IEEE 802.11

IEEE 802.11 (auch: Wireless LAN, WLAN) bezeichnet einen Industriestandard für drahtlose Netzwerkkommunikation. Herausgeber ist das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

Die erste Version des Standards wurde 1997 verabschiedet. Sie spezifiziert den Mediumzugriff (MAC-Layer) und die physikalische Schicht (vgl. OSI-Modell) für drahtlose lokale Netzwerke. Für die physikalische Schicht sind zwei Spreizspektrumverfahren (Übertragung per Radiowellen) und ein Verfahren zur Datenübertragung per Infrarotlicht spezifiziert, wobei eine Übertragungsrate von bis zu 2 MBit/s (brutto) vorgesehen ist. Zur Datenübertragung per Radiowellen wird das lizenzfreie ISM-Band bei 2,4 GHz verwendet. Die Kommunikation zwischen zwei Teilnehmern kann direkt im so genannten Ad-hoc-Modus erfolgen oder im Infrastruktur-Modus mit Hilfe einer Basisstation (Access-Point).

1999 folgten zwei Erweiterungen: 802.11a spezifiziert eine weitere Variante der physikalischen Schicht, die im 5-GHz-Band arbeitet und Übertragungsraten bis zu 54 MBit/s ermöglicht. 802.11b ist ebenfalls eine alternative Spezifikation der physikalischen Schicht, die mit dem bisher genutzten 2,4-GHz-Band auskommt und Übertragungsraten bis zu 11 MBit/s ermöglicht. Als möglicher Nachfolger ist IEEE 802.16 alias Wimax in Planung.

Dadurch, dass das 2,4-GHz-Band in den meisten Ländern lizenzfrei genutzt werden darf, haben Produkte nach dem Standard 802.11b eine weite Verbreitung gefunden. Dieser Standard wird bei der Firma Apple unter dem Namen "AirPort" geführt. Produkte, die standardkonform arbeiten und die Interoperabilität mit Produkten anderer Hersteller gewährleisten, können von der Wi-Fi Alliance zertifiziert werden.

Der Standard 802.11 und seine Erweiterungen

802.11 ist eine Normen-Familie für WLANs. Am 25. Juni 2004 waren 4 Normen verabschiedet: 802.11, 802.11a, 802.11b und 802.11g. Zur Verabschiedung vorgesehen noch für 2004 sind 802.11e und 802.11i.

• 802.11 ursprünglicher Standard, 1997 verabschiedet
• • Datentransfer: brutto 1 oder 2 MBit/s
  • Frequenzband 2,400 bis 2,485 GHz (lizenzfrei)
  • Akzeptanz: veraltet, nicht mehr breit genutzt

• 802.11a Erweiterung der physischen Schicht, 1999
• • Datentransfer: brutto 54 Mbit/s
  • Frequenzband 5-GHz (in Deutschland nicht lizenzfrei)
  • Akzeptanz: nicht verbreitet

• 802.11b Erweiterung der physischen Schicht, 1999
• • Datentransfer: brutto 11 MBit/s (netto 50%)
  • Frequenzband 2,400 bis 2,485 GHz (lizenzfrei)
  • Akzeptanz: aktuell der am stärksten verbreitete Standard

• 802.11g Erweiterung der physikalischen Schicht
• • Datentransfer: brutto 54 MBit/s
  • Frequenzband: 2,400 bis 2,485 GHz (lizenzfrei)
  • Akzeptanz: leichte Verbreitung

Zusätzliche Erweiterungen von 802.11:

• 802.11c MAC-Layer-Bridging gemäß 802.1d
• 802.11d Anpassung an die regulatorischen Bestimmungen verschiedener Länder
• 802.11e Unterstützung von Quality-of-Service
• 802.11f Interoperabilität zwischen Basisstationen
• 802.11h Reichweitenanpassung, Indoor- und Outdoor-Kanäle (im 5-GHz-Band)

  TPC/DFS

• 802.11i Erweiterungen bezüglich Sicherheit und Authentifizierung

Neben diesen Erweiterungen gibt es eine proprietäre Erweiterung, die 22 MBit/s im 2,4-GHz-Band ermöglicht (PBCC). Diese Erweiterung wird auch als "802.11b+" bezeichnet, ist aber kein offizieller IEEE-Standard.

Sendeleistungen:

2,4Ghz: 100 mW

5Ghz: 60 mW, mit TPC/DFS 200 mW (indoor, ab 802.11h). In Europa ist TPC/DFS vorgeschrieben.

Kompatibilitäten:

802.11b und 802.11g sind zueinander kompatibel, jedoch verfällt das 802.11g-Gerät dann in einen Kompatibilitätsmodus, der die effektive Geschwindigkeit auf ca. 10-15MBits/sec reduziert.

802.11a und 802.11h sind zueinander kompatibel, keine Einschränkungen.

Medienzugriff

Um einen gemeinsamen Zugriff von mehreren Geräten auf das Medium zu ermöglichen wird innerhalb des 802.11-Standards der CSMA/CA-Mechanismus benutzt.

Da bei drahtloser Kommunikation eine höhere Fehlerrate auftritt, existiert bei 802.11 ein eigener Mechanismus zu Übertragungswiederholung. Bei einer korrekten Übertragung bestätigt der Empfänger die Datenübertragung, bei einer fehlerhaften Übertragung müssen die Daten erneut gesendet werden.

Die einzelnen Netze werden über ihre Netzwerknamen (ESSID) identifiziert.

Vorteile/Nachteile der Frequenzen:

2,4GHz Vorteile

• kostenloses Frequenzband, daher geringere Gerätekosten. In Folge höhere Verbreitung
• etwas höhere Reichweite, da längere Wellenlänge

2,4GHz Nachteile

• Frequenz muß mit anderen Geräten geteilt werden (Mikrowellenherde, Babyphones, ect), dadurch Störungen
• effektiv nur 3 brauchbare (d.h. nicht überlappende) Kanäle
• geringere Datenübertragung, da langsamere Frequenz

5 GHz Vorteile

• bessere Verbindungsqualität (subjektiv); weniger Verbindungsabbrüche
• schnellere Datenübertragung, da schnellere Frequenz
• in Deutschland 19 (bei RegTP Zulassung) nicht überlappende Kanäle

5 GHz Nachteile

• höhere Kosten
• geringere Verbreitung
• etwas weniger Reichweite

Bestandteile/Erweiterungen

• TPC (Transmit Power Control) reduziert ähnlich wie bei Mobiltelefonen die Sendeleistung abhängig von der Notwendigkeit (guter Kontakt zwischen den Geräten = geringerer Sendeleistung)
• DFS (Dynamic Frequency Selection) es wird selbständig die beste Fequenz gewählt

Andere Standards im Nahbereich

Weitere Standards zur Datenübertragung im Nahbereich sind HiperLAN/2, HomeRF und Bluetooth. Von diesen drei Standards hat aber nur Bluetooth praktische Bedeutung erlangt.

Weblinks

• IEEE 802.11 Working Group
• Wi-Fi Alliance
• studentische Ausarbeitung zum Thema
• WLAN Standards und Alternativen

Siehe auch

Wireless LAN