 Drahtlose Technologien Lernheft 10 ausgezeichnet alle sind gleichwertig Peer to Peer Es findet nicht wie im Infrastruktur Modus eine zentral
49. einheit vermittelt Ihnen technische Eigenschaften der drahtlosen Netzwerke _WLAN Grundlagen Kenntnisse ber Bluetooth welche Rolle WiMax bei der Funk bertragung spielt einen Vergleich der Funktechnologien Lernziele Sie k nnen nach Durcharbeitung dieses Lernhefts die grundlegenden technischen Eigenschaften der Funk bertragung kennen die Funktechniken nach Zielsetzung und Anwendungsbereichen unterscheiden die aktuellen Funkstandards kennen den Aufbau und die Architekturen von WLANs erl utern 10 2 Grundlagen WLAN 10 2 1 Einleitung Funktechnik wird oft eingesetzt damit von mehreren Rechnern bzw Anwender innen ein einziger Zugang zum Internet gleichzeitig genutzt werden kann Musste bei klassischer Ethernet Technologie stets eine Kabelverbindung von der Telefonan schlussdose oder vom Kabelmodem ber die auch breitbandige DSL Anschl sse geschaltet werden zu jedem einzelnen Rechner gelegt werden so gen gt es nunmehr dass nur ein Vermittlungsger t ein Router mit WLAN Schnittstelle unmittelbar an die Internetleitung angeschlossen wird und per Funk mit den Netzwerkteilnehmern kommuniziert Drahtlose Technologien Lernheft 10 Diejenigen Computer die eine Internetverbindung ben tigen nehmen lediglich Funkkontakt mit dem WLAN Router auf der dann die eingehenden Anfragen an den Web Server weiterleitet In welchen Bereichen setzen wir drahtlose Kommunikation ein Die
50. en Zudem k nnen mehrere Basisstationen in einer Kette angeordnet werden Produkte dieser Art sind bereits seit einiger Zeit am Markt verf gbar Es gibt inzwischen auch erste zertifizierte WiMax Hardware die den Vorgaben des WiMax Forums f r Standard Konformit t und Hersteller Interoperabilit t entsprechen Mit diesen Zertifikationen soll sichergestellt werden dass WiMax Ger te verschiedener Hersteller untereinander kompatibel sind Es wurden schon Ger te vorgestellt mit denen die mobile WiMax Nutzung m glich ist Insbesondere Intel engagiert sich sehr in diesem Bereich Mit der Intel WiMax Connection 2300 hat das Unternehmen einen Chipsatz entwickelt der durch eine einziges Schaltelement sowohl WLAN als auch WiMax bertragung erm glicht Weitere Baureihen wurden mittlerweile angek ndigt Intel und auch andere Hersteller wollen diese Chips kurzfristig in ihre neuen Kommunikationsger te integrieren 10 13 Selbstlernaufgaben 1 Begr nden Sie ob sich Bluetooth und WLAN Ger te gegenseitig st ren k nnen Erl utern Sie je einen Vorteil und einen Nachteil eines Shared Medium Wie hei en die Bluetooth Sicherheitsstufen d ke Worin besteht der grundlegende technische Unterschied zwischen der Daten bertragung ber Funkwellen und ber Lichtwellen Welche entscheidenden Nachteile hat die Bluetooth Technik Was ist ein Carrier Sense Protokoll Wovon h ngt die Reichweite eines Bluetooth Signals ab onoo Stellen Sie
51. en hier werden rechtliche Aspekte Sicherheit und die Einrichtung eines WLAN im Vordergrund stehen 10 15 Hausaufgabe X 1 Was ist ein Hop Key 2 Gibt es einen offiziellen WiMax Standard Wo ist dieser festglegt 3 Wie erfolgt bei Bluetooth die Verbindung mehrerer Piconetze 4 Welche Netzwerktopologie findet e im Adhoc Modus e im Bridge Modus e im Infrastruktur Modus Anwendung 5 Was ist adaptives Frequenz Hopping 6 Welche Funktion hat der Master in einem Bluetooth Netzwerk 7 Welche Vorteile hat UWB gegen ber Bluetooth 8 Was versteht man unter Pairing 9 Worin unterscheiden sich die Zielsetzungen von WLAN und Bluetooth 10 Mit welchem Zielkonflikt ist die Erstellung und die kostenlose Verbreitung neuer Firmware verbunden 61 Drahtlose Technologien Lernheft 10 10 16 8 L sungen zu den Selbstlernaufgaben Zwischen WLAN und Bluetooth sind St rungen m glich da es gemeinsame Frequenzbereiche gibt Vorteil des Shared Medium ist dass parallele bertragung zu mehreren Rechnern m glich ist also bertragungswege gespart werden Nachteil ist der Geschwindigkeitsverlust da die Bandbreite geteilt wird Die Bluetooth Sicherheitsstufen hei en Non Secure Link Level Service Level Funkwellen breiten sich wellenf rmig aus Kenngr e ist die Frequenz in Hertz Licht breitet sich geradlinig aus Kenngr e ist die Wellenl nge in Metern Nachteile der Bluetooth Techni
52. ender und Empf nger ist also quadratisch mit der Entfernung abnimmt in der Praxis bedeutet dieser Sachverhalt beispielsweise dass bei doppeltem Abstand zweier Stationen die Signalst rke beim Empf nger nur noch bei 25 Prozent liegt Deshalb kann es zu Effekten wie versteckten oder ausgelieferten Endger ten kommen 14 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Abb 4 Versteckte Station A und C erkennen sich gegenseitig nicht Zu einem versteckten Endger t hidden station bzw hidden terminal kommt es zum Beispiel bei dem in der Abbildung dargestellten Szenario Die zwei Funkteilnehmer A und C sind r umlich so weit von einander entfernt dass sie ihre Funksignale gegenseitig nicht empfangen k nnen Zwischen ihnen befindet sich die Station B A und C senden nun zeitgleich an B und sorgen so f r einen Datencrash k nnen diesen aber nicht erkennen da sie die Funksignale des jeweils anderen nicht unmittelbar empfangen k nnen A ist f r C ein verstecktes Endger t und umgekehrt Ein ausgeliefertes Endger t exposed station bzw exposed terminal liegt vor wenn in unserem vorliegenden Szenario die Station B an A sendet und nun C an irgendeine andere Station senden m chte die sich nicht im Sendebereich von B befindet C erkennt die Signale von B und wartet bis die bertragung zwischen B und A vorbei ist Da die Funkwellen von C aber Station A gar nicht erreichen k nnen w re es gar nicht n tig zu warten bei A k
53. er PCI WLAN Karte zu sehen ist Die Firmware ist ein kleines Programm das die Funktionen und Prozesse eines Ger tes wie z B eines Routers oder einer Digitalkamera steuert Die Firmware wird auf einem speziellen fest eingebauten Speicherbaustein innerhalb des Ger tes gespeichert Die meisten Ger te sind derart ausgelegt dass die Firmware durch den Anwender selbst bei Bedarf aktualisiert werden kann dadurch ist es m glich dass das Ger t neue Funktionalit ten bekommt Durch eine neue Firmware k nnen zum Beispiel Kompatibilit tsprobleme mit anderen Peripherieger ten behoben Sicherheitsl cken geschlossen oder h here Daten bertragungsraten erreicht werden 28 28 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Das folgende Bild zeigt einen Access Point mit Metallgeh use und einer au en angebrachten externen Antenne Auf der R ckseite des Ger tes befinden sich einige Schnittstellen zum Kabelnetzwerk Die au en angebrachte Antenne l sst sich abschrauben und bei Bedarf durch ein leistungsf higeres Fabrikat ersetzen Ein Access Point arbeitet als Router im WLAN und verteilt die Datenpakete zwischen den einzelnen Stationen Au erdem dient er ggf als Br cke Wireless Bridge zu einem kabelgebundenen Netzwerk und oder dem Internet LANZ LANA Abb 20 R ckansicht eines Access Point O D Link DI 524 Web Konfiguration Opera USB 10 10 Datei Bearbeiten Ansicht Lesezeichen Widgets Extras Hilfe EN
54. ersity bei mehreren Antennen wird das Signal von derjenigen Antenne mit dem besseren Empfang abgegriffen verbesserte OFDM Modulation mit maximal 65 MBit s in einem 20 MHz Kanal nur 54 MBit s bei IEEE 802 119 Kanalb ndelung Transmit Beamforming Packet Aggregation Zusammenfassen von Paketen RIFS Reduced InterFrame Spacing Greenfield Mode Abschaltung der 802 11a 802 11b und 802 11g Unterst tzung Bei IEEE 802 11n wird der Datendurchsatz ber 100 MBit s durch einen h heren Durchsatz auf der MAC Schicht Media Access Control Bit bertragungsschicht im OSI Modell und einen geringeren Overhead erreicht Ein deutlicher Geschwindig keitszuwachs wird dadurch erreicht dass die Bandbreite unter allen Teilnehmern besser aufgeteilt wird _STBC die Raum Zeit Block Codierung ist ein bertragungsverfahren in Funknetzwerken bei dem die zeitliche die spektrale und auch die r umliche Dimension der bertragungsstrecke ausgenutzt wird OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing ist ein digitales Modulationsverfahren das in verschiedenen Kommunikationssystemen zum Einsatz kommt Wesentlich bei OFDM ist eine hohe spektrale Effizienz Das hei t es lassen sich mehr Daten pro Bandbreite bertragen als bei herk mmlichen Modulationsverfahren OFDM toleriert auch Umgebungen mit hoher HF berlagerung Einige Dienste die OFDM einsetzen wie z B WLAN arbeiten in den nicht regulierten ISM B
55. esamtbandbreite zur Verf gung Damit w rde man mehrere Gigabit pro Sekunde an Bruttodatenrate erreichen Allerdings ist die Signald mpfung bei 60 GHz sehr hoch So eignet sich das zuk nftige Gigabit WLAN nur f r die drahtlose Direkt Verbindung zwischen zwei Ger ten Adhoc Netzwerk Zum Beispiel l sst sich Gigabit WLAN einsetzen um hochaufl sende Bilder oder Videos von einem Speicher z B einem Kartenleser zu einem Anzeigeger t beispielsweise einem Beamer zu bertragen In vielen F llen w rde die Nettodatenrate kaum h her als in einem WLAN nach IEEE 802 11n Standard sein daher wird sich das IEEE hier sicherlich noch einiges einfallen lassen Diese Technik ist mit Ultra Wideband Techniken wie Wireless HDMI und Wireless USB vergleichbar Eine weitere in Arbeit befindliche Norm ist die IEEE 802 11z Das IEEE strebt mit der Entwicklung seiner Norm 802 11z einen Standard Direct Link Setup DLS an der Verbindungen zwischen WLAN Ger ten im Infrastruktur Modus ohne Umweg ber einen Access Point erm glicht Bisher gibt es Direct Link Setup nur bei Access Points die der Norm IEEE 802 11e entsprechen Die Unterst tzung von IEEE 802 11e ist aber nicht weit verbreitet H Ultra Wideband ist eine gegen St rungen relativ unempfindliche Funktechnik die z B in Autosensoren eingesetzt wird um mit u erster Genauigkeit Distanzen zu messen Siehe dazu etwa http atmvs1 informatik tu muenchen de Member
56. etrennte Datenstr me auf dem selben Kanal parallel bertragen werden Pro Datenstrom ist eine separate Antenne erforderlich ein hoher Hardware Aufwand 4 Antennen mit eigenen Sende und Empfangseinheiten sind eine teure Konstruktion Anzahl der bertragungsrate Datenstr me Brutto Netto 150 MBit s ca 60 MBit s 300 MBit s ca 120 MBit s 450 MBit s ca 180 MBit s 600 MBit s ca 240 MBit s _ PP o OI M Tab 4 Maximal erreichbare Datenraten nach IEEE 802 11n Im Kabelnetzwerk flie en die Daten nach wie vor schneller und die Infrastruktur ist im Regelfall kosteng nstiger einzurichten Die Aufholjagd von WLAN geht daher weiter in den kommenden Jahren werden deutliche Fortschritte erwartet und neue Standards 12 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Wie im Ethernet durch CSMA CD ist auch im WLAN der Zugriff auf das bertragungsmedium die Funkkan le klar geregelt Einzelheiten dazu erfahren Sie im folgenden Abschnitt 10 3 Medienzugriff im WLAN 10 3 1 CSMA CA Um Datenkollisionen zu vermeiden findet im WLAN beim Zugriff auf das Medium Bit bertragung Schicht 1 des OSI Modells die CSMA CA Technik Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance Anwendung welche CSMA CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection im Ethernet entspricht CSMA CA ist eine modifizierte Version des CSMA CD Zugriffsverfahrens haupts chlich f r WANS Wie bei CSMA C
57. etzwerk Hardware wird immer k rzer Es steigt der Bedarf nach Verbesserungen und auch die Gweschwindigkeit mit der neue Standards ver ffentlicht werden Um ein Funknetzwerk auf den neuesten Stand zu bringen ist oft nur ein Firmwareupdate an der Basisstation und an den Netzwerkadaptern notwendig manchmal m ssen zus tzliche Treiber und System Aktualisierungen eingerichtet werden zum Teil ist veraltete Hardware auszutauschen und oder ein aktuelleres Betriebssystem zu installieren 59 gl Drahtlose Technologien Lernheft 10 Beim Ethernet gestaltet sich die Anpassung an neue Standards oft viel problemtischer da zus tzlich kabel und Gieckverbindungen betroffen sind Gegebenenfalls m ssen hier also s mtliche Leitungen neu verlegt bzw ersetzt werden Stecker Buchsen und Kopplungsger te ausgetauscht werden Der Aufwand ein Kabelnetzwerk auf den aktuellen Stand zu bringen kann daher im Vergleich zum drahtlosen Netzwerk deutlich gr er sein Im Rahmen dieser Lerneinheit haben Sie das Wichtigste ber funkbasierte Netzwerke erfahren Sie kennen nun die technischen Eigenschaften von WLAN und Bluetooth die verschiedenen Architekturen und Verbindungsm glichkeiten im WLAN wie etwa den Infrastruktur Modus und den Adhoc Modus Als wichtigstes Ger t im WLAN Funknetzwerk haben Sie den Access Point kennen gelernt Der Access Point ist das zentrale Steuerungsger t eines Infrastru
58. folgende Tabelle gibt Ihnen eine Antwort Anwendungen der drahtlosen Kommunikation Bereich Technik Anwendung Dienst Telefonie GSM Global System for mobile D1 und D2 Netz Communications DECT Digital European Cordless Schnurloses Telefon Telecommunications Rufsysteme Paging Ger te Quix Scall Privatfunk TETRA Terrestrial Trunked B ndelfunk auf Radio Baustellen zwischen Busfahrern Ger teverbindung Bluetooth Piconetze f r Kleinstger te in Wohnung B ro Punkt zu Punkt IrDA Infrared Data Association Druckerschnittstelle Verbindungen Satelliten GPS Global Positioning Positionierungssysteme System Tab 1 Funktechnik in der Praxis Gr ere Funknetzwerke bestehen aus vielen einzelnen Funkzellen Dabei bildet in jeder Zelle ein WLAN Router die zentrale Netzkomponente er steuert den Datentransfer zwischen den Endger ten und verbindet seine eigene Zelle mit anderen Funkzellen oder leitungsgebundenen Netzwerken Zum DECT Standard siehe http artikel 4 am archives 2566 Was ist ein DECT Telefon html Paging Funkruf ist ein Verfahren Nachrichten ber ein Funknetz an kleine Empfangsger te zu senden siehe dazu http www teltarif de i paging html bonn de vorlesung xPFa XPfa_GPS DOC Siehe etwa http www pressebox de attachment 146694 tetra info pdf Zur Infrarot bertragung siehe etwa http de wikipedia org wiki Infrared_Data_Association Informationen zu GPS finden Si
59. ft 10 Im B robereich kann Bluetooth eingesetzt werden um elektronische Visitenkarten auszutauschen oder auch um eine Pr sentation auf einem mit dem Laptop verbundenen Projektor auszugeben Hier einige f r Bluetooth typische Anwendungen Handys mit Bluetooth Chip schalten am Arbeitsplatz automatisch auf den kostenlosen Betrieb im firmeninternen Telefonnetz um und funktionieren zu Hause als Schnurlosapparate im Festnetz Die Teilnehmer einer Konferenz brauchen ihre Notebooks nur einzuschalten um sie miteinander zu verbinden Der Referent braucht kein Kabel wenn er den Projektor per Bluetooth an einen PC anschlie t Eine E Mail die der Anwender im Flugzeug auf seinem Notebook verfasst wird abgeschickt sobald er nach der Landung sein Handy auf Standby schaltet Der PDA des Au endienstmitarbeiters tauscht selbstst ndig ber Bluetooth mit dem PC im B ro Informationen aus und aktualisiert seine Daten Die Nutzung dieser Technologie ist aus medizinischer Sicht ebenso unbedenklich wie die von Wireless LAN Die Chancen f r die Zukunft von Bluetooth stehen u erst gut da seitens der Industrie gro es Interesse an dieser Technologie besteht Tausende von Firmen arbeiten am Bluetooth Standard www bluetooth com Hier noch mal eine bersicht der wichtigsten Eigenschaften der Bluetooth Technologie Es ist ein offener Standard im Bereich 2 4 GHz Es handelt sich um eine Spreizspektrum Technik mit 160
60. g durch optische oder bauliche Hindernisse hinreichend gering ist die r umliche Entfernung der einzelnen Clients nicht zu gro ist und alle Clients auf demselben Funkkanal senden Bei zu gro er Entfernung zwischen den Clients kommt es zu Kommunikationsst rungen da einzelne Datenpakete nicht am Zielger t ankommen M chte man diesen Effekt vermeiden so muss mindestens ein Ger t im Adhoc Netzwerk als Gateway fungieren und mit Routing und ggf Repeating Funktionen ausgestattet werden Der Adhoc Modus ist also eine einfache Form eines Funk Netzwerkes ohne Access Point in dem zwei oder mehrere Clients miteinander kommunizieren Hier verbinden sich die Sende und Empfangseinheiten der einzelnen Stationen WLAN Karten oder Dongles mit externen oder integrierten Antennen direkt mit einander Peer to Peer Beachten Sie dabei dass ein WLAN Adapter kein Dongle im herk mmlichen Sinn ist WLAN Karte und WLAN Dongle bzw Adapter geh ren zur Client Hardware auf die wir im weiteren Verlauf dieser Lerneinheit eingehen werden Weitere Informationen zum Adhoc Modus finden Sie unter anderem hier _ http de wikipedia org wiki Adhoc Netz _ http www pc erfahrung de hardware wireless lan wlanfunknetzwerkei html http www wireless lan test de uebersicht zum Adhoc modus html 77 Siehe bei Wikipedia http de wikipedia org wiki Wireless_Local_Area_Network Adhoc Modus Ein Dongle im herk mmlichen Sinne ist ein Kop
61. gen Hierbei ist mittlerweile erkennbar dass Fixed WiMax und Mobile WiMax eher konkurrierende als komplement re Technologien sind Eigentlich wurden sie f r unterschiedliche M rkte entwickelt und sollten sich gegenseitig erg nzen es wird aber kaum vermeidbar sein dass Mobile WiMax L sungen in Marktbereiche von Fixed WiMax einbrechen werden genau wie breitbandige Mobilfunkangebote den 57 Drahtlose Technologien Lernheft 10 DSL Anschluss abl sen werden wenn eines Tages die Preise f r die mobile Datennutzung entsprechend sinken sollten Doch wie die Entwicklung tats chlich verlaufen wird ist derzeit noch nicht abzusehen Es gibt Studien die WiMax hervorragende Zukunftschancen vorhersagen und andere die davon ausgehen dass der Breitband Funk erst einmal eine Nischentechnologie bleiben wird Die typische Reichweite soll zun chst bei etwa 600 Metern liegen die bei der Versorgung mobiler Endger te z B Laptops in H usern im st dtischen Gebiet mit WiMax erreicht werden kann Dabei steht dann eine Bitrate von knapp 20 MBit s zur Verf gung die sich allerdings alle Nutzer einer Zelle teilen m ssen Vorst dtisch werden bei gleicher Bitrate aufgrund der weniger dichten Bebauung etwa 900 Meter erreicht Die WiMax Technik ist ein drahtloser DSL Ersatz Soweit die Antenne der Basisstation ausreichend hoch angebracht ist lassen aufgrund der geringeren Signalschw chung mehrere Kilometer Reichweite erziel
62. gies 61569 csma cd csma ca html http www jh4all de schule upload Zugriffsverfahren_fertig pdf _ http www it infothek de fhtw semester_2 re_od_08 html http www schorschi org dipl node 14 html Kommen wir nun zu den Betriebsarten im WLAN 10 4 WLAN Betriebsarten WLAN Wireless LAN Wireless Local Area Network ist ein drahtloses funkbasiertes lokales Netzwerk das dem IEEE 802 11 Standard zugrundeliegt Im Vergleich zum Kabelnetzwerk Ethernet nach IEEE 802 3 Standard gibt es hier keine physikalischen Daten bertragungswege die am Netzwerk beteiligten Stationen tauschen Datenpakete aus die sie per Funk versenden Die Nutzung kabelloser Kommunikationstechniken ebenso wie die bertragungsge schwindigkeiten nehmen von Jahr zu Jahr zu bertragungsrate Teilnehmer in Europa 4 155 Mbit s Multimedia 2 Mbit s 2 Sprache Daten 2 4 kbit s Sprache 1990 2000 2010 CT1 CT2 DECT UMTS C Netz GSM MBS AMPS DCS WLANs TACS TETRA NMT 1 Generation 2 Gen Abb 6 Akzeptanz und Geschwindigkeit der kabellosen Kommunikationstechniken Quelle http wwwspies informatik tu muenchen de Drahtlose Technologien Lernheft 10 Ein solches kabelloses Netzwerk kann je nach Hardware Ausstattung und den Anforderungen des Betreibers auf verschiedene Weisen aufgebaut bzw f r unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden Ein funkbasiertes Netzwerk WLAN l sst sich im Infrastruktur Modus im A
63. h der Drucker im gleichen Raum befindet und eine direkte Sichtverbindung vorhanden ist ber die die Daten vom Sender zum Empf nger gelangen Aufgrund der Dominanz von Wireless LAN bei kabellosen Verbindungen besitzt Bluetooth wenig Bedeutung Neben den g nstigen Anschaffungskosten f r die ben tigte Hardware kann Bluetooth bei der Einrichtung und den Einsatzm glichkeiten berzeugen So k nnen Sie etwa Peripherieger te wie Drucker kabellos anschlie en oder Verbindungen zwischen PDA Notebook und Handy realisieren Damit sich Bluetooth Ger te f r bestimmte Aufgaben einsetzen lassen besitzen sie Profile zur Verbindungsaufnahme und zum Abgleich der Funktionen Es gibt rund 30 Profile f r sehr unterschiedliche Einsatzzwecke Die Kommunikation funktioniert ausschlie lich zwischen Ger ten mit den gleichen Profilen Die Profile bauen teilweise aufeinander auf So m ssen alle Bluetooth Komponenten GAP Generic Access Profile beherrschen um berhaupt miteinander in Kontakt treten zu k nnen Per SDAP Service Discovery Application Profile fragen Bluetooth Ger te die jeweiligen Profile ab Die Bluetooth Funktechnik eignet sich f r den drahtlosen Datenaustausch zwischen mehreren Ger ten die je nach Profil zwischen 10 Metern und 100 Metern entfernt sein k nnen Auf Basis einer Master Slave Techik gibt es Empf nger und Sender die meisten Bluetooth Ger te lassen sich sowohl als Slave als auch als Master einse
64. ieb bei dem Kommunikationspartner zur selben Zeit senden und empfangen d rfen Die ACL Verbindung asynchronous connectionless link ist eine asynchrone verbindungslose und paketorientierte Verbindung sie stellt eine Punkt zu Multipunkt Verbindung zwischen dem Master und allen aktiven Slaves in einem Piconet dar Sterntopologie Dabei stehen bis zu 7 Kan le in einem Piconet zur Verf gung Zwischen einem Slave und einem Master kann jeweils nur eine ACL Verbindung bestehen Slaves k nnen bei diesem Verbindungstyp nur Daten senden wenn der Master dies anordnet Da kein fester Zeittakt vereinbart ist darf nur eine bestimmte Anzahl Zeichen gesendet werden Das letzte bertragene Zeichen stellt das Stopp Signal dar Es ist keine Reservierung der Slots Zeitintervalle f r die Ubertragung notwendig Verloren gegangene Pakete werden wiederholt versendet 10 10 5 Die Frequenzen vom Bluetooth Der von Bluetooth genutzte Frequenzbereich von 2 402 bis 2 4835 GHz wird in Deutschland in 79 logische Kan le von jeweils 1 MHz Bandbreite aufgeteilt Zwischen diesen 79 Kan len k nnen Bluetooth Ger te w hrend einer Daten bertragung flexibel springen also ihre Sendefrequenz wechseln Die Kan le werden ca 1600 Mal pro Sekunde gewechselt Das Zufallszahlenprinzip welches dazu verwandt wird wird zuvor von den miteinander kommunizierenden Ger ten vereinbart Gibt es partielle St rungen im ISM Band so k nnen diese durch das Freq
65. ierschutzstecker der auch Hardlock oder Key genannt wird Derartige Dongles dienen h ufig dazu Software vor unautorisierter Vervielf ltigung zu sch tzen Sie werden mit der Software ausgeliefert und m ssen auf eine Schnittstelle des Rechners etwa LPT1 oder USB aufgesteckt werden Die Software kontrolliert w hrend des Betriebs regelm ig ob der Kopierschutzstecker angeschlossen ist und verweigert bei Nicht Vorhandensein den Dienst oder ist dann nur eingeschr nkt nutzbar Dongles kommen vor allem in Verbindung mit Software im oberen Preisbereich mehrere tausend Euro pro Lizenz und oder bei leistungsf higen Serverprogrammen zum Einsatz Weitere Informationen dazu findet man etwa unter http de wikipedia org wiki Dongle 24 22 Drahtlose Technologien Lernheft 10 10 4 3 Wireless Distribution System Zur Vergr erung der Reichweite eines Funknetzes oder auch f r die Verbindung von Kabelnetzwerken per Funk ben tigen Sie eine Wireless Bridge kabellose Netz berbr ckung Diese Netzwerkarchitektur wird auch als Bridge Modus bezeichnet EEE L Wireless Bridge Wireless Bridge Abb 12 Funkverbindung zwischen 2 LANs Die folgende Abbildung demonstriert den Aufbau die Struktur eines Wireless Distribution Systems Sie sehen hier zwei Infrastrukturnetzwerke welche ber einen Gateway verbunden sind Gateway Distribution System Abb 13 WDS Beispiel Quelle
66. iter bekommt aber ansonsten vom DLS Aufbau der Stationen nichts mit Zur Initiierung der DLS Session signalisieren die beteiligten WLAN Ger te dem Access Point einen vorl ufigen Ruhezustand Infolgedessen speichert der Access Point tempor r f r diese Stationen eingehende Datenpakete von anderen unbeteiligten WLAN Ger ten Parallel dazu wechseln die Stationen auf einen anderen Funkkanal und tauschen dort ihre Daten direkt miteinander aus W hrend einer Session melden sich die beteiligten Stationen in regelm igen Intervallen wieder beim Access Point an um sich eventuell aufgelaufene Datenpakete zukommen zu lassen Kommen wir nun zu Bluetooth einem weiteren kabellosen bertragungsverfahren 10 10 Bluetooth 10 10 1 Hardware Ger te Bluetooth ist ein Verfahren f r die mobile kabellose Kommunikation verschiedenster Ger te auf kurzen Strecken bis zu einer Entfernung von etwa 100 Metern Es wird haupts chlich in der pers nlichen Informations und Kommunikationstechnik eingesetzt Der Name Bluetooth stammt vom d nischen Wikingerk nig Harald Blatand genannt Blauzahn der einst vor ber 1000 Jahren die d nischen Provinzen zu einem K nigreich vereinigte Au erdem hat der Name scheinbar auch mit der Dominanz von skandinavischen Technologieunternehmen Nokia Ericsson in der Kommunikations elektronik zu tun 42 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Bluetooth wird beispielsweise bei der Vernetzung bzw dem Da
67. k sind die sehr geringe Bandbreite 2 1 Mbit s Downstream und seine Reichweite max 100 Meter die im Heimbereich allerdings ausreichend ist Ein Carrier Sense Protokoll Tr gererkennungsprotokoll h rt Datenleitungen auf Kollisionen ab und leitet Folgeaktionen ein etwa Abbruch der bertragung um Bandbreite zu sparen Die Reichweite des Bluetooth Signals wird durch die Sendeleistung bestimmt Ger teklasse Sendeleistung Reichweite 1 10 0 mW 100m 2 5 mW 50 m 1 0 mW 10m Client Server Netz vs Peer to Peer Netzwerk Kriterium C S Peer to Peer Verwaltung der Ressourcen Zentral Dezentral Lastverteilung Ja Keine Sicherheit Hoch Gering Softwarekosten Hoch Gering Zugriff auf Ressourcen Einheitlich Unterschiedlich Netzwerkgr e 1000e Rechner Bis 10 Rechner Administration auf dem Server Aufwendig anspruchsvoll Keine ein Verbund mehrerer Piconetze 10 Das Service Discovery Protokoll SDP dient der Erkennung Bluetooth f higer Ger te im Netzwerk In einem Piconetz sind bis zu 8 Bluetooth Ger te verbunden Ein Scatternetz ist
68. ktur Netzes er steuert die Daten bertragung zwischen den Knoten bzw Clients des Netzwerks Ein Access Point bernimmt allerdings auch weitere Funktionen Je nach lokaler Hardware lnfrastruktur geh rt dazu die Vernetzung mehrerer WLANs untereinander als Kopplungsger t im WDS und auch die Verbindung eines Ethernet mit einem WLAN Die WAN Cents kennen den festgelegten Netzwerknamen sowie die Verschl sselungscodes sie haben somit Zugriff auf die Basisstation Im Gegensatz zu WLAN setzen Sie Bluetooth zur Vernetzung von Kleinstger ten im Nahbereich ein Sicherheitsl cken von Funktechnologien geh ren der Vergangenheit an Speziell Bluetooth besitzt zuverl ssige Verschl sselungsalgorithmen und Security Levels Non secure Service Level Link Level Weitere Informationen zum Thema WLAN finden Sie etwa unter http www informationsarchiv net http www tomshardware com http www dsiweb de 60 Drahtlose Technologien Lernheft 10 http www dsi magazin de _ http wiki uni konstanz de wlan http www netgear de Support Basiswissen wireless_lan_grundlagen html http wndw net und nat rlich auf den Seiten der Hersteller Gute Quellen sind auch _ http de wikipedia org wiki Wireless_Local_Area_Network bzw _ http www ref gv at Sicherheit___WLAN_Checkliste_ 617 0 html In der folgenden Lerneinheit geht es um weitere Aspekte in Funknetzwerk
69. mit einem Clear to send Signal CTS beantwortet 3 Ist das Clear to send Signal beim Sender angekommen dann wird gesendet andernfalls wird abgebrochen 10 3 2 Versteckte und ausgelieferte Stationen Das im Ethernet eingesetzte CSMA CD ist f r Funknetze nicht geeignet da nicht immer jede Station alle anderen h ren kann in drahtlosen Netzen kann es n mlich versteckte nicht erreichbare Stationen geben die senden ohne dass es jede andere Station mitbekommt Drahtlose Netze unterscheiden sich in Bezug auf den gemeinsamen Medienzugriff durch wichtige Faktoren von drahtgebundenen Netzen Der Netzadapter ist nicht notwendigerweise vollduplex f hig W hrend einer eigenen bertragung kann das Medium nicht berwacht werden Der Einsatz eines Collision Detection Mechanismus wie er etwa von CSMA CD vorgesehen ist und bei Ethernet verwendet wird w rde dann fehlschlagen Deswegen wurde CSMA CD ein Mechanismus hinzugef gt der konsequenter dem Prinzip listen before talk erst h ren dann sprechen folgt An die Stelle der Kollisionser kennung CD tritt die bestm gliche Kollisionsvermeidung CA Dadurch lassen sich gleichzeitige Daten bertragungen zwar nicht v llig verhindern jedoch die Wahrscheinlichkeit mit der dieser Fall eintritt erheblich verringern Die Reichweite des Signals ist stark begrenzt da die St rke des Empfangspegels umgekehrt proportional zur quadratischen Entfernung zwischen S
70. mit mehreren Antennen er unterst tzt den Standard IEEE 802 11n Abb 16 PCI WLAN Karte IEEE 802 11n Achten Sie beim Kauf eines WLAN Adapters auf die Antennenanbringung falls sich die Antenne abschrauben l sst k nnen Sie diese etwa bei Defekt leicht durch eine andere ersetzen und auch der Austausch gegen eine leistungsst rkere Sende Empfangseinheit ist problemlos m glich 26 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Es gibt auch funktionsgleiche Steckkarten f r mobile Computer die allerdings eine andere Schnittstelle zum Systembus besitzen Abb 17 WLAN Laptop Karte mit PCMCIA Interface Die PCMCIA Schnittstelle ist veraltet und langsam eine solche WLAN Karte bertr gt im Funknetzwerk etwa 20 MBit s Ihre Nachfolge hat die ExpressCard Schnittstelle angetreten welche bis zu 2 GBit s bertragen kann eine derartige WLAN Karte erm glicht netto ca 150 MBit s brutto 300 MBit s Abb 18 WLAN Karte mit ExpressCard Schnittstelle Die hier gezeigten WLAN Karten besitzen integrierte Antennen zum Senden und Empfangen der Funksignale Welche Vorteile und welche Nachteile besitzen derartige mobile WLAN Karten bung 5 gegen ber anderen WLAN Adaptern Die internen Antennen dieser Adapter sind nicht austauschbar Das Funksignal erf hrt durch das Rechnergeh use oft erhebliche D mpfung Andererseits ist die Bauweise des Adapters sehr kompakt Die Karte wird eingeschoben ist voll Plug amp Play f hig und bei l
71. n Kleinstger ten besser geeignet Bluetooth l st hier IrDA Infrarot erfolgreich ab Und Bluetooth 3 0 macht sich WLAN Techniken zunutze um gro e Datenmengen zu bertragen 10 12 WiMax WiMax steht f r Worldwide Interoperability for Microwave Access und bezeichnet eine innovative Funktechnologie die der heute bei Laptops verbreiteten WLAN Technologie f r die drahtlose Daten bertragung hnelt Die Reichweite und die Daten bertragungsraten sind jedoch erheblich gr er so dass durch WiMax Netze ganze St dte mit einem schnellen Internetzugang versorgt werden k nnen Au erdem zeichnet sich die neue Technologie auch durch Sicherheit und Zuverl ssigkeit aus Mit WiMax werden nicht nur ganze Standorte wie Wohnh user oder Unternehmen mit dem Internet vernetzt sondern es wird auch m glich mobile und portable Anwendungen mit Laptop PDA und Handys zu nutzen Der Technologie Konzern Intel z hlt zu den Hauptf rderern von WiMax und investiert gemeinsam mit anderen Gro unternehmen wie Siemens Motorola und Samsung in die Entwicklung WiMax kompatibler Ger te f r den Massenmarkt 51 Bluetooth Kleinst Ger te sind etwa Mikrofone Headsets und Handys 7 Siehe dazu http www golem de specials bluetooth 55 Drahtlose Technologien Lernheft 10 WiMax ist drahtlos und unabh ngig vom Festnetz Aus diesen Gr nden bietet die neue Technologie gegen ber kabelgebundenen DSL Anschl ssen bzw Zug ngen wesentliche
72. n auch DSL Anschl sse zu gro en Teilen ber die Telekom verwaltet reguliert 56 Drahtlose Technologien Lernheft 10 lt 4F7km SA7 km Vermiltt TEE Glasfaser stelle anbindung AD oi gt 4 7km Ist ein Hauptort mit DSL versorgt lassen sich Ke kleinere umliegende Orte oder einzelne Anwesen mitgeringem Aufwand per Funk erschlie en Abb 32 Breitband DSL ber WiMax Verbindung www heise de WiMax w rde daher den gro en Vorteil bieten nicht mehr auf diese letzte Meile angewiesen zu sein wenn man Kontakt zum Endnutzer herstellen will daWiMax mit Funk arbeitet und gro e Entfernungen berbr cken kann Internetdaten k nnten also per Funk ber die Entfernung zwischen den Endkunden und Hochgeschwindigkeitsnetz bertragen werden Zun chst einmal m ssen zum Aufbau eines fl chendeckenden WiMax Netzes f r mobile Anwender innen station re Sendeeinheiten bzw Verteiler eingerichtet werden Diese Basisstationen m ssten in einer Stadt an zahlreichen Orten positioniert werden Eine solche Basisstation k nnte ca 50 Haushalte gleichzeitig versorgen je nach Standort der Station Grunds tzlich ist geplant mit dieser Technik sehr hohe Bitraten in einer Gr en ordnung von 50 MBit s und mehr was ein Vielfaches der herk mmlichen DSL Geschwindigkeit ist ber gro e Distanzen mehrere Kilometer an station re Internet Clients Fixed WiMax und mobile Endger te Mobile WiMax zu bertra
73. n bis zu sechs DECT Handger ten Anrufbeantworter und Faxfunktion sind integriert 33 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Zum Anschluss von Computern oder netzwerkf higen Ger ten dienen das kabellose WLAN nach Standard 802 11n Draft 2 0 mit einer bertragungs rate von brutto 300 MBit s und vier Ethernet Schnittstellen Au erdem k nnen Sie ber den USB Anschluss periphere USB Ger te etwa einen Drucker oder eine Festplatte netzwerkweit zur Verf gung stellen Im online verf gbaren digitalen Handbuch zu diesem Ger t finden Sie zahlreiche Informationen bzgl Schnittstellen und deren technische Eigenschaften Installation Bedienung Fehlersuche etc Die PDF Datei steht unter anderem unter http www avm de de Service Handbuecher FRITZBox Handbuch_FRITZBox_ Fon_WLAN_7270 pdf und _ http www e fon ch Media File manual_FRITZBox_7270 pdf zum kostenlosen Download bereit Es gibt zahlreiche Hersteller von WLAN Hardware Aktuelle Informationen finden Sie unter anderem auf den folgenden Webseiten Hersteller Internetpr senz Netgear www netgear de AVM www avm de Samsung www samsung de T Com www t com de D Link www d link de Levelone www level one de Tab 5 Webadressen einiger Hersteller von WLAN Hardware Die oft scheinbar vergleichbaren Ger te Multifunktionshardware WLAN Router o unterscheiden sich z T erheblich
74. n die Funktion des Master bernimmt ein an der Kommunikation beteiligtes Ger t Im Scatternet gibt es mehrere Piconets In jedem Piconet gibt es einen Master die Verbindung von Piconet zu Piconet wird durch ein Slave Ger t hergestellt welches beiden Netzen angeh rt Je nach Netzstruktur und Position der Ger te kann auch wie aus der obigen Abbildung ersichtlich ist ein einziges Ger t mehrere verschiedene Funktionen bernehmen Es arbeitet in dem anderen Netz als zentraler Verteiler Master stellt aber trotzdem die Verbindung zum anderen Piconet her Slave Funktionalit t Die Kommunikation im Scatternet erfolgt ausschlie lich ber den Master die unmittelbare Kommunikation zwischen zwei Slaves ist nicht m glich Da sich die Teilnehmer im Netz permanent ndern k nnen ist das Piconet auf Grund der Bewegunggsfreiheit der Ger te ein dynamisches Kommunikationsnetzwerk Bei Bluetooth ist keine Infrastruktur notwendig um eine Kommunikation zwischen den einzelnen Ger ten zu erm glichen und ein Netzwerk zu bilden Hier sehen Sie ein weiteres Beispiel f r die Vernetzung von Kommunikationsger ten per Bluetooth 45 Drahtlose Technologien Lernheft 10 PICONET 1 PICONET2 O Abb 31 Vernetzte Bluetooth Ger te nach www tecchannel de In einem Scatternet schlie en sich mehrere Piconetze zusammen die Verbindung l uft jeweils ber einen gemeinsamen Slave wie die Abbildung zeigt Die Architektur des Scatter
75. n heutigen WLAN Standard Sie ist die Spezifikation f r ein WLAN mit bertragungsraten von 150 300 450 und 600 MBit s F r die Entwicklung der IEEE 802 11n wurde Ende 2003 eine Arbeitsgruppe eingerichtet um einen WLAN Standard zu schaffen der eine Netto bertragungsrate von mindestens 100 MBit s erreicht Zur Definition von WiFi siehe http www drweb de magazin was ist lexikon wifi 7 Die WECA hei t heute Wii Allianz siehe dazu http www elektronik kompendium de sites net 0610051 htm Sie nimmt die Zertifizierung der WLAN Ger te vor Drahtlose Technologien Lernheft 10 Wie bei Fast Ethernet sollten im WLAN auch 100 MBit s m glich sein Geschwindig keiten von 1 Gigabit pro Sekunde oder gar 10 Gigabit pro Sekunde wie sie beim Ethernet m glich sind sind allerdings noch in weiter Ferne In der Praxis ist mit 120 MBit s bei 300 MBit s brutto und 240 MBit s bei 600 MBit s brutto zu rechnen Erreicht werden diese Geschwindigkeiten durch mehrere Antennen und Signalverarbeitungseinheiten MIMO die Verdopplung der Funkkanal Bandbreite auf 40 MHz sowie die parallele Nutzung des 2 4 GHz und 5 GHz Frequenzbandes Der Standard IEEE 802 11n wurde im September 2009 verabschiedet Er beinhaltet zahlreiche Techniken zur grundlegenden Verbesserung der bertragungsrate _ Antennengruppen mit MIMO Multiple Input Multiple Output spatial Multiplexing mit Space Time Block Coding STBC Antennen Div
76. n ist standardisiert das Roaming mobiler Clients ber mehrere WLAN Zellen hinweg Durch IAPP soll die Interoperabilit t von Access Points verschiedener Hersteller verbessert werden so dass propriet re L sungen berfl ssig sind Siehe dazu z B http www itwissen info definition lexikon inter access 37 Drahtlose Technologien Lernheft 10 ber die angemeldeten Clients aus So k nnen sie die Verbindung ohne Unterbrechung bernehmen Im gesamten Netz darf nur ein DHCP Server installiert sein Die Access Points d rfen dabei nur als DHCP Relay Agents fungieren 3 Erweiterung einer WLAN Umgebung durch WDS Roaming Im Bepeating Modus ist es in einem WDS den WLAN f higen Endger ten m glich sich mit einem beliebigen Access Point zu verbinden und Daten zu bertragen Die Access Points die im Regelfall kabellos miteinander verbunden sind ermitteln dabei untereinander die beste Route zum zentralen Gateway welches die Verbindung zum Internet herstellt Mit der Roaming Funktion kann sich ein Nutzer frei am gesamten Standort bewegen ohne die Verbindung zum Internet zu verlieren bzw beim Wechsel des Access Points die Verbindung neu herstellen zu m ssen Weitere Informationen zum Thema Roaming finden Sie u a hier _ http www bundesnetzagentur de enid International_Roaming Was_ist_Roaming _2pd html _ http www elektronik kompendium de sites net 1407081 htm _ http hilfe telekom de hsp cms content HSP de
77. net ist hnlich der eines Wireless Distribution Systems beim Wireless LAN 10 10 3 Die Standards Die Daten bertragung und Vernetzung ber Bluetooth wird wie auch im Ethernet und bei WLAN durch Standards geregelt Die bertragungsgeschwindigkeit in einem Netzwerk nach dem Standard Bluetooth 1 0 lag bei bis zu einem Megabit in der Sekunde Bei einer asymmetrischen Daten bertragung verteilte sich die Leitungskapazit t auf Download max 723 Kilobit s und Upload bis zu 57 6 Kilobit s Bei symmetrischer bertragung war je Kanal eine maximale bertragungsrate von 432 6 Kilobit s m glich 7 Die Spezifikation der Bluetooth 2 0 Version l sst zu dass Daten durch EDR Enhanced Data Rate maximal etwa dreimal so schnell bertragen werden k nnen wobei sich die beteiligten Ger te die verf gbare Bandbreite teilen m ssen Shared Medium Das erinnert uns an die Anf nge des Ethernet 42 Zur Spezifikation von Bluetooth 1 0 siehe http www thewirelessdirectory com Bluetooth Overview Bluetooth Specification htm Damit das etablierte Bluetooth nicht gleich wieder veraltet wurde die EDR Technik Enhanced Data Rate entwickelt und in Bluetooth mit der Version 2 0 integriert Durch EDR profitieren die Anwendungen vom schnelleren bertragungskanal Somit bekommen mehrere parallele Verbindungen gen gend Kapazit t ohne dass bertragungsverz gerungen auftreten Siehe etwa http www areamobile de news 7010 neuer bluetooth st
78. nfrastruktur Modus mit mehreren vernetzten Basisstationen Quelle http subs emis de Speziell bei gr eren Entfernungen zwischen Client und Access Point ist es w nschenswert dass die Kommunikation nicht ber den Access Point sondern direkt von Client zu Client m glich ist Das reduziert einerseits den Netzwerktraffic und andererseits entlastet es den Access Point erheblich Zwar gibt es bereits einen Standard der diesen Kommunikationsverlauf vorsieht dieser hei t IEEE 802 11e Jedoch hat sich dieser bisher nicht durchgesetzt nahezu kein Access Point unterst tzt diese Norm Daher hat das IEEE im Jahr 2007 eine Arbeitsgruppe gegr ndet welche einen entsprechenden neuen Standard entwerfen soll den IEEE 802 11z Es gibt diesbez glich schon Entw rfe allerdings ist die Norm noch nicht ver ffentlicht und damit noch kein g ltiger Standard Im Laufe dieser Lerneinheit kommen wir auf diese Thematik noch einmal zur ck Drahtlose Technologien Lernheft 10 Da im WLAN auf der Sicherungsschicht 2 Schicht des OSI Modells dieselben Adressierungstechniken wie im Ethernet zur Anwendung kommen kann ein Access Point mit Ethernet Anschluss RJ45 Buchse eine Verbindung zwischen Kabelnetzwerk und Funknetzwerk herstellen Ein Client im Ethernet kann folglich nicht unterscheiden ob er mit einem anderen Ethernet Client oder ber einen Access Point mit einem WLAN Client kommuniziert Der Access Point hat dabei die Funktion
79. nzsprung Sequenz dann ge ndert wenn ein WLAN die bertragungsfrequenzen von Bluetooth beeintr chtigt Das AFH Verfahren geh rt seit der Version 1 2 zum Bluetooth Standard Siehe etwa http www itwissen info definition lexikon adaptive frequency hopping AFH html 49 49 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Dies wird mit dem so genannten Pairing erreicht bei dem nach anderen Ger ten gesucht wird und nach Abfrage eines Schl ssels das jeweilige Ger t als vertrauensw rdig eingestuft wird worauf mit ihm dann Daten ausgetauscht werden k nnen Diese Autorisationskennung dient dann gleichzeitig auch der Verschl sselung Zus tzlich gibt es drei Security Level Nopn secure Mode 1 Service Level untrusted trusted devices Mode 2 Link Level Mode 3 In der ersten Stufe gibt es keine Sicherheitsmechanismen die Ger te erkennen sich und k nnen ohne Authentifizierung miteinander kommunizieren F r den Mode 2 sind flexible Zugriffe bei unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen vorgesehen Die Ger te erkennen sich k nnen aber ohne Authentifizierung keine Verbindung zueinander herstellen In Mode 3 werden die Sicherungsprozeduren bereits beim Verbindungsaufbau initialisiert der mit dem Verbindungsschl ssel ausgef hrt wird Dar ber hinaus dient dieser 128 Bit lange Schl ssel zur Generierung des Sitzungsschl ssels oder Link Key mit dem auch die Ger te authentifiziert werden Beim Link Key kann
80. oder einem anderen WLAN Adapter ausgestattet sind noch einen Access Point d h eine Basisstation f r die Steuerung der Kommunikation und f r den Zugriff auf das WLAN berhaupt Ein solcher Access Point besitzt die Form einer Box hnlich wie ein Verteiler Switch und auch ein Router im Ethernet er verf gt zum Senden und Empfangen ber eine oder mehrere Antenne n die entweder intern auf der Platine oder au en am Geh use angebracht ist sind Au erdem besitzt er ein eingebautes oder externes Netzteil und wie ein Router Schnittstellen zum Ethernet und Internet Kabelnetzwerk WAN Innerhalb des Geh uses in der Regel handelt es sich um ein Kunststoffgeh use oder ein Metallgeh use befindet sich u a eine Platine und ein Chip mit Betriebsprogramm bzw Firmware Erarbeiten Sie gem Handbuch und auch mit Hilfe von Informationen auf der Website Ihres Access Point Herstellers welche Arbeitsschritte f r ein Firmware Update Ihres Access Point notwendig sind Suchen Sie im WWW nach der neuesten Firmware Version f r Ihren Access Point Arbeiten Sie die entscheidenden Neuerungen im Vergleich zur vorhandenen Firmware Version heraus Ermitteln Sie die exakte Modellbezeichnung Ihres Access Point sowie die Version der Firmware 7 Die Platine ist eine kleine Platte aus Kunststoff auf der winzige elektronische Elemente untergebracht sind Sie ist hnlich der Platine die auf der obigen Abbildung d
81. olgenden Abbildungen zeigen verschiedene Fabrikate von WLAN Dongles Adaptern mit USB Schnittstelle Die kleineren beiden Ger te besitzen eine interne integrierte Antenne Der dritte Dongle oben rechts besitzt eine externe Antenne sein USB Interface ist durch eine Schutzkappe verdeckt Zon 4 Ce d e Abb 14 WLAN Dongles ef Welche Vorz ge besitzt ein WLAN Adapter mit externer Antenne Auf dem n chsten Bild sehen Sie einen weiteren Adapter f r Funknetzwerke diese Steckkarte ist PCI kompatibel und muss in ein Desktop oder Towergeh use in einen freien Steckplatz Slot des Motherboards eingesetzt werden Der Adapter besitzt eine externe Antenne und unterst tzt den 80211g Standard Abb 15 PCI WLAN Karte IEEE 802 119 Der hier dargestellte WLAN Adapter besitzt eine angeschraubte Antenne Welche Vorteile besitzt diese gegen ber einer fest verl teten Sende bzw Empfangseinheit Was zeichnet einen Dongle bzw eine WLAN Karte mit externer Antenne aus Eine externe Antenne l sst sich gezielter ausrichten Das Signal wird weniger abgeschirmt bzw ged mpft da die Antenne nicht von einem sch tzenden Geh use umgeben ist Externe Antennen sind oft leistungsf higer als interne Antennen welche nur aus einem winzigen Chip bestehen auch sind sie in einigen F llen abschraubbar und damit leicht auszutauschen und gegen ein leistungsf higeres Modell ersetzen Das folgende Bild zeigt einen Wireless Lan Adapter
82. p Ausweiskarten Eine strenge Authentifizierung kann mit der Vergabe von Einmalpassw rtern OTP One Time Passwords erfolgen Dar ber hinaus gibt es Authentisierungssysteme die mit biometrischen Daten arbeiten und Mehrfaktorsysteme die unter anderem auf so genannte USB Token Stecker oder Dongle der zur pers nlichen Authentifizierung des Anwenders dient setzen Sicherer als die einseitige Authentifizierung ist die gegenseitige bei der alle Kommunikationspartner ihre Identit t beweisen m ssen bevor untereinander vertrauliche Daten ausgetauscht werden So sollte beispielsweise beim Abheben von Bargeld an einem Terminal Ein Ausgabeger t dieses vor Eingabe der PIN beweisen dass es sich bei dem Ger t um ein echtes Geldausgabeger t handelt und nicht um einen Nachbau oder eine Konsole welche nur die eingegebenen Daten aufzeichnet Keylogging 50 Drahtlose Technologien Lernheft 10 10 10 7 Anwendung Trotzdem Bluetooth im 2 4 GHz Band den gleichen Frequenzbereich wie WLAN nutzt konkurrieren beide Verfahren nicht direkt miteinander sondern erg nzen sich durch ihre Zielsetzung W hrend WLAN eher dazu gedacht ist das Netzwerkkabel abzul sen ersetzt Bluetooth in erster Linie Kabel f r EDV und Telefonzubeh r Bluetooth wird also vornehmlich in Umgebungen verwendet in denen nicht sehr viele Anschlussoptionen notwendig sind sondern es haupts chlich wichtig ist dass kleine Datenmengen zuverl ssig von einem zum anderen
83. rnheft 10 Eine zentrale Rolle bei der Funktionsweise des Zugriffsmechanismus spielt die Zeit zwischen zwei Datenpaketen der Interframe Space IFS Um die Belegung des Mediums zu ermitteln h rt eine sendewillige Station f r die IFS Zeit das Medium ab Findet w hrend dieser Zeitspanne keine Kommunikation statt so ist das Medium mit hoher Wahrscheinlichkeit frei Der 802 1 1 Standard definiert verschiedene IFS Zeiten die unterschiedliche Priorit tsstufen f r den Zugriff widerspiegeln Dabei gilt Je k rzer der IFS ist desto h her ist die Priorit t Die grundlegende IFS Zeit hei t die Distributed IFS DIFS Die auf DIFS basierende Distributed Coordination Function DCF nutzt alle Stationen um Zugang zum bertragungsmedium zu bekommen Der sendewillige Teilnehmer h rt zun chst das Medium ab Bleibt das Medium mindestens f r die DIFS Zeit frei so kann die bertragung starten Wird das Medium dagegen als belegt erkannt stellt die Station die bertragung f r eine bestimmte Wartezeit zur ck Die Bestimmung dieser Zeitspanne erfolgt innerhalb des Backoff Prozesses Das recht aufwendige Backoff Verfahren dient dazu die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen soweit wie m glich zu verringern Zun chst generiert die Station eine zwischen Null und einem Maximum liegende Pseudo Zufallszahl Das gew hlte Maximum bezeichnet man als Contention Window Wettbewerbsfenster Die Zufallszahl multipliziert mit einer Zeitschlitzdauer dient
84. s baumgaru seminare ss06 dinetzwerke UWB_Ausarbeitung pdf Wireless HD funkt im weltweit lizenzfreien Bereich von 60 GHz es verbindet Fernseher DVD und Bluray Player Set Top Boxen Kameras Spielkonsolen und andere Ger te aus dem Bereich der Unterhaltungselektronik miteinander ber kurze Entfernungen K nftige Generationen sollen Bandbreiten von bis zu 20 GBit s erreichen Dabei werden die Daten verschl sselt bertragen Alle via Wireless HD verbundenen Ger te sollen sich durch eine gemeinsame Fernbedienung steuern lassen Siehe etwa http www golem de 0801 56770 html Bei Wireless USB werden Peripherie Ger te hnlich wie bei Bluetooth per Funk mit dem Computer verbunden Siehe etwa http www computerwoche de netzwerke mobile wireless 599781 oder auch http www tecchannel de netzwerk wlan 1739328 wireless_usb_ergaenzt_wlan_und_blueto oth_technologie 40 41 41 Drahtlose Technologien Lernheft 10 ohne Direct Link Setup DLS mit Direct Link Setup DLS Daten WLAN WLAN WLAN WLAN Client A Client B Client A Ce Client B Ruhezustand Daten Daten melden Abb 27 Kommunikation ohne mit Direct Link Setup DLS sieht vor dass f r eine direkte Verbindung zwischen zwei WLAN Ger ten keine Vermittlung bzw Unterst tzung durch einen Access Point notwendig ist Bei der Aushandlung von DLS verpacken die beteiligten Stationen ihre Datenpakete in spezielle Ethernet Frames Der Access Point leitet auch diese wie gewohnt we
85. schiedliche Einsteckkarten f r PC und Notebook sowie extern f r alle denkbaren EDV Peripherieger te durch einen Dongle mit USB Schnittstelle Abb 28 Bluetooth Dongle Abb 29 Bluetooth Mini Adapter Neben internen und externen Modulen sind auch Bluetooth Access Points erh ltlich durch welche die Anbindung eines Bluetooth Netzwerkes an ein gr eres Local Area Network m glich wird 43 Drahtlose Technologien Lernheft 10 In Bezug auf ihre Reichweite kann man Bluetooth Ger te in Gruppen einteilen die sich in ihrer Sendeleistung unterscheiden Ger te der Klasse 1 bertragen mit maximal 100 Milliwatt Leistung etwa 100 Meter Reichweite Ger te der Klasse 2 besitzen eine maximale Leistung von 2 5 Milliwatt etwa 50 Meter Reichweite Ger te der Klasse 3 senden mit maximal 1 Milliwatt Sendeleistung etwa 10 Meter Reichweite Viele Ger te beispielsweise Mobiltelefone die mit anderen Mobiltelefonen oder Headsets ber Bluetooth kommunizieren m ssen deshalb nur der schw chsten Klasse angeh ren da keine hohe Reichweite f r diese Bluetooth Verbindungen notwendig ist In vielen F llen k nnen nur Ger te die zur selben Klasse geh ren miteinander kommunizieren 10 10 2 Architekturen In einem Bluetooth Netzwerk sind wie schon im WLAN verschiedene Architekturen bzw Anordnungen der einzelnen Ger te m glich Die direkt miteinander ber SDP vernetzten Bluetooth Ger te bilden ein Piconet z
86. se Technologien Lernheft 10 einen Mindestabstand zwischen den Antennen voraus nur dann kann Spatial Multiplexing funktionieren Bei kleinen Ger ten allerdings ist dieser Abstand nicht immer realisierbar Mit IEEE 802 11n ist es m glich mehrere 10 20 oder 40 MHz breite Kan le innerhalb des freigegebenen Frequenzbandes bei 2 4 und 5 GHz zu nutzen Pro 40 MHz Kanal sind rein rechnerisch 150 MBit s m glich Mit zwei parallel betriebenen Datenstr men Spatial Multiplexing erreicht man theoretisch 300 MBit s Die Hersteller geben als technische Eigenschaft ihrer Produkte immer die theoretische Daten bertragungsrate an viel realistischer sind allerdings bei den meisten Ger ten nur 40 davon oder sogar weniger In der Praxis wird so wie es auch bei allen anderen bertragungstechniken im Netzwerk der Fall ist die theoretische Brutto Ubertragungsrate bei Weitem nicht erreicht Je nach Qualit t Sendest rke der Antennen Signald mpfung durch St rsender auftretender Reflexion oder Beugung Hindernissen zwischen Sender und Empf nger erreicht man tats chlich eine erheblich geringere Daten bertragungsrate Zus tzlicher Performanceverlust entsteht durch den Overhead der etwa Verwaltungsdaten Quittierungspakete Acknowledges Verschl sselungsinformationen umfasst sowie durch etwaige Kollisionen Um eine bertragungsrate von 600 MBit s brutto zu erreichen m ssen vier r umlich g
87. tenaustausch zwischen Handys Laptops oder pers nlichen Organizern PDAs verwendet Bluetooth Ger te sind untereinander ber das Service Discovery Protocol verbunden Das Service Discovery Protocol SDP geh rt zu den Bluetooth Kernprotokollen Das Protokoll dient der Erkennung der Bluetooth f higen Ger te untereinander damit diese miteinander kommunizieren k nnen ber dieses Protokoll werden die Dienstinformationen der einzelnen Ger te ermittelt Mit diesen werden die Verbindungen zwischen den Bluetooth Ger ten eingerichtet und alle f r die Daten bertragung relevanten Informationen bermittelt In einem Bluetooth Netzwerk gibt es keine speziellen Verteiler oder Steuerger te diese Funktion wird von den Endger ten selbst bernommen Auch hardware bzw ausstattungstechnisch gibt es nicht viel zu beachten die beteiligten Ger te m ssen lediglich einen Bluetooth Chip besitzen Bei vielen Ger ten ist dieser fest auf der Hauptplatine verl tet integriert Die gegenw rtig auf dem europ ischen Markt befindliche bzw unmittelbar vor der Einf hrung stehende Palette von Bluetooth Produkten ist enorm gro Bluetooth Module sind oft schon ab Werk in Ger ten wie Notebooks Kameras _ _Computerperipherie Mobiltelefonen _ Freisprecheinrichtungen f r Mobiltelefone Headsets Palmtops usw integriert Bluetooth F higkeit l sst sich auch nachr sten beispielsweise durch unter
88. tzen Die Nachteile von Bluetooth gegen ber Wireless LAN sind geringe Datenrate und geringe Reichweite Die Datenrate von Bluetooth eignet sich eher f r Anwendungen mit seltenem Datenaustausch in meist kleinem Umfang So bildet Bluetooth keine Konkurrenz zu Wireless LANs Die wesentlichen Bluetooth Applikationen bestehen aus unternehmenseigenen Anwendungen wie Messaging Knowledge Management Datenbankabfragen sowie Zugang zum Internet 54 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Besonders kleine Ger te profitieren von der geringen Gr e und dem moderaten Stromverbrauch der Bluetooth Chips Dagegen kommt WLAN immer dort zum Einsatz wo Sie bislang ein fest verkabeltes Netzwerk ben tigten F r ein WLAN sprechen besonders das h here Tempo und die bessere Reichweite W hrend der Entwicklung des WLAN Standards IEEE 802 11 und der von Bluetooth haben sich viele Gemeinsamkeiten herausgestellt Beide Funkstandards bertragen im Frequenzband 2 4 GHz WLAN nutzt mittlerweise auch den 5 OH Bereich Bluetooth 3 0 verwendet WLAN Verbindungen und sollen unterschiedliche Ger te ber Funk miteinander verbinden Beide Standards zeichnen sich durch unterschiedliche St rken und _ Ger teunterst tzung aus Bluetooth ist mit geringen Hardwarekosten niedrigem Stromverbrauch und Echtzeitf higkeit in den Bereichen Sprach bertragung Audio Video L sungen und _ Adhoc Verbindungen zwische
89. uenzsprungverfahren Frequenzhopping bis zu einem gewissen Grad kompensiert werden Bei einer Bluetooth Verbindung wird das Frequenzband durch das Frequenzsprungverfahren wesentlich effektiver genutzt als bei WLAN Vernetzung Erkennt ein Ger t im Laufe der Kommunikation eine St rung dann sendet es einen bestimmten Pseudocode so dass die beiden Stationen die Sendefrequenz wechseln oder es startet einen weiteren bertragungsversuch 47 Zur SCO Verbindung siehe etwa http telecom htwm de bluetooth bluetooth physikal htm 48 Drahtlose Technologien Lernheft 10 Damit Sender und Empf nger zur gleichen Zeit auf den selben Kanal umschalten wird ein Hop Key verwendet Seit der Bluetooth Version 1 2 ist es m glich dass einzelne ausgelastete Kan le durch das adaptive Frequenz Hopping in der Sprungsequenz nicht ber cksichtigt werden Mit Hilfe des Frequenzsprungverfahrens und des adaptiven Frequenz Hopping wird die Empfindlichkeit gegen ber St rungen deutlich reduziert Bluetooth eignet sich damit vor allem f r Applikationen die durch eine zyklische und echtzeitf hige bertragung von wenigen Steuersignalen in einer st ranf lligen Umgebung ber eine geringe Entfernung gekennzeichnet sind Innerhalb des ISM Bereiches verwenden verschiedene Regionen bzw L nder verschiedene individuelle Frequenzbereiche Region Frequenz in GHz Nutzbare Kan le USA 2 4002 2 4835 79 Europa 2 4002 2

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