Grundlagen: Drahtlose Netzwerke, Teil 2 - Die PHY-Ebene -- so kommen Daten ins Medium und Frequenz-Ressourcen

Er definiert ein gemeinsames Medienzugriffprotokoll (Media Access Protocol) für drei unterschiedliche physikalische Schichten:

• Infrarot (IR),
  
• Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) und
  
• Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS).

Mit IEE802.11a kommt das technisch aufwändigere

• Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

hinzu, das ebenso in IEEE802.11g Verwendung findet - und gleichfalls von HiperLAN/2 genutzt wird.

Frequenz-Ressourcen

IEEE802.11-WLANs nutzen sowohl das 2,4-GHz- als auch das 5-GHz-Spektrum der elektromagnetischen Strahlung zur Nachrichtenübermittlung. Während im 2,4-GHz-Band relativ unkritische Arbeiten wie das Erhitzen von Speisen im Mikrowellenherd oder das Öffnen von Garagentoren per Funkbefehl verrichtet werden, weshalb dort ein lizenzfreies Band für industrielle, wissenschaftliche (scientific) und medizinische Zwecke (ISM) freigegeben wurde, nutzen das Teile des 5-GHz-Spektrums weitaus wichtigere Dienste wie das zivile Luftraumüberwachungsradar.

IEEE802.11b-Geräten steht in den verschiedenen Regionen der Welt durchaus nicht das gesamte 2,4-GHz-ISM-Band zur Nutzung frei: Nicht alle der zwischen 2412 MHz und 2484 MHz gestaffelten Frequenzkanäle können überall auf der Welt in gleicher Weise genutzt werden.



Die Tabelle zeigt die Frequenzzuweisung der DSSS-Kanäle für IEEE802.11b im 2,4-GHz-Band. Je nach Region in der Welt sind manche Frequenzen nicht verfügbar. So können in Frankreich, obwohl im ETSI-Gebiet gelegen, nur die Kanäle 10 bis 13 genutzt werden.

Zerrissene Frequenzbänder und Globalisierung

Im Unterschied zum 2,4-GHz-Bereich ist der Gebrauch des 5-GHz-Bands weltweit NICHT einheitlich definiert. Nicht nur, dass in verschiedenen Ländern unterschiedliche Frequenzbänder vorgeschrieben sind, darüber hinaus gelten auch unterschiedliche Grenzen für die Sendeleistung. Beides erschwert es den Hardwareproduzenten, ein einheitliches, weltweit vermarktbares Produkt herzustellen.



In Deutschland dürfen die schnelleren "11a"-WLANs lediglich das 200 MHz breite Indoor-Frequenzband um 5,25 GHz nutzen. Es bietet Platz für acht 54-MBit/s-Kanäle. Die Leistung ist auf 30 Milliwatt beschnitten (Fitzek, Frank; Gross, James; Köpsel, Andreas: Kurzstrecken-Sprinter, Einblicke in die Technik neuer WLANs. In: CT 26 (2001) S.214 ff). HiperLAN/2 darf dagegen 200 Milliwatt senden, weil es mit Managed-Spectrum-Techniken versehen ist - die das IEEE mit 802.11h verwirklichen wird.

In Europa sollen Teile des 5-GHz-Bandes ebenfalls gebührenfrei bereitgestellt werden. Über die aktuellen Nutzungsmodalitäten entschied die Regulierungsbehörde für Post und Telekommunikation (RegTP) Ende 2002: Für IEEE802.11a-Produkte sind nun die unteren beiden Bereiche im 5-GHz-Frequenzband (siehe Grafik) freigegeben - wegen des Fehlens einer automatischen Sendeleistungsregelung jedoch limitiert auf 30 Milliwatt und ohne Zugang zu den bis zu 1 Watt belastbaren oberen Bereiche. HiperLAN dürfte 200 Milliwatt in den unteren Bändern und bis zu 1 Watt in den oberen Bereichen abstrahlen.

Europa:

• 5150 MHz bis 5350 MHz, max. Sendeleistung 200mW EIRP
  
• 5470 MHz bis 5725 MHz, max. Sendeleistung 1000mW EIRP

In Europa sind in diesen beiden Frequenzbändern leicht unterschiedliche Sendeleistungen (im Vergleich mit dem Rest der Welt) bei insgesamt 455 MHz Bandbreite erlaubt.

Den Anforderungen der RegTP genügt derzeit IEEE802.11a nur bedingt, denn obwohl die Spezifikationen der Funkschnittstelle für IEEE802.11a und HiperLAN/2 nahezu identisch sind, fehlen im IEEE802.11a-Standard wesentliche Faktoren für das automatisches Ausweichen auf andere Frequenzen (Dynamic Frequency Selection) und die adaptive Regelung der Sendeleistung (Transmit Power Control). Ergo hat der deutsche Regulierer RegTP den lizenzfreien Betrieb von IEEE802.11a-Geräte nur mit Beschränkungen zugelassen. Die fallen indes für die Nutzung dieser Produkte so negativ aus, dass sie gegen 11b-Geräte nur in bestimmten Umgebungen konkurrieren können.

Die Standardisierungsgremien IEEE, ETSI & ITU-R (International Telecommunication Union, Radiocommunications Sector, www.itu.int) streben derzeit eine Einigung zur Harmonisierung an.

Nordamerika:

• 5150 MHz bis 5250 MHz, max. Sendeleistung 50mW EIRP
  
• 5250 MHz bis 5350 MHz, max. Sendeleistung 250mW EIRP
  
• 5725 MHz bis 55825 MHz, max. Sendeleistung 1000mW EIRP

In Nordamerika stellt die Regulierungsbehörde FCC 300 MHz Bandbreite für die WLAN-Produkte bereit, die in drei Unterbänder zu je 100 MHz aufgeteilt sind. Das erste Unterband (5,15 bis 5,25 GHz) trägt vier Kanäle zu je 20 MHz Bandbreite, wobei die Sendeleistung auf 50 mW begrenzt ist. Höhere Sendeleistungen mit 250 mW und 1 W sind im zweiten und dritten Unterband erlaubt. Das zweite Unterband schließt an das erste Unterband an und enthält ebenfalls vier Kanäle. Zusammen mit dem oberen Band stehen insgesamt zwölf Kanäle zur Verfügung.

Japan: (in der Diskussion)

• 5150 MHz bis 5250 MHz, max. Sendeleistung 200mW EIRP

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