WLAN Frequenzen und Standards

Wireless Local Area Network (auch WLAN, W-LAN, Wireless LAN oder Wi-Fi genannt) bezeichnet ein lokales Funknetz, wobei meistens die Standards der IEEE-802.11 - Familie gemeint sind.

Die drahtlose Kommunikation nimmt zu. Gerade der Anwendung im privaten Bereich ist in den letzten Jahren stark gewachsen. Nahezu jeder Internetprovider bietet seinen Kunden einen kostenlosen WLAN Router bei Vertragsabschluss. Hotels und Campingplätze bieten Ihren Besuchern Zugriff aufs Internet über das hausinterne WLAN Netzwerk. Cafes und Restaurants bieten Zugriff aufs Internet über so genannte „HotSpot“ Systeme.

Derzeit befinden sich mehrere verschiedene WLAN Standards nach IEEE-802.11 Norm mit jeweils noch Hersteller spezifischen Erweiterungen (wie z.B. Turbo Mode oder Range eXtend) am Markt. Um diese Erklärung übersichtlich und vor allem verständlich zu halten, unterscheiden wir in diesem Text zunächst nur zwischen den zwei Gruppen. WLAN Netzwerke nach IEEE Standard im 2,4 GHz (2400 MHz bis 2485 MHz) Frequenzband und WLAN Netzwerke nach IEEE Standard im 5 GHz (5150 MHz bis 5725 MHz) Frequenzband.

Was bedeutet das eigentlich? Wo ist der Unterschied? Was ist zu beachten?

Die beiden Gruppen unterscheiden sich zunächst im Wesentlichen durch das Frequenzband in dem gearbeitet wird. Im privaten Anwenderbereich ebenso wie bei öffentlich zugänglichen WLAN Netzwerken (Hot-Spots) werden in der Regel 2.4 GHz Netzwerke betrieben. 5 GHz Netzwerke finden eher bei langen Richtfunkstrecken im kommerziellen Bereich. Die Anwendung für öffentliche und private WLAN Netzwerke steigt jedoch sehr deutlich mit Einführung des 802.11ac Standards. Geräte die für das 2,4 GHz Frequenzband ausgelegt sind, können per WLAN nicht mit Geräten kommunizieren die ausschließlich für das 5 GHz Frequenzband ausgelegt sind. Ebenso verhält es sich mit dem Zubehör. Eine Antenne die für das 2,4 GHz Frequenzband ausgelegt ist, kann nicht an einem Gerät eingesetzt werden, welches im 5 GHz Frequenzband arbeitet.

Bitte informieren Sie sich also vor dem Kauf von Antennen, Zubehör etc. ob Sie ein 2.4, ein 5 GHz oder ein Dual-Band Netzwerk betreiben bzw. das Netzwerk an welches Sie sich anschließen wollen.

Details

2.4 GHz:
Das 2,4 GHz Frequenzband beinhaltet die Standards IEE802.11b (bis zu 11 Mbit Datenübertragungsrate), IEE802.11g (bis zu 54 Mbit Datenübertragungsrate) und den neuen IEE802.11n Standard mit Übertragungsraten von bis zu bis zu 300 Mbit. Diese drei Standards nutzen die selben Frequenzen und sind miteinander kompatibel. Hier können für die unterschiedlichen Standards die selben Antennen verwendet werden. Gerade im Bereich der privaten WLAN Anwendung wird normalerweise ausschließlich im 2.4 GHz Frequenzband gearbeitet. Alle gängigen im Handel erhältlichen WLAN Router, Access Points, PC Karten, USB Sticks etc. arbeiten normalerweise in und ausschließlich diesem Frequenzband oder sind Dual-Band fähig, beherrschen also beide Frequenzbänder. Durch die weite Verbreitung sind Hardware und Zubehör sehr erschwinglich. Das große Problem im 2,4 GHz Frequenzband ist die kleine und begrenzte Anzahl an verfügbaren Kanälen die genutzt werden können. So stehen in Europa 13 Kanäle zur Verfügung, wovon aber nur 3 Stück überlappungsfrei bei 20 MHz Kanalbreite oder eben zwei bei 40 MHz Kanalbreite genutzt werden können. Gerade in großen Ballungsgebieten findet man häufig eine große Anzahl von WLAN Netzwerken auf kleinster Fläche. Zudem nutzen auch noch andere Gerätetypen (wie z.B. Bluetooth, Babyphones) dieses Frequenzband. Das hat Störungen und Interferenzen zur Folge.


5 GHz:
Das 5 GHz Frequenzband beinhaltet die Standards IEEE 802.11a sowie IEEE 802.11n sowie IEEE 802.11ac und findet häufig Einsatz bei professionellen WLAN Richtfunkverbindungen im kommerziellen Bereich, wie z.B. bei großen Firmennetzwerken oder Standortverknüpfungen. Durch weniger verbreiteten Einsatz sind die Komponenten im Vergleich teurer. Der klare Vorteil: Das Frequenzband ist sehr viel größer und bietet deutlich mehr Überlappungsfreie Kanäle. Es darf mit einer höheren Sendeleistung gearbeitet werden. Der Nachteil: Die Regulierungen der EU sind in diesem Frequenzband deutlich schärfer und die Reichweite beim Betrieb innerhalb von Gebäuden deutlich geringer.


Die Wellenlänge:
Je höher die Frequenz, desto kleiner wird die Wellenlänge. Daraus ergibt sich, daß WLAN im 5-GHz Bereich durch die höhere Frequenz weniger anfällig ist für hindernisreiches Gelände. Doch die höhere Frequenz hat auch Nachteile: Mit abnehmender Wellenlänge nimmt die Dämpfung durch die Luft entsteht zu. Bei gleicher Sendeleistung hat deshalb WLAN im 5-GHz Bereich eine deutlich geringere Reichweite als 2,4-GHz WLAN. Eigentlich müßte dies das K.O. für 5GHz WLAN als Richtfunkanwendung bedeuten. Doch es gibt ein Hintertürchen: Die erlaubte Sendeleistung.


Die erlaubte Sendeleistung:
Im 2,4GHz Bereich hat der Gesetzgeber eine maximale Sendeleistung von 100 Milliwatt (mW) festgelegt. Dies entspricht 20 dBm.

Im 5 GHz Bereich erlaubt das Gesetz eine maximale Sendeleistung von 1000 Milliwatt (mW) unter bestimmten Voraussetzungen.

Die Reichweite:
Weil die Luft zwischen beiden Antennen im 2,4GHz Bereich weniger dämpft reicht man mit diesen 100 mW und entsprechenden Richtantennen schon recht weit. Wenn man mit legalen Mitteln arbeitet sind unter idealen Gelände-Bedingungen wohl maximale Reichweiten von 12 bis 15 km möglich, jedoch ist die Bandbreite dann schon sehr gering (ca. 1 MBit/s).

Durch die höhere Luftdämpfung erzielt man zwar im direkten Vergleich mit 2,4 GHz nur eine geringfügig höhere Reichweite, doch durch andere Übertragungsverfahren nach dem Standard IEEE 802.11a erzielt man wesentlich höhere Bandbreiten (zwischen 12 und 36 MBit/s).

Im direkten Vergleich bei idealen Geländebedingungen unterscheiden sich die beiden WLAN-Frequenzbänder also nicht wesentlich. Unterschiede treten an anderer Stelle zu Tage.


Das Gelände:
Ist das Gelände übersichtlich, mit wenig bis keinen Bäumen besetzt und beide Antennen stehen erhöht auf Hügeln, Gebäuden oder Masten, so kann man von idealen Bedingungen ausgehen.

Ist das Gelände flach, hügelig und mit Bäumen besetzt, so sind die Bedingungen schwierig. Immer unter der Voraussetzung, daß zwischen beiden Antennen eine Sichtverbindung mit freier Fresnelzone bestehen muß, kann die Standortsuche für die Antennen aufwendig werden.