Was ist IEEE 802.11 ?

IEEE 802.11

Sicherlich ist Ihnen aufgefallen das in dem Beitrag „Was ist Wireless LAN" oft die Bezeichnung 802.11 vorgekommen ist. Was bedeutet jetzt aber IEEE. Sehr treffend dazu ist die Erläuterung aus Wikipedia. Die wir hier gerne Zitieren möchte.

Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE, meist als „i triple e" gesprochen) ist ein weltweiter Berufsverband von Ingenieuren aus den Bereichen Elektrotechnik und Informatik mit Sitz in New York City. Er ist Veranstalter von Fachtagungen, Herausgeber diverser Fachzeitschriften und bildet Gremien für die Normung von Techniken, Hardware und Software. Wissenschaftlichen Beiträgen in Zeitschriften oder zu Konferenzen des IEEE wird im Allgemeinen eine besonders hohe fachliche Güte unterstellt.
Das IEEE ist mit mehr als 380.000 Mitgliedern in über 150 Ländern (2007) der größte technische Berufsverband der Welt. Es zergliedert sich in zahlreiche so genannte Societies, die sich mit speziellen Gebieten der Elektro- und Informationstechnik auseinandersetzen und in ihrer Vielfalt das gesamte Spektrum des Faches abdecken. Dem Executive Committee der IEEE Section Germany sitzt derzeit Dr. Ing. Andreas Luxa als Chairman vor. Weltweit ist die Mitgliedsarbeit in ca. 300 länderorientierten Gruppen zusammengefasst.
Das IEEE entstand am 1. Januar 1963 aus dem Zusammenschluss der beiden amerikanischen Ingenieursverbände American Institute of Electrical Engineers (AIEE) und Institute of Radio Engineers (IRE).
Sein Logo zeigt stilisiert die Korkenzieherregel des Elektromagnetismus innerhalb einer auf die Ecke gestellten Raute. Diese Raute symbolisiert den Drachen, mit dem Benjamin Franklin gezeigt hat, dass Blitze eine Form elektrischer Energie sind. Die Rechte-Hand-Regel wurde vom IRE übernommen, während der Drachen (die Raute) vom AIEE mitgebracht wurde.
Das IEEE verleiht jährlich Medaillen (IEEE Medal of Honor und eine Reihe von IEEE Technical Field Awards) an Wissenschaftler, die außerordentliche Leistungen auf ihrem Gebiet vollbringen.    Quelle: Wikipedia

Wie Sie also sehen können ist die IEEE mehr als nur eine kleine Organisation, Sie ist ausschlaggebend für Technische Erneuerungen rund um das Netzwerk, Internet und auch der Switching und Routing Technologien. Da wir Aber das Thema Wireless LAN in diesen Theme behandeln wollen wir uns nur mit dem Standard IEEE802.11 und seinen Unterarten beschäftigen. Wenn Sie dennoch mehr über die Arbeit der IEEE wissen möchten. Schauen Sie einfach auf http://ieee.org vorbei. Dort können Sie sich über neue Technische Standard wie auch Entwicklungen auf den Laufenden halten.

Erläuterung von IEEE Standard

IEEE802.11
ist eine Normen-Familie für WLANs. Die Definition der IEEE-802-Normen, die zunächst ganz allgemein den Netzwerkzugriff beschreiben, begann im Februar 1980, daher wurde die Bezeichnung 802 gewählt. Zurzeit besteht die Familie aus 12 Normen: 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11c, 802.11d, 802.11e, 802.11f, 802.11g, 802.11h, 802.11i, 802.11j; 802.11n. Wobei sich nur 802.11a; 802.11b; 802.11g und 802.11n wirklich durchsetzen konnten. Daher möchte ich auch nur auf diese 4 eingehen.

Der Standart 802.11a
Die Erweiterung IEEE 802.11a wurde 1999 ratifiziert, erste Produkte kamen im Jahr 2001 auf den Markt. Wegen der rechtlichen Beschränkungen der Nutzung des Frequenzbandes bei 5 GHz sind drahtlose Netzwerke nach 11a/h deutlich weniger verbreitet. Die Endgeräte sind durch die zusätzlichen Techniken der dynamischen Frequenzwahl (DFS) und Regelung der Sendeleistung (TPC) zudem teurer als reine 802.11b/g-Geräte. Bei Verwendung von Dual-Band-Endgeräten, die gleichzeitig in beiden Bändern nach IEEE 802.11a/b oder IEEE 802.11a/b/g funken können, verschwindet dieser Nachteil jedoch zunehmend.
Da das ISM-Frequenzband bei 2,4 GHz durch Bluetooth, Mikrowellenöfen, Babyphones und viele andere Anwendungen stark ausgelastet ist, können sie dieses als Vorteil ansehen. Da dadurch weniger Störquellen auftreten. Da 802.11a im 5GHz Frequenzbereich sendet ist eine Kompatibilität zu 802.11b/g/ und n ausgeschlossen. Von daher sollten sie Sicherstellen das wenn sie dieses Frequenzband nutzen möchten alle W-LAN Clients in ihrem Netzwerk auch 802.11a Unterstützen.

802.11b
IEEE-802.11b sieht maximal 11 MBit/s vor und ist wie 802.11a im Jahr 1999 ratifiziert worden. In der Praxis reduziert sich die Transferrate um die Hälfte. Größere Distanzen zwischen den Stationen machen sich beim Funk-LAN deutlich bemerkbar.
Der Zusatz unterstützt DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) und erlaubt Übertragungsgeschwindigkeiten von 5,5 MBit/s und 11 MBit/s. Dieser Standard hat sich auf breiter Front, auch wegen des günstigen Preises, durchgesetzt. Die Produkte mit diesem Standard gelten als ausgereift und arbeiten in der Praxis auch untereinander gut zusammen.
Die Sendeleistung liegt bei maximal 100 mW was eine Reichweite von 40 m ermöglicht. In Abhängigkeit des Baustoffs für Wände und Decken reduziert sich die Reichweite auf 25 bis 30 m. Im Außenbereich lassen sich Reichweiten bei Sichtkontakt bis 100 m oder mehr erreichen. Da 802.11b auf der 2,4 GHz Frequenz sendet ist eine Abwärtskompatibilität von 802.g ohne weitere Probleme möglich.

802.11g
Im Juli 2003 wurde der 11b-Nachfolger IEEE 802.11g mit einem verbesserten Modulationsverfahren, das Daten mit 54 MBit/s übertragen kann herausgebracht. Der Standard benützt dafür das 2,4-GHz-Frequenzband, wofür keine langwierigen Zulassungen, wie z. B. in Europa, und technische Beschränkungen notwendig sind. Allerdings sind wie bei 11b mit allen Nachteilen in diesem Frequenzband zu rechnen. Vor allem Störungen durch andere Funkdienste, z. B. Bluetooth.
Im WLAN-Standard 802.11g war die Kompatibilität zu 802.11b gefordert. Deshalb beherrscht 11g-Hardware auch die Datenraten bis 11 MBit/s. Da 11g ein anderes Modulationsverfahren benutzt als 11b, kann die 11b-Hardware nicht erkennen, ob das Medium durch 11b-Hardware belegt ist. Um Kollisionen zu vermeiden, stellt die 11g-Station bei anwesenden 11b-Stationen ihren Datenpaketen ein 11b-kompatibles CTS-Steuerpaket (Clear-to-Send) voran. Das CTS-Paket reserviert das Medium für eine bestimmte Zeit. Es ist aber genauso lang, wie ein normales Datenpaket und drückt so die Datenrate. Das passiert immer dann, wenn 11g- und 11b-Stationen sich den selben Funkkanal teilen.

802.11n
Ende 2003 wurde bei der IEEE eine neue Entwicklungsgruppe eingerichtet, um an der Erweiterung 802.11n mit dem Ziel zu arbeiten, einen Standard zu schaffen, der eine Nettoübertragungsrate von 100 MBit/s hat. Alle Spezifikationen vor dem 11n-Standard wurden mit der theoretischen maximalen Übertragungsgeschwindigkeit abgesegnet. So erreichen WLANs nach 11g mit 54 MBit/s in der Praxis nie mehr als 20 MBit/s und 11b mit eigentlich 11 MBit/s nie mehr als 5 MBit/s.

Der hohe Datendurchsatz über 100 MBit/s soll durch einen höheren Durchsatz auf der MAC-Schicht (Media Access Control) und einem geringeren Overhead erreicht werden. Deutliche Verbesserungen sollen adaptive MACs bringen, die die Bandbreite unter allen Teilnehmern besser aufteilen. Mit speziellen Techniken soll die Bruttodatenrate auf 315 MBit/s, später auf 630 MBit/s erhöht werden. Bei einer guten Funkverbindung sollen Netto 160 MBit/s bzw. 320 MBit/s übrig bleiben.

Die etablierte IEEE 802.11a/b/g-Technik soll durch IEEE 802.11n nicht veralten, sondern nahtlos eingebunden werden. Sprich voll kompatible. Bedeutet dass sie auch mit älteren Adaptern arbeiten können. Sie müssen daher nicht ihr komplettes Netzwerk aufrüsten.
Antennengruppen mit MIMO (Multiple Input Multiple Output) und Spatial Multiplexing mit Space Time Block Coding (STBC).

Vom Prinzip her wird der bisherigen Frequenz-Zeit-Matrix eine 3. Dimension, der Raum, hinzugefügt. Mehrere Antennen verhelfen dem Empfänger zu räumlichen Informationen, was zur Steigerung der Übertragungsrate (Spatial Multiplexing) genutzt werden kann. Dabei werden mehrere Datenströme parallel in einem Funkkanal übertragen. Gleichzeitig werden auch mehrere Sende- und Empfangsantennen verwendet. Dadurch verbessert sich die Leistung des ganzen Funksystems erheblich. Bildlich Ausgedrückt, stellen sie sich einfach vor das bei 802.11g nur ein Funkstrahl im 360 Grad Winkel ausgesendet wird. Bei 802.11n werden viele einzelne Funkstrahlen in alle Richtungen ausgesendet. Daher ist die Schneller Kommunikation möglich da jeder Strahl autonom zu den anderen Arbeitet. Folgende Grafik soll es etwas mehr Verdeutlichen.





Aktueller Stand
Der WLAN-Standard 802.11n sollte ursprünglich Mitte 2007 von der IEEE verabschiedet werden. Im Mai 2006 wurde ein finaler Entwurf jedoch nicht angenommen. Im Juli 2008 wurde der Entwurf in Fassung 5.0 verabschiedet. Der jetzige Zeitplan sieht eine Verabschiedung der endgültigen Version des Standards für November 2009 vor.