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IEEE 802.11a / IEEE 802.11h / IEEE 802.11j

IEEE 802.11a ist eine Spezifikation für Wireless LAN aus dem Jahr 1999 mit einer theoretischen Übertragungsgeschwindigkeit von 54 MBit/s. Das ist 5 mal schneller, als IEEE 802.11b mit maximal 11 MBit/s. IEEE 802.11a gilt als Alternative zu IEEE 802.11g, das ebenso 54 MBit/s übertragen kann.
Der Grund für die parallele Entwicklung von 802.11a und 802.11g, liegt in der hohen Auslastung des 2,4-GHz-Bandes, in dem IEEE 802.11b und 802.11g funken. Drahtlose Fernbedienungen, AV-Brücken, Fernsteuerungen und viele private WLANs teilen sich die begrenzte Bandbreite im 2,4-GHz-Frequenzbereich. Mit IEEE 802.11a kann man mit einem WLAN auf das kaum genutzte 5-GHz-Band ausweichen. Allerdings ist dort, wegen der höheren Dämpfung, die Reichweite und damit der Datendurchsatz geringer. Doch die geringere Auslastung kompensiert das wieder.

Während in den USA die Spezifikation IEEE 802.11a gilt, gibt es für Europa und Japan die Spezifikationen IEEE 802.11h und IEEE 802.11j, die jeweils die nationale Begebenheiten berücksichtigen.

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

  IEEE 802.11 IEEE 802.11b IEEE 802.11g IEEE 802.11a/h/j
Datenübertragungsrate (Brutto) 1 - 2 MBit/s 5,5 - 11 MBit/s 6 - 54 MBit/s 6 - 54 MBit/s
Datenübertragungsrate (Netto) 1 MBit/s 5 MBit/s 2 - 16 MBit/s bis 32 MBit/s
Frequenzband 2,4 - 2,4835 GHz 5,15 GHz - 5,35 GHz
5,47 GHz - 5,725 GHz (Europa)
Frequenzspektrum 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 bis 1 W (Europa)

Aufteilung und Nutzungserlaubnis des Frequenzbandes

IEEE 802.11a benutzt das 5-GHz-Frequenzband. Allerdings ist dieses Frequenzspektrum weltweit nicht einheitlich geregelt, wodurch sich Unterschiede bei der Nutzung der Frequenzbereiche ergeben. Dazu kommen auch unterschiedliche Sendeleistungen, was auch zu unterschiedlichen Reichweiten führt. In Europa (EU) darf im 5-GHz-Band mit WLAN mit maximal 200 mW Abstrahlleistung gefunkt werden (Ausnahme mit maximal 1 W in Großbritannien).
5 GHz Frequenzband
In den USA werden 3 Frequenzbänder mit jeweils 100 MHz benutzt. Effektiv stehen 12 jeweils 20 MHz breite Kanäle zur Verfügung. In Europa stehen 8 Kanäle im unteren Frequenzbereich und weitere 11 Kanäle im oberen Frequenzbereich zur Verfügung. Insgesamt gibt es in Europa 19 Kanäle für 802.11a. Insgesamt ist das Frequenzspektrum in Europa 200 MHz groß (in Großbritannien sogar 455 MHz).

Kanalaufteilung des 5-GHz-Bandes

Kanal Träger-Frequenz IEEE 802.11a (USA) IEEE 802.11h (EU) IEEE 802.11j (Japan)
36 5,180 GHz ja ja ja
40 5,200 GHz ja ja ja
44 5,220 GHz ja ja ja
48 5,240 GHz ja ja ja
52 5,260 GHz ja ja nein
56 5,280 GHz ja ja nein
60 5,300 GHz ja ja nein
64 5,320 GHz ja ja nein
100 5,500 GHz nein ja nein
104 5,520 GHz nein ja nein
108 5,540 GHz nein ja nein
112 5,560 GHz nein ja nein
116 5,580 GHz nein ja nein
120 5,600 GHz nein ja nein
124 5,620 GHz nein ja nein
128 5,600 GHz nein ja nein
132 5,660 GHz nein ja nein
136 5,680 GHz nein ja nein
140 5,700 GHz nein ja nein
147 5,735 GHz ja nein nein
151 5,755 GHz ja nein nein
155 5,775 GHz ja nein nein
167 5,835 GHz ja nein nein

Übertragungstechnik

20-MHz-Kanal-Aufteilung
Die hohe Datenrate von 54 MBit/s wird dadurch erreicht, dass mehrere Subträger mit geringem Datendurchsatz zu einen Hochgeschwindigkeitskanal innerhalb von 20 MHz kombiniert werden. Jeder 20-MHz-Kanal wird in 64-Sub-Träger aufgeteilt. Davon dienen 52 Kanäle zur Datenübertragung. Die anderen 12 Kanäle bleiben ungenutzt und dienen lediglich als Schutzabstand zu den anderen 20-MHz-Kanälen. Innerhalb der 52-Sub-Träger werden 48 zur Datenübertragung genutzt und die anderen 4 zur Übertragung von Signalen, die für die Phasensynchronisation gebraucht werden.
Es werden mehrere Modulationsverfahren und Kodierungsmechanismen unterstützt. Insgesamt sind 4 Modulationsverfahren möglich:

802.11a passt die Modulation an die aktuelle Qualität jedes einzelnen Subträgers an. Das Frequenzspektrum wird also effektiv ausgenutzt. In Abhängigkeit des verwendeten Modulations- und Kodierungsverfahrens ergeben sich unterschiedliche Datenraten.

Datenrate Modulation Bits/Subcarrier Bits/OFDM-Symbol FEC/Kodierrate Datenbits/OFDM-Symbol
6 MBit/s BPSK 1 48 1/2 24
9 MBit/s BPSK 1 48 3/4 36
12 MBit/s QPSK 2 96 1/2 48
18 MBit/s QPSK 2 96 3/4 72
24 MBit/s 16-QAM 4 192 1/2 96
36 MBit/s 16-QAM 4 192 3/4 144
48 MBit/s 64-QAM 6 288 2/3 192
54 MBit/s 64-QAM 6 288 3/4 216

IEEE 802.11h

Am 13. November 2002 hat die RegTP in Deutschland für lokale Funknetze (Wireless Local Area Networks) den Frequenzen in den Bereichen 5150 MHz - 5350 MHz (innerhalb von Gebäuden) und 5470 MHz - 5725 MHz (innerhalb und außerhalb von Gebäuden) eine Allgemeinzuteilung erteilt.
Diese Frequenzbereiche sind nicht nur für die Nutzung von IEEE 802.11a gedacht. Hier dürfen auch andere Funksysteme arbeiten. Diese Technologie-Neutralität soll es den Herstellern ermöglichen, flexible und innovative Lösungen im Markt zu platzieren und somit eine hohe Akzeptanz beim Verbraucher zu erzielen.

Um auch in Europa die Nutzung der Spezifikation IEEE 802.11a möglich zu machen, wurden diesem Standard mit IEEE 802.11h zwei Zusätze integriert:

Die Kombination beider Verfahren erlaubt es den Netzelementen, die Kanäle mit der besten Verfügbarkeit zu ermitteln und eine möglichst kleine Sendeleistung zu verwenden. Der Benutzer bekommt immer die Sendeleistung, die für die augenblickliche Entfernung zum Access Point benötigt wird. Die Übertragungsleistung wird von TPC auf ein Minimum beschränkt.
Die WLAN-Basisstationen müssen ihren Funkkanal beobachten und wechseln, wenn sie Nicht-WLAN-Signale feststellen. Dahinter steckt DFS (Dynamic Frequency Selection). Es dient dem Schutz anderer Systeme, wie beispielsweise Flughafenradar.

Übersicht: WLAN-Techniken

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