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WLAN-Topologie

Eine WLAN-Topologie besteht im wesentlichen aus den drahtlosen Netzteilnehmern, die als WLAN-Clients bezeichnet werden und mindestens einer WLAN-Basisstation, die als Wireless Access Point (WAP) oder einfache nur Access Point (AP) bezeichnet wird. Ein Access Point ist innerhalb eines WLANs das einzige aktive Schicht-2-Element. Vergleichbar mit einer Bridge verbindet der Access Point zwei Netzwerke mit unterschiedlichen physikalischen Schichten. Bspw. das Wireless LAN mit dem drahtgebundenen Ethernet.

Im Folgenden sind verschiedene Topologien beschrieben, wie sie in Kombination mit Wireless LAN nach IEEE 802.11 vorkommen.

IBSS - Independent Basic Service Set (Ad-hoc)

Topologie: Independent Basic Service Set(IBSS)
Schon mit zwei drahtlosen Hosts lässt sich ein einfaches Wireless LAN aufbauen. Diese Topologie bezeichnet man auch als Ad-hoc-Netzwerk. Der WLAN-Standard sieht die Bezeichnung Independent Basic Service Set (IBSS) vor. Bei der Einrichtung sind keine weiteren aktiven Elemente erforderlich. Die Hosts kommunizieren direkt über ihre WLAN-Adapter. Solange sich die Hosts gegenseitig in Reichweite befinden, ist eine Kommunikation zwischen den Hosts möglich.
Der IBSS-Modus wurde nur sehr grob spezifiziert. Deshalb gibt es auch heute noch Probleme, wenn WLAN-Geräte unterschiedlicher Hersteller ad-hoc miteinander verbunden werden sollen. Außerdem ist eine sichere Verschlüsselung im IBSS-Modus nicht möglich.
Diese Art der Vernetzung ist für ein WLAN mit IEEE 802.11 eher unüblich. Eine Ad-hoc-Vernetzung ist mit Bluetooth einfacher und sicherer realisierbar.

BSS - Basic Service Set

Topologie: Basic Service Set(BSS)
Das Basic Service Set (BSS) ist der typische Betrieb eines WLANs. Hier bildet der Wireless Access Point den Übergang vom drahtgebundenen ins drahtlose Netzwerk. Er stellt innerhalb einer Funkzelle den Zugriff auf das drahtgebundene Netzwerk und umgekehrt her. Der Access Point übernimmt dabei die Aufgabe einer Bridge. Er erlaubt es sogar, Protokolle, die das WLAN unnötig überlasten würden, herauszufiltern.
Der Access Point versorgt eine Funkzelle (räumliche Ausbreitung der Funksignale), in der er eine festgelegte Übertragungsrate garantiert. Alle Funkteilnehmer müssen sich jedoch diese Übertragungsrate teilen.
Die Übertragungsrate in einem WLAN ist stark von der Lage und Ausrichtung aller Geräte und der Umgebung abhängig. Hier spielen schwankende Einflüsse, wie die Feuchtigkeit in der Luft und der Bausubstanz eine große Rolle. Einen Access Point stellt man möglichst so auf, dass keine Wände oder andere Hindernisse zwischen Access Point und den WLAN-Clients liegen. Die Aufstellhöhe spielt dabei keine Rolle.
Einzelne WLAN-Netze werden über ihre ESSID (Extended Service Set Identifier) bzw. SSID (Service Set Identifier) identifiziert.
Funkzellen, die zusätzlich QoS unterstützen werden als QBSS bezeichnet.

ESS - Extended Service Set / IEEE 802.11c / Wireless Bridging

IEEE 802.11c / Wireless Bridging
Wenn mehrere Access Points in Form von zwei oder mehreren Basic Service Sets (BSS-A und BSS-B) zueinander eine Funkverbindung herstellen, dann nennt sich das Extended Service Set (ESS).
Diese Topologie sieht vor, dass man die Reichweite eines kabelgebundenen Netzwerks erhöht. Bei einer Infrastruktur auf Basis von 10Base-T/100Base-TX dürfen die einzelnen Kabelsegmente eine Maximallänge von 100 Metern haben. Mit Wireless LAN besteht die Möglichkeit, Bereiche zu verbinden, die mit der herkömmlichen Verkabelung nicht erreicht werden können.
Die Reichweite im Freien liegt bei guten Bedingungen zwischen 100 und 300 Metern. Reicht das nicht aus, so lässt sich mit zwei gerichteten Antennen einige Kilometer überbrücken. Und das gebühren- und genehmigungsfrei. Auch über Grundstücksgrenzen hinweg.

IEEE 802.11c ist der Standard zur drahtlosen Kopplung zweier Netzwerk-Topologien über WLAN. Das Bridging erfolgt mit zwei Access Points. Hierbei handelt es sich dann um eine dedizierte Funkverbindung. Die Identifikation der Gegenstelle erfolgt über die MAC-Adresse. Anmeldeversuche gewöhnlicher drahtloser Endgeräte werden verweigert.
Die Norm 802.11c ist für die breite Masse ohne Bedeutung. Es handelt sich lediglich um eine Veränderung der Norm 802.1d (MAC-Layer-Bridging) zwecks Koppelung mit 802.11-Datenframe (auf der Sicherungsschicht).
Zwei APs, die mit 802.11c arbeiten ersetzen mit der Funkverbindung eine Kabel-Verbindung.

WDS - Wireless Distribution System (WLAN-Repeater)

WDS, neben Wireless Distribution System auch Wireless Distributed System genannt, bezeichnet die drahtlose Verbindung mehrerer Wireless Access Points untereinander. Es handelt sich dabei um die Funktion eines WLAN-Repeaters innerhalb eines WLAN-Netzwerks.

WDS - Wireless Distribution System

Ein als WDS konfigurierter Access Point ist eine WLAN-Basisstation, die schwache Funksignale empfängt, neu aufbereitet und verstärkt wieder abstrahlt. WLAN-Repeater vergrößern im Prinzip die Reichweite einer einzelnen Basisstation, die sie über ihre Hardware-Adresse (MAC) identifizieren. Bei der Repeater-Funktion handelt es sich praktisch um eine Funkverlängerung. Der WLAN-Repeater verteilt dabei die Datenpakete per Broadcast an alle WLAN-Teilnehmer und erzeugen damit eine Datenflut im WLAN.
Da Access Point und Repeater die gleiche SSID haben, können sich die WLAN-Clients wahlweise mit dem Repeater oder dem Access Point verbinden. Je nach dem welches Funksignal stärker ist.

Aufgaben und Übungen mit dem Raspberry Pi

Übersicht: WLAN-Technik

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