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Die Kommunikationstechnik-Fibel

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Die Kommunikationstechnik-Fibel ist sehr informativ und verständlich. Genau das habe ich schon seit langem gesucht. Endlich mal ein Buch, das kurz und bündig die moderne Informationstechnik beleuchtet.

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IEEE 802.11b / WLAN mit 11 MBit

IEEE 802.11b ist ein Standard für ein Wireless LAN mit einer Übertragungsrate von maximal 11 MBit/s aus dem Jahr 1999. Der Standard benützt das 2,4-GHz-Frequenzband, wofür keine langwierigen Zulassungen notwendig sind. Die WLAN-Geräte dieses Standards haben sich sehr schnell, auch wegen des günstigen Preises, durchgesetzt.
Die tatsächliche Transferrate beträgt in der Praxis maximal 5 MBit/s. Je nach Umgebungsbedingungen und dem Abstand zwischen den Stationen reduziert sich die Übertragungsrate erheblich.
Die Reichweite in Gebäuden beträgt in Abhängigkeit des Baustoffs für Wände und Decken um die 20 bis 30 Meter.

Hinweis: WLAN-Geräte, die dem Standard IEEE 802.11b entsprechen, sind veraltet. Man sollte sie nicht mehr verwenden. Der Hauptgrund ist die mangelhafte Verschlüsselung. Zudem geht der Datendurchsatz zurück, wenn ein 802.11b-Gerät sich an einem 802.11g- oder 802.11n-Access-Point anmeldet. Der Kompatibilitätsmodus geht auf Kosten der Geschwindigkeit. Auch für die anderen Geräte.

Vergleich: IEEE 802.11 / IEEE 802.11b / IEEE 802.11g / IEEE 802.11a/h/j / IEEE 802.11n

  IEEE 802.11 IEEE 802.11b IEEE 802.11g IEEE 802.11a/h/j IEEE 802.11n
Datenübertragungsrate (Brutto) 1 - 2 MBit/s 5,5 - 11 MBit/s 6 - 54 MBit/s 6 - 54 MBit/s 150 - 600 MBit/s
Datenübertragungsrate (Netto) max. 1 MBit/s max. 5 MBit/s max. 22 MBit/s max. 22 MBit/s 40 -200 MBit/s
Frequenzband 2,4 - 2,4835 GHz 5,15 GHz - 5,35 GHz
5,47 GHz - 5,735 GHz (Europa)
2,4 - 2,4835 GHz
5,15 GHz - 5,35 GHz
5,47 GHz - 5,735 GHz (Europa)
Frequenzspektrum 83,5 MHz 455 MHz (Europa) 83,5 MHz + 455 MHz (Europa)
Modulationsverfahren FHSS DSSS DSSS/OFDM OFDM  
Reichweite (innen) typisch 20 m
Reichweite (außen) bis 100 m bis 2 km bis 100 m
Sendeleistung, maximal 100 mW 200 mW
1 W (Europa)
 

Kanal-Verteilung

Kanal-Verteilung bei einem WLAN mit IEEE 802.11b

DSSS fasst die insgesamt 79 schmalbandigen Kanäle im 2,4-GHz-Band in mehrere breitbandige Kanäle zusammen. In Europa gibt es 13, in den USA 11 und in Japan 14 Kanäle. Allerdings lassen sich von den 11 Kanälen (USA) nur 3 Kanäle und von den 13 Kanälen (Europa) nu r4 Kanäle ohne Überlappung nutzen.

Signalübertragung

DSSS - Bandspreizverfahren
Zur Übertragung des Funksignals wird es auf die Spreizbandbreite gespreizt (Modulo-2-Multiplikation). Die Spreizung erfolgt mit einem Störcode, dem Pseudo-Noise-Code, der vor der Signalübertragung ausgehandelt wird. Dazu wird dem Originalsignal mehrere Bits, die sogenannten Chips, aufmoduliert und anschließend mit dem Trägersignal multipliziert. Das Signal wird auf die Gesamtbandbreite gespreizt und verschwindet im Rauschen.
DSSS - Spreizbandverfahren
Der Empfänger kehrt diesen Prozess um. Er multipliziert das empfangene Signal mit den Spreizsignalen (Pseudo-Noise-Code). Diesen Vorgang nennt man Entspreizung. Anschließend werden durch einen Tiefpassfilter die unerwünschten schmalbandigen Störungen herausgefiltert. Das ursprüngliche Signal bleibt übrig.

Übertragungsgeschwindigkeit

Datenrate Verfahren Modulation Bit/Symbol Code-Länge Symbolrate
1 MBit/s FHSS 2GFSK 1 - 1 MSymbol/s
2 MBit/s FHSS 4GFSK 2 - 1 MSymbol/s
1 MBit/s DSSS DBPSK 1 11 Bit 1 MSymbol/s
2 MBit/s DSSS DQPSK 2 11 Bit 1 MSymbol/s
5,5 MBit/s DSSS DQPSK 4 8 Bit 1,375 MSymbol/s
11 MBit/s DSSS DQPSK 8 8 Bit 1,375 MSymbol/s

802.11b+ (PBCC)

Der Chip-Hersteller Texas Instruments hat einen Chip entwickelt, der nach dem WLAN-Standard IEEE 802.11b arbeitet, aber doppelt, dreimal oder viermal so schnell Daten übertragen kann (22 MBit / 33 MBit / 44 MBit). Das Verfahren ist auch unter der Bezeichnung PBCC bekannt.
Allerdings hat sich diese Technik nicht durchsetzen, weil sie durch IEEE 802.11g mit 54 MBit/s überflüssig wurde. Außerdem ist 802.11b+ kein offizieller IEEE-Standard.
Die Technik dahinter ist ganz einfach. Anstatt nur eines 11b-Kanals, wird gleichzeitig auf zwei oder mehr Kanälen gesendet, was eben zu dieser Verdoppelung der Übertragungsgeschwindigkeit führt. Dieser relativ billig Trick vergrößert natürlich auch den Bandbreitenbedarf im Frequenzspektrum. Auch müssen zwingend alle Stationen mit den gleichen WLAN-Adaptern ausgestattet sein. Kommt ein WLAN-Adapter ohne 802.11b+ dazu, schalten alle Station auf das langsamere 802.11b (ohne +) zurück.

Nachfolger von IEEE 802.11b

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