Funknetze gehören zu den Gewinnern im Bereich der Netzwerke. Mit ihrer Verbreitung im öffentlichen Bereich bedrängen sie auch UMTS. Verschiedenste IEEE-802-Gremien und speziell 802.11 arbeiten an der Weiterentwicklung der Funknetze.

	Bei Wireless-LANs nach 802.11a dürfen nach Vorgaben der Regu-lierungsbehörde in Deutschland nur sehr eingeschränkt funken.

Funkgestützte lokale Netze auf der Grundlage des Standards 802.11b gehören heute zu den Standardkomponenten bei der Vernetzung. Diese Systeme stellen jedoch nur eine Bruttodatenraten von 11 MBit/s, bei Bündelung von drei Übertragungskanäle maximal 33 MBit/s Verkehrsbandbreite, zur Verfügung. Höhere Geschwindigkeiten waren bislang nur durch proprietäre Funksysteme zu erreichen. Eine deutlich höhere Datenrate bietet der 802.11a-WLAN-Standard. Dieser steigert die Übertragungsgeschwindigkeit auf bis zu 54 MBit/s und arbeitet auf der Basis der OFDM-Technologie (Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing). Da theoretisch acht überlappungsfreie Kanäle parallel unterstützt werden, erzielt eine Kanalbündelung eine Gesamtbandbreite von bis zu 432 MBit/s. Der 802.11a Ansatz nutzt das 5-GHz-Frequenzband, während der klassische WLAN-Standard 802.11b im Bereich 2,4 GHz arbeitet, dem so genannten ISM-Band (Industrial, Scientific, Medical).
 

In den USA wurde der 802.11a-Standard von der Federal Communications Commission (FCC ) freigegeben und Produkte befinden sich dort schon länger im Handel. Die Freigabe der Frequenzen im 5-GHz-Band erfolgt in Europa einzeln durch die Regulierungsbehörden der jeweiligen Länder. Für die Standardisierung wiederum zeichnet das European-Telecommunications-Standards-Institute (ETSI) verantwortlich. Dieses bevorzugte jedoch für das 5-GHz-Band den europäischen Hiperlan-2-Standard, ebenfalls mit 54 MBit/s. In Deutschland hat die Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post (RegTP) am 13. November 2002 die endgültige Genehmigung nach einem Entwurf im Sommer 2002 vorgelegt. Neben den politischen Gründen wurden auch technische Argumente dagegen vorgebracht: Das 5-GHz-Band wird auch von Radaranlagen, Militärs, Amateurfunkern oder Satellitenfunkdiensten genutzt. Außerdem mussten die rechtlichen Rahmenbedingungen geklärt werden. Die UMTS-Lizenzen haben die Anbieter beziehungsweise künftigen Netzbetreiber viele Milliarden Euro gekostet. Für die Nutzung der Frequenzen im WLAN-Bereich fallen dagegen keine Kosten an. Die Abgrenzung der UMTS-Dienste von den Wireless-LAN-Services, besonders im öffentlichen Bereich, ist nur selbst für den Experten schwer zu erkennen. Inzwischen scheinen die Bedenken der RegTP verflogen zu sein, denn im Juli 2002 legte die Behörde einen Entwurf für die drahtlose Kommunikation im
 

5-Gigahertz-Bereich vor.
Die allgemeine Genehmigung der RegTP gibt einmal den Frequenzbereich zwischen 5,150 und 5,350 GHz sowie zwischen 5,470 und 5,725 GHz frei. Im oberen Band dürfen Geräte im Innen- und Außenbereich mit der hohen Sendeleistung von bis zu 1 Watt arbeiten. Der untere Frequenzbereich deckt sich mit der Freigabe in den USA. Das zweite, obere Band liegt in den USA aber zwischen 5,725 und 5,825 GHz. In Deutschland dürfen im unteren Band WLAN-Geräte mit maximal 200 mW in geschlossenen Räumen funken, wenn zum einen der Regelbereich für die Funkleistung mindestens 6 dB beträgt (Dynamic-Power-Control, TPC). Zum anderen müssen die WLAN-Teilnehmer den Funkkanal dynamisch in Abhängigkeit der Verkehrslast wählen (Dynamic-Frequency-Selection, DFS). 802.11a schreibt aber weder dynamische Frequenz- noch Kanalwahl vor. Damit blieben 11a-Produkte in Deutschland außen vor, wenn die Regulierungsbehörde nicht ein Schlupfloch eingebaut hätte. Sie erlaubt für die unteren 100 MHz von 5,150 bis 5,250 GHz die Nutzung in geschlossenen Räumen mit einer maximalen Sendeleistung von 30 mW. Falls das Gerät dynamische Leistungswahl beherrscht, erhöht sich die Leistung auf 60 mW. Dies bedeutet, dass 11a-Produkte nur mit vier überlappungsfreien Kanälen mit jeweils 30 mW arbeiten dürfen. Letzteres kann je nach Gebäudesubstanz zu sehr geringen Reichweiten führen. 802.11a-Geräte können daher in Deutschland nur eingeschränkt arbeiten. Allerdings machen es sich Hersteller wie Intel oder D-Link sehr einfach, indem sie als einzige Anpassung einen Beipackzettel zu ihren Produkten beilegen. Dieser macht den Anwender auf die Einschränkung aufmerksam und überlässt es ihm, das Geräte entsprechend einzustellen. Wer will, kann so auch auf den verbotenen Frequenzen senden.
 

Schneller mit den alten Frequenzen
Die IEEE-802.11g-Spezifikation stellt ebenfalls eine Bruttodatenraten von bis zu 54 MBit/s (Nettodatenrate 25 bis 30 MBit/s) bereit, arbeitet jedoch nicht im 5-GHz-Frequenzband, sondern wie das erfolgreiche 11b im Bereich 2,4 GHz, also im lizenzfreien ISM-Band.
 

Bis Juni/Juli 2003 will die IEEE-802.11g-Gruppe den Standard verabschieden. Lange Zeit war das Signalcodierungsverfahren ein Streitpunkt in der IEEE 802.11g. Das Konzept des Herstellers Texas Instruments favorisierte den PBCC-22 (Packet-Binary-Convolutional-Code), welcher Datenraten von 22 MBit/s und 33 MBit/s garantiert. Der Konkurrent Intersil setzte auf CCK-OFDM (Complementary-Code-Keying — OFDM). Das OFDM-Modulationsverfahren setzt auch der 802.11a-Standard ein. OFDM unterstützt mehrere Trägerfrequenzen und erlaubt Übertragungsraten bis 54 MBit/s. Inzwischen haben sich die Mitglieder der Task-Group auf einen Kompromiss verständigt. Der aktuelle Normentwurf (Draft) von IEEE 802.11g legt OFDM als Standardverfahren fest; CCK-OFDM und PBCC-22 werden zusätzlich unterstützt. Damit entspricht der momentane Entwurf in etwa den Werten, die auch für 802.11a und Dual-Band-Netze mit 802.11a/b-Komponenten gelten. Die 802.11g-Signale benötigen eine Bandbreite von etwa 30 MHz. Dies beschränkt die Zahl der sich überlappenden Access-Points, wie bei 802.11b, auf maximal drei. Das heißt, den Anwender erwarten bei der Kanalzuteilung ähnliche Schwierigkeiten wie bei der 11b-Version.
 

Als einer der größten Vorteile von 802.11g gilt dessen Rückwärtskompatibilität zu 802.11b-Funk-LANs. Dafür spricht, dass beide Techniken denselben Frequenzbereich von 2,4 GHz verwenden. Da 11b-Geräte jedoch OFDM nicht verstehen, würden sie ohne Abstimmung bei parallelen Betrieb von 11b und 11g Geräten mit 11g dazwischen funken. Um dies zu vermeiden, arbeitet 11g mit dem RTS/CTS-Verfahren (Request-to-Send/Clear-to-Send), das auch in 11b als Pflichtverfahren implementiert wurde. Allerdings wird es eher selten genutzt, weil es natürlich etwas Bandbreite wegnimmt.
 

Neben der höheren Bandbreite spricht für 11g gegenüber 11b noch höhere Unempfindlichkeit gegenüber Störungen durch Mehrwegsausbreitung (Multi-Path-Effekt). Dabei kommt das gleiche Signal auf Grund von unterschiedlichen Reflexionen mehrmals zu verschiedenen Zeiten am Empfänger an, überlagern sich und stören so den Empfang. Letztlich steht zu erwarten, dass 11g 11b ablöst. Durch die Abwärtskompatibilität erlaubt es eine sanfte Migration.
 

Weiter spannend bleibt die Frage, ob 11g oder 11a. Denn 11g hat eine ähnliche Reichweite wie 11b, während bei 11a weitere Access-Points installiert werden müssen, um die hohe Bandbreite zu garantieren. Allerdings kann 11a wenn es die beiden in Deutschland freigegebenen 5-GHz-Bänder nimmt insgesamt bis 20 Kanäle nutzen, 8 im unteren und 12 im oberen Band. Hierfür gibt es aber noch keine Produkte. Bei 11g bleibt es wie bei 11b bei drei überlappungsfreien Kanälen. Schließlich kann 11a noch ins Feld führen, dass es im noch nicht so überfüllten 5-GHz-Band arbeitet. Im 2,4-GHz-Band arbeiten eine Reihe anderer wie Mikrowellenherde, schnurlose DECT-Telefone oder die Kurzstrecken-Funktechnik Bluetooth. Somit besteht die Gefahr, dass es zu Störungen durch Überlagerung (Interferenzen) zwischen WLANs und diesen Systemen kommt.
 

Als ein weiteres Problem kommt auf die Task-Group 11g des IEEE die Auswirkungen der Technik auf die MAC-Controller von 802.11-Netzen zu. Das gilt vor allem für die MAC-Erweiterungen, die gegenwärtig unter der Bezeichnung 802.11e entwickelt werden und in Funk-LANs Quality-of-Service-Funktionen (QoS) zur Verfügung stellen sollen. Unklar ist insbesondere, wie sich eine garantierte Dienstgüte über 802.11g-Access-Points bereitstellen lässt, die mehrere Modulationsverfahren unterstützen. Die Schwierigkeit besteht darin, dass beim Umschalten zwischen diesen Verfahren Verzögerungen auftreten, die für zeitkritische Übertragungen nicht akzeptabel sind.
 

Die Wi-Fi-Alliance will ein Zertifizierungsprogramm für 802.11g-Produkte erarbeiten. WLAN-Komponenten, welche die Tests dieser Herstellerorganisation absolvieren, erhalten das WiFi-Gütesiegel (Wireless-Fidelity), wie es dieses bereits für 11b und 11a gibt. Die Zertifizierung soll sicherstellen, dass Adapter, Gateways oder Access-Points unterschiedlicher Hersteller in einem Funknetz zusammenarbeiten. Falls der Standard wie geplant im Juni/Juli 2003 vorliegt, dürfte die Wi-Fi-Zertifizierung von 802.11g-Geräten etwa im vierten Quartal 2003 anlaufen. Das bedeutet, dass erst Anfang 2004 damit zu rechnen ist, dass WiFi-zertifizierte IEEE-802.11g-Produkte in größeren Stückzahlen auf den Markt kommen. Dagegen hat die Zertifizierung von 802.11a-Komponenten bereits begonnen. Hersteller wollen nicht solange warten. Bereits jetzt gibt es erste Produkte mit einer Pre-11g-Implementierung auf dem Markt.
 

Qualität für WLANs
Die Arbeitsgruppe 802.11e zum Thema MAC-Enhancements arbeitet an Verbesserungen im Bereich des Media-Access-Control-Layers, um dem Anwender auch im Funkbereich erweiterte QoS-Funktionen bereitstellen zu können. Die Arbeitsgruppe arbeitet derzeit am Draft 4.0. 11e verwendet für QoS die Enhanced-Distributed-Coordination-Function (EDCF) and Hybrid-Coordination-Function (HCF).
 

Verständigung für Access-Points
Mit der Veröffentlichung des Inter-Access-Point-Protocols (IAPP) durch die Task-Group 802.11f sollen endgültig die Inkompatibilitäten bei der Kommunikation über Access-Points unterschiedlicher Hersteller der Vergangenheit angehören. Über IAPP erfährt beispielsweise ein Access-Point (AP) beim Roaming des WLAN-Clients, ob dieser sich bei einem anderen AP angemeldet hat und löscht die MAC-Adresse des Clients aus seiner Tabelle. Derzeit ist die Arbeitsgruppe beim Draft 5.0.
 

11a für Europa
Die Managed-Spectrum-Arbeitsgruppe 802.11h kümmert sich um die Harmonisierung der Standards. Da diese Arbeitsgruppe noch relativ jung ist, dauert es sicherlich noch einige Zeit bis ein endgültiger Standard das Licht der Welt erblickt. Allerdings liegen hierin die Hoffnungen, einen Standard zu entwickeln, der die Forderungen der Europäer nach dynamischer Frequenz- und Kanalwahl erfüllt. Geräte nach dem 11h-Standard könnten dann problemlos in den USA und Europa arbeiten, was einem Erfolg von 11a/h sehr zuträglich wäre.
 

Koordination der Funkstandards
Als einen der wichtigsten Punkte für die zukünftige Entwicklung der WLAN-Technologie wurde beim letzten Meeting der IEEE in Vancouver die Zusammenarbeit mit den nationalen Regulierungsbehörden und die Koordination der Wireless-Arbeitsgruppen innerhalb der IEEE-802 erkannt. Aus diesem Grund hat das IEEE-802-Komitee die Radio-Regulatory-Technical-Advisory-Group-Projektgruppe (RRTAG) in der 802.18-Arbeitsgruppe konstituiert. Diese koordiniert die Arbeiten der einzelnen Projektteams und soll verhindern, dass sich 802.11, 802.15 (Wireless-Personal-Area-Networks, WPAN) und 802.16 (Broadband-Wireless-Access, BWA) gegenseitig in die verfügbaren Frequenzen funken.
 

Mini-Funknetze
Die Wireless-Personal-Area-Networks (WPAN) Arbeitsgruppe IEEE 802.15 entwickelt Standards für Funknetze mit kleinen Ausdehnungen. Die Task-Group 1 (TG1) veröffentlichte jetzt den Basis-Standard. Grundlage dieser Entwicklung bildet die Bluetooth-Spezifikation-v1.1. Damit wachsen auch diese bisher inkompatiblen Welten zusammen und ermöglichen die drahtlose Verbindung von festen, portablen und beweglichen Geräten innerhalb eines POS (Personal-Operating-Space ) im Umkreis von bis zu 110 Metern. Die 802.15 -TG2 arbeitet momentan an der Koexistenz der IEEE 802.15- und IEEE 802.11-Spezifikationen. Die TG3 will den Geltungsbereich der WPAN-Spezifikation erweitern und fokussiert sich auf Technologien mit höheren Bandbreiten für 20 MBit/s oder mehr (in Richtung IEEE 802.11). Die TG3a fokussiert sich dabei speziell auf Bildverarbeitungs- und Multimedia-Anwendungen. Die 802.15 - TG4 arbeitet an einer Spezifikation mit niedriger Bandbreite, um lange Batterielebensdauer und geringe Komplexität zu erreichen.
 

Mobilitätsfragen
Die höheren Übertragungsraten sorgen für einen vielfältigeren Einsatz der WLAN-Technologien. Dadurch kommt dem Aspekt der Mobilität eine erhöhte Bedeutung zu. Diesen Aspekt hat die Arbeitsgruppe 802.16 aufgegriffen. Die Broadband-Wireless-Access-Arbeitsgruppe (BWA) arbeitet an drahtlosen Zugängen für Breitbandnetze. Der Basisstandard »Air Interface for fixed Broadband Wireless Access« in den Frequenzbereichen 10-66 GHz ist inzwischen veröffentlicht und die Koexistenz von unterschiedlichen BWA-Systemen geklärt. Die Arbeitsgruppe 802.16a »High-Rate Wireless System in Licence Band 2-11 GHz« hat im Januar den Standard verabschiedet. 802.16a bietet sich für eine drahtlose Anbindung von Wireless-Public-Hotspots an das Internet an. 802.16c entwickelt für den Bereich 10 bis 66 GHz System-Profile, um die Interoperabilität zu unterstützen. Der Standard 802.16.2 beschäftigt sich mit »Coexistence of Fixed Broadband Wireless Access Systems«. 802.16.2a dehnt die Betrachtungen auf 2 bis 11 GHz aus und nimmt auch Point-to-Point-Systeme hinein. Auch die WirelessHUMAN (High-Speed-Unlicensed-Metropolitan-Area-Networks) im Bereich 5 bis 6 GHz befindet sich im Prozess der Standardisierung. Wenn diese Standards verabschiedet sind, wird es nach Meinung der Experten für UMTS noch enger und der Todesstoß für die klassische schnurlose Telefontechnologie könnte früher kommen als es pessimistische Beobachter der Szene erwarten.