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Netzwerk-Grundlagen – Switched Wireless Local Area Networks (WLAN)

Planung, Aufbau und Absicherung von Controller-basierten Wireless LANs

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802.11n- ein neuer Standard

Mit der Einführung des neuen 11n-Standards werden einige signifikante Änderungen und Verbesserungen in die WLAN-Technologie Einzug halten. Aus technischer Sicht sind dies die drei Hauptkomponenten MIMO, Kanalbündelung und Paket Aggregierung.

Multiple Input Multiple Output (MIMO)

Bei 11a/b/g wurde bisher die gesamte Datenmenge über eine Antenne gesendet und empfangen. Mit der MIMO-Technologie wird der Datenstrom über einen Splitter auf mehrere Sende-/Empfangsantennen (2 oder mehr je nach Produkt) aufgeteilt.

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Die Anordnung der Antennen auf den WLAN Karten ist so gestaltet, dass die Ausbreitung des Funksignals räumlich versetzt erfolgt und es so zu keinen gegenseitigen Störungen bei der Übertragung kommt. Während die bisherigen Technologien teilweise Probleme mit Reflexionen hatten, nutzt MIMO diese bewusst und erreicht dadurch einen erhöhten Durchsatz sowie auch eine robustere Kommunikation.

Kanalbündelung

Der einfachste Weg, um den Durchsatz in einem WLAN Netz zu erhöhen, ist die Verdopplung des genutzten Frequenzbandes. 11n nutzt dies, indem hier zwei benachbarte 20-MHz-Kanäle zusammengefasst werden. Diese Technologie ist am effektivsten im 5-GHz-Band, in dem 19 überlappungsfreie 20-MHz-Kanäle zu Verfügung stehen. Im 2,4-GHz-Bereich ist diese Technik weniger effektiv, da bereits mit der alten Technologie nur drei überlappungsfreie Kanäle verfügbar sind. Durch Kanalbündelung wird dies auf einen Kanal vermindert, was einen praktikablen Einsatz ausschließt.

Packet Aggregierung

Bei konventionellen WLAN-Techniken ist der Overhead für jedes übermittelte Datenpaket fix, egal wie groß das Paket selbst ist. Bei 11n werden mehrere Nutzdatenpakete zu einem einzigen Sende-Frame zusammengefügt. Dadurch können mehrere Pakete mit den Overhead-Kosten eines einzigen Frames gesendet werden. Die Effektivität dieser Technologie ist je nach Anwendung verschieden. Besonders groß ist der Vorteil z.B. bei großen Filetransfers, wobei aber z.B. Echtzeitanwendungen wie Voice oder Video davon nicht profitieren.

Vorteile durch 802.11n – Erhöhte Kapazität

Bei 11n wird die Kapazität einer WLAN Zelle von 14-22 Mbps bei 11a/g auf 100-300 Mbps erhöht. Verteilt auf mehrere User pro Zelle sind damit Geschwindigkeiten von bis zu 100 Mbps pro User möglich, was sich in der Praxis in einer größeren Bandbreite für mehr User zeigen wird.

Vorteile durch 802.11n – Erhöhte Reichweite

Durch die MIMO-Technologie und das bewusste Arbeiten mit Reflexionen durch die räumlich versetzte Funkausbreitung der Funkwellen wird die Reichweite je AP erhöht. Dies wird auch dazu führen, dass die Datenrate mit steigendem Abstand vom AP zum Client langsamer fällt als bei den bisherigen Technologien und somit eine größere Abdeckung mit weniger APs erreicht wird.

Vorteile durch 802.11n – Höhere Verfügbarkeit / höhere Robustheit

Bei den bisherigen Technologien kann die Performance eines WLAN-Clients schon bei kleinsten Bewegungen oder Änderungen an der Umgebung (Schließen einer Tür) stark beeinträchtigt werden. Dieses Problem wird durch Einsatz von unterschiedlichen Antennen entschärft. Fast jedes WLAN Gerät hat zwei Antennen, wobei immer nur die aktiv ist, die das beste Signal bekommt. Durch die MIMO-Technologie sind bei 11n dagegen immer zwei bis drei Antennen gleichzeitig aktiv, die dadurch die Robustheit und Verfügbarkeit erhöhen.

Design

Durch die Abwärtskompatibilität von 802.11n mit a/b/g wird auch die Performance in einer 11n-Funkzelle auf die Geschwindigkeit der bisherigen Technologien verringert. Der größte Teil der bisherigen WLAN-Clients arbeitet im 2,4-GHz-Bereich. Durch die Einschränkung bei der Kanalbündelung in diesem Frequenzband und einer oft geforderten Unterstützung der bisherigen WLAN-Clients, wird im 2,4-GHz-Bereich zukünftig 11n sehr oft in einem Kompatibilitätsmodus betrieben werden.

Im 5-GHz-Bereich hingegen wird der Vorteil durch Kanalbündlung voll ausgespielt und die neue Technik in einen 11n-only Modus gesetzt werden, wodurch die oben genannten Vorzüge voll zum Zuge kommen. Abwandlungen dieses Designs können je nach Anforderungen und Randbedingungen auftreten, so z.B. wenn man komplett neue WLAN-Netze (Access Points und Clients unterstützen 11n) aufbaut (Greenfield) oder wenn ein komplett unabhängiges 11n-Netz zu einem bestehenden 802.11a/b/g Netz aufgebaut wird (Overlay).

11n WLANs und heterogene WLAN-Client-Umgebungen

Obwohl die Anzahl der installierten 11n-APs stetig steigt, findet man Client-seitig fast ausschließlich Umgebungen in denen 11n- und 11a/b/g-Clients auf die gleiche Infrastruktur zugreifen. Durch den bestehenden Zugangsmechanismus wird jedem Client, unabhängig von der Geschwindigkeit mit der er verbunden ist, erlaubt die gleiche Anzahl an Paketen zu versenden. Bei gemischten Client-Zugangstechnologien (11n vs .11a/b/g) führt dies dazu, dass zum Beispiel ein 11b-Client den Kanal erheblich länger belegt als ein 11n-Client. In der Summe wird dadurch der Gesamtdurchsatz der Funkzelle erheblich vermindert. Dieses Verhalten wird als Packet Fairness bezeichnet.

Durch Ändern dieses Verhaltens von Packet Fairness auf Airtime Fairness, bei dem jedem Client die gleiche Sendezeit eingeräumt wird, wird der Gesamtdurchsatz der Funkzelle gesteigert; siehe Abbildungen 8, 9 und 10. Ab der Version 7 von HiPath WLAN bspw. kann zwischen Packet Fairness und Airtime Fairness je WLAN Service flexibel in mehreren Stufen umgeschaltet werden.

Über die Autoren

(Archiv: Vogel Business Media)

Jochen Müdsam ist als Technical Key Account Manager für die Beratung & Lösungsentwicklung von Bestands- und Neukunden sowie Partnern bei Enterasys zuständig. Der Fokus liegt hierbei auf Wireless-LAN. Nach der Übernahme des HiPath WLAN Portfolio durch Enterasys zeigt er sich für die Vorbereitung von grossen Migrationsprojekten bei Key Accounts verantwortlich. Dies unterstützt er durch technsiche Präsentationen, Konzepte und Begleitung von Teststellungen.

Vor seiner Tätigkeit für Enterasys Networks war Jochen Müdsam als Consultant bei der Netzwerk-Service-GmbH aktiv. Hier war er 2004 für die Einführung der ersten WLAN-Controller Technologien in Deutschland verantwortlich.

Jochen Müdsam schloss 1994 die Ausbildung zum Kommunikationselektroniker-Telekommunikationstechnik bei der Siemens AG ab. Erst Berufserfahrung sammelte der bei Siemens-Nixdorf im Bereich Service.

(Archiv: Vogel Business Media)

Sarah König ist als Executive Assistant to Edward Semerjibashian & Marketing zuständig für die Unterstützung des Senior Vice President und jegliche Marketingaktionen in Zentral- und Osteuropa, Russland und Asien bei Enterasys. Ihr Fokus hierbei liegt auf der Vorbereitung und Durchführung von Events und der Bereitstellung von Marketing-Materialien. Dies beinhaltet unter anderem die Verfassung und Aufbereitung von Dokumentationen, Präsentation und Lösungen sowie Presseartikeln.

Vor ihrer Tätigkeit für Enterasys Networks absolvierte Sarah König Ausbildungen zur Fremdsprachen Assistentin und Bankkauffrau. Erste Beruferfahrung sammelte sie bei der Herner Sparkasse.

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