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. Im Außenbereich lassen sich Reichweiten bei Sichtkontakt bis 100 m oder mehr erreichen.
Hinweis: WLAN-Geräte, die dem Standard IEEE 802.11b entsprechen, sind veraltet. Man sollte sie nicht mehr verwenden. Zum Einen bieten sie keine ausreichende Verschlüsselung. Zum anderen 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 - 300 MBit/s |
| Datenübertragungsrate (Netto) | max. 1 MBit/s | max. 5 MBit/s | max. 22 MBit/s | max. 22 MBit/s | 100 - 120 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) |
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| Frequenzspektrum | 83,5 MHz | 455 MHz (Europa) | 83,5 MHz + 455 MHz (Europa) | ||
| Modulationsverfahren | FHSS | DSSS | DSSS/OFDM | OFDM | |
| Reichweite (innen) | bis 40 m | ||||
| Reichweite (außen) | bis 100 m | bis 2 km | |||
| Sendeleistung, maximal | 100 mW | 200 mW 1 W (Europa) |
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DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum
DSSS fasst die 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. Diese Kanäle sind allerdings eng aneinander gereiht und überlappen sich.
| Kanal | Trägerfrequenz | Frequenzbereich | DE | ES | FR | US | JP |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2412 MHz | 2399,5 MHz - 2424,5 MHz | × | × | × | ||
| 2 | 2417 MHz | 2404,5 MHz - 2429,5 MHz | × | × | × | ||
| 3 | 2422 MHz | 2409,5 MHz - 2434,5 MHz | × | × | × | ||
| 4 | 2427 MHz | 2414,5 MHz - 2439,5 MHz | × | × | × | ||
| 5 | 2432 MHz | 2419,5 MHz - 2444,5 MHz | × | × | × | ||
| 6 | 2437 MHz | 2424,5 MHz - 2449,5 MHz | × | × | × | ||
| 7 | 2442 MHz | 2429,5 MHz - 2454,5 MHz | × | × | × | ||
| 8 | 2447 MHz | 2434,5 MHz - 2459,5 MHz | × | × | × | ||
| 9 | 2452 MHz | 2439,5 MHz - 2464,5 MHz | × | × | × | ||
| 10 | 2457 MHz | 2444,5 MHz - 2469,5 MHz | × | × | × | × | × |
| 11 | 2462 MHz | 2449,5 MHz - 2474,5 MHz | × | × | × | × | × |
| 12 | 2467 MHz | 2454,5 MHz - 2479,5 MHz | × | × | × | ||
| 13 | 2472 MHz | 2459,5 MHz - 2484,5 MHz | × | × | × | ||
| 14 | 2477 MHz | 2464,5 MHz - 2489,5 MHz | × |
DE = Deutschland / ES = Spanien / FR = Frankreich / US = USA / JP = Japan
Kanalaufteilung
Insgesamt lassen sich von den 13 Kanälen (Europa) nur jeweils 3 Kanäle ohne Überlappung nutzen. Denn die 11 MBit/s von IEEE 802.11b stehen nur in diesen 3 Kanälen zur Verfügung. Das bedeutet auch, jedes Endgerät muss sich die Übertragungsleistung auf dem selben Kanal mit den anderen Endgeräten teilen (Shared Medium).
Bei der Konfiguration eines oder mehrerer Access Points muss darauf geachtet werden, dass die Kanäle nicht zu dicht beieinander liegen. Eventuell sollte noch sichergestellt werden, welche Kanäle in der Nachbarschaft genutzt werden, um eine ungewollte Überlappung zu vermeiden. Überlappungen führen zu einer geringeren Übertragungsrate. Es wird empfohlen mindestens 5 Kanäle als Abstand zueinander einzuhalten. Um die Kanäle angrenzender WLANs herauszufinden wird ein WLAN-Sniffer benötigt, der in der Regel mit jedem WLAN-Adapter zusammenarbeitet. Manchmal liegt dem WLAN-Treiber auch ein Tool zur Anzeige benachbarter WLANs bei.
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Optimale Kanalbelegung für USA |
|---|---|
| Optimale Kanalbelegung für Deutschland |
Um mehrere Access Points optimal nebeneinander betreiben zu können, ordnet man die Kanäle nach der 5er- bzw. 6er-Regel an. Die 5er-Regel verwendet die Kanäle 1, 6, 11. Die 6er-Regel verwendet die Kanäle 1, 7, 13. Damit überschneiden sich die Frequenzbereiche der Kanäle nicht und Verbindungsprobleme bleiben, aufgrund ungünstiger Kanalaufteilung, aus. Nur wenn die Access Points über 30 Meter auseinanderstehen, darf sich die Kanalauswahl überschneiden.
Signalübertragung
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.
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.
Übersicht: Datenrate und Modulationsverfahren
| 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.
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