{"id":4758,"date":"2019-04-08T12:33:48","date_gmt":"2019-04-08T10:33:48","guid":{"rendered":"https:\/\/dev.wi-lex.de\/index.php\/wireless-network\/"},"modified":"2022-03-28T13:58:22","modified_gmt":"2022-03-28T11:58:22","slug":"wireless-network","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/wi-lex.de\/lexikon\/technologische-und-methodische-grundlagen\/rechnernetze-und-kommunikationssysteme\/wireless-network\/","title":{"rendered":"Wireless Network"},"content":{"rendered":"

Die physikalisch-technischen Besonderheiten der drahtlosen gegen\u00fcber den leitungsgebundenen \u00dcbertragungsmedien f\u00fchren zu spezifischen Protokollmechanismen, Systemgestaltungen und Anwendungsweisen, die sich in den wichtigsten Standards f\u00fcr drahtlose Rechnernetze im Nahbereich (W-PAN), Lokalbereich (W-LAN) sowie im Regional- und Weitverkehrsbereich (W-MAN, W-WAN) wiederspiegeln.<\/em><\/p>\n

Eigenschaften und Potenziale<\/h3>\n

Wireless Networks, zu Deutsch drahtlose Netze, Funk- oder Freiraum-Netze, sind Rechnernetze<\/a>, die drahtlose \u00dcbertragungsmedien verwenden. Verglichen mit der leitungsgebundenen Signal\u00fcbertragung in Festnetzen kommt es bei der drahtlosen Signal\u00fcbertragung (Freiraum\u00fcbertragung) wegen der r\u00e4umlich verlaufenden und unabgeschirmten elektromagnetischen Wellenausbreitung zu st\u00e4rkeren Signald\u00e4mpfungungsverlusten und weiteren St\u00f6rungseinfl\u00fcssen wie Reflektion, Brechung, \u00dcberlagerung mit fremden \u00dcbertragungssignalen und Rauschen. Dies f\u00fchrt zu erheblich niedrigeren Durchsatzkapazit\u00e4ten und k\u00fcrzeren \u00dcbertragungsreichweiten. Der gro\u00dfe Vorteil besteht im Wegfall sowohl der Kosten als auch der starren Ortsgebundenheit von Leitungsinstallationen. Er geht weit \u00fcber die Konkurrenz mit Festnetzen im station\u00e4ren bzw. deren Erg\u00e4nzung zum ger\u00e4teportablen ortsflexiblen Einsatz hinaus: drahtlose Netzkonzepte sind konstitutiv f\u00fcr die vielf\u00e4ltigen Arten mobiler verteilter Anwendungen.<\/p>\n

Wie bei Leitungsmedien mit mehreren angeschlossenen Teilnehmern sind zur paarweisen uni- oder bidiektionalen Kommunikation im Einzugsbereich Frequenz-, Zeitschlitz- und\/oder Kodierungs-Multiplexverfahren sowie Medienzugriffsprotokolle auf der Sicherungsschicht n\u00f6tig. Allerdings verhindert die starke Signald\u00e4mpfung die Anwendbarkeit der leitungsgebunden sehr erfolgreichen Wettbewerbsprotokolle mit senderseitiger Kollisionserkennung. In den derzeit eingesetzten drahtlosen Netzen dominiert noch die indirekte Kommunikation der Teilnehmerknoten \u00fcber eine zentrale Basistation. Weiterhin gibt es durchaus auch drahtlose physikalische Punkt-zu-Punkt-Verbindungen in Form dedizierter Richtfunkstrecken oder Laserlicht-Sichtverbindungen, z.B. zwischen benachbarten Geb\u00e4uden.<\/p>\n

Die fehlende physikalische Abschirmung macht drahtlose Netze leicht abh\u00f6rbar sowie aktiv st\u00f6rbar. Umso wichtiger ist der konsequente, noch zu wenig gebr\u00e4uchliche Einsatz geeigneter kryptographischer <\/a>Methoden f\u00fcr die von den drahtlosen Anwendungen geforderten Sicherheitsfunktionalit\u00e4ten. Zu den in der \u00f6ffentlichen Wahrnehmung zunehmend pr\u00e4senten kritischen Aspekten geh\u00f6rt ferner die von drahtlosen Netzen hervorgerufene Belastung durch Elektrosmog und die davon m\u00f6glicherweise ausgehende Gesundheitsgef\u00e4hrdung.<\/p>\n

Drahtlose Nahbereichs- und Lokalnetze<\/h3>\n

Drahtlose pers\u00f6nliche Netze (W-PANs, Wireless Personal Area Networks, Gr\u00f6\u00dfenordnung Distanz 10m, Durchsatz 2 Mb\/s) umfassen die kurzen Verbindungsreichweiten zwischen den Ger\u00e4ten der pers\u00f6nlichen Rechnerumgebung. Die wichtigsten Protokolle hierzu stammen von den Industriekonsortien Bluetooth SIG (IEEE 802.15.1) und ZigBee Alliance (IEEE 802.15.4). Als Alternative zu den dort verwendeten lizenzfreien 2,4-GHz-Mikrowellenb\u00e4ndern kommt f\u00fcr Fernbedienungen und Peripherieger\u00e4teanbindungen bei Innenraum-Sichtverbindungen auch Infrarotlicht in Betracht.<\/p>\n

Funknetze mit lokaler Reichweite (W-LANs, Gr\u00f6\u00dfenordnung 100m, 50 Mb\/s) im Geb\u00e4ude bzw. Gel\u00e4nde nach den IEEE-Standards 802.11 der WiFi-Alliance konnten sich in sehr rasch zum bequemen drahtlosen Zugang \u00fcber station\u00e4re Zugangspunkte (Access Points als Basistationen) in leitungsgebundene lokale Infrastrukturnetze (LANs) durchsetzen, die als Verteilsystem-Infrastruktur dienen. Um zu vermaschten Lokalfunknetzen zu kommen, deren Knoten als Peers die Kommunikation untereinander aufnehmen und ohne Basisstation steuern k\u00f6nnen, sind zus\u00e4tzliche Protokollmechanismen erforderlich, die die besonderen Probleme individuell verteilter, sich teilweise \u00fcberlappender gegenseitiger Sende- und Empfangs-Reichweiten bew\u00e4ltigen. Dies strebt u.a. die Erweiterung IEEE 802.11s an.<\/p>\n

Drahtlose Regional- und Weitverkehrsnetze<\/h3>\n

Die technische Umsetzung drahtloser terrestrischer Breitbandnetze mit regionalen Reichweiten (W-MAN, Wireless Metropolitan Networks, Gr\u00f6\u00dfenordnung 10km, 5 Mb\/s) markieren u.a. der HiperMAN-Standard sowie die Protokolle von IEEE 802.16, genannt WiMAX = Worldwide Interoperability for Microwave Access. Enorme Durchsatzsteigerungen (bis hin zum Gigabit\/s-Bereich) erm\u00f6glicht die verfeinerte, adaptive Richtfunk-Mehrfachantennentechnik MIMO (Mulitple Input and Multiple Output). Sie wird u.a. bei WIMAX als Erg\u00e4nzung 802.16n eingesetzt.<\/p>\n

Die drahtlosen Mobilfunknetze waren zun\u00e4chst nur f\u00fcr die digitale Mobiltelefonie<\/a> ausgelegt. Sie basieren auf der Funkzellen-Technologie (SDM, Space Division, Raumteilungs-Multiplex) in r\u00e4umlich aneinander anschliessenden Zellen = lokalen Einzugsbereichen mit je einer Basisstation. Um mit den niedrigen geforderten Antennenleistungen auszukommen, ist der Zellradius auf die jeweilige lokal erwartete Teilnehmeranzahl zugeschnitten. Die Basisstationen vermitteln Zugang zu Weitverkehr und Festnetzverbindungen in und \u00fcber die kabelgebundenen digitalen Telekommunikations-Weitverkehrsnetze. Automatische \u00dcbergabeverfahren (handoff) erm\u00f6glichen volle, zellen\u00fcbergreifende Mobilit\u00e4t. Die aktuelle dritte Mobilfunk-Generation (u.a. mit UMTS, Universal Mobile Telecommunications System) erweitert den Mobilfunk zum mobilen Breitbandmedium f\u00fcr integrierte Smartphones und PDAs mit multimedialer Kommunikations- und Internetkompetenz.<\/p>\n

Drahtlose Weitverkehrsnetze (W-WANs) extremer Reichweite, wenn auch mit dementsprechend hoher Latenzzeit, bietet die Satellitenkommunikation. Es gibt hierzu inzwischen drei alternative Satellitentypen. Sie unterscheiden sich durch ihre Umlaufbahn-Radien: GEO geostation\u00e4r oberhalb, MEO zwischen, sowie LEO unterhalb der beiden st\u00f6rungsintensiven Van-Allen-G\u00fcrtel der Erdathmosph\u00e4re.<\/p>\n

Ad-hoc-Vernetzung und drahtlose Sensornetze<\/h3>\n

Weitreichende neue M\u00f6glichkeiten er\u00f6ffnet die schon in Bluetooth angelegte F\u00e4higkeit der spontanen ortsflexiblen bzw. mobilen drahtlosen Vernetzung. Sie kommt\u00a0 ohne Koordinationhilfe diurch festliegende zentrale Basisstationen aus. Damit werden die Konzepte der Peer-to-Peer-Netzanwendungen nun auch mobil und hardwarebezogen\u00a0 nutzbar. Hierzu geh\u00f6rt die Entwicklung und Anwendung der mit selbstorganisierenden Protokollmechanismen ausger\u00fcsteten Mobile Ad Hoc Networks (MANETs) sowie die drahtlosen Sensornetze. Sie werden die k\u00fcnftige Welt des Pervasive Computing pr\u00e4gen.<\/p>\n

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Literatur<\/h3>\n

Peterson, Larry L. ; Davie, Bruce S.: Computernetze. Deutsche Ausgabe der 4. amerikanischen Auflage. Heidelberg :dpunkt-Verlag 2008<\/p>\n

Maucher, Johannes ; Furrer, J\u00f6rg: WiMAX. Hannover :Heise-Verlag 2007.<\/p>\n

Schiller, Jochen: Mobilkommunikation. 2. Aufl.,M\u00fcnchen :Pearson Studium (Prentice-Hall) 2003<\/p>\n

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