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Drahtlose Übertragungstechniken

Mit drahtlosen Verbindungen soll dem Kabelsalat unter dem Tisch ein Ende gemacht werden. Angesichts der vielen Standards droht man aber den Überblick zu verlieren.
Sieht es bei ihnen unterm Schreibtisch auch aus wie in der Müllecke des Computerhändlers? Kabel neben Kabel und wenn dann mal ein Notebook ans Netzwerk angeschlossen werden soll, treibt sie das bis zur Verzweifelung? Bekanntlich geht der Trend zum Zweitcomputer und die Peripherie wird auch immer umfangreicher. Spätestens wenn jetzt noch ein Notebook und Handy dazukommen ist das Chaos perfekt.
Die Zauberformel gegen das Kabelchaos heisst drahtlose Verbindung. Statt der vielen Kabel stehen nur noch vereinzelt Funkmodule herum. Welche Technik jetzt für welchen Anwender die richtige ist, wird im folgenden erklärt.

IrDA

Die Abkürzung steht für ?Infrared Data Association?, zu der sich 1993 ca. 30 Firmen, darunter auch Hewlett-Packard und IBM, zusammenschlossen, um die Datenübertragung per Infrarot zu standardisieren. Die erste Standard-IR Schnittstelle bot eine Übertragungsrate von 115.2 Kbit/s. Der weiterentwickelte Standard ?Fast Infrared? kam mit Transferraten von bis zu 4 Mbit/s. Angekündigt ist bereits ein ?Very Fast Infrared? Standard, der dann 16Mbit/s bieten soll, bisher wurde diese Norm aber noch nicht verabschiedet.
Als Sender dient bei der Infrarotüberragung eine Infrarot-Diode mit einer Wellenlänge zwischen 850 und 900 Nanometer, die das Licht in einem Winkel von 30 Grad abstrahlt. Theoretisch ist die Empfangsdiode so ausgelegt, das ein Empfang auch in einem Meter Entfernung noch möglich ist. In der Praxis sieht das jedoch anders aus, da Infrarot sehr empfindlich auf äussere Einflüsse wie Licht und reflektierende Gegenstände reagiert. So sind bei hellem Sonnenlicht oft nur kürzere, bei künstlichem Licht aber durchaus längere Reichweiten möglich.
Der Verbindungsaufbau kann von einem beliebigen Gerät ausgehen. Normalerweise senden IrDA-Schnittstellen alle 2 Sekunden einen Lichtimpuls um ihre Aktivität zu signalisieren. Ist ein anderes IrDA-Gerät in der Nähe kommt es zum Verbindungsaufbau. Im ersten Schritt werden Informationen über die Eigenschaften des jeweiligen Geräts übermittelt. Dann erfolgt der tatsächliche Datenaustausch über das ?Tiny Transport? Protokoll. Darauf bauen 3 weitere Protokolle auf: IrLAN für den Zugang zu lokalen Netzwerken, ?Infrared Object Exchange? für den Datenaustausch und IrCOMM als Simulation serieller und paralleler Schnittstellen. Letzteres wird für den mobilen Internet Zugang benötigt. Populär ist IrDA vor allem auf dem Handy und PDA Markt geworden. IrDA ermöglicht sowohl den mobilen Internet Zugang als auch den Datenaustausch zwischen Notebook und Desktop-PC. Starke Konkurrenz gibt es für IrDA allerdings sowohl mit und ohne Kabel. Die USB-Schnittstelle erfreut sich immer größerer Beliebtheit und wird deutlich besser unterstützt als IrDA. Und mit Bluetooth existiert eine drahtlose Technologie, die die Industrie massiv einsetzt und die zudem eine höhere Reichweite erzielt.
Somit bleibt IrDA wohl nicht mehr als ein Nischendasein vorbehalten.

IrDA

Anwendung: Handys, PDAs, Notbooks, Fernbedienungen
Vorteile:
+ weite Verbreitung
Nachteile:
- geringe Reichweite
- hohe Stäranfälligkeit
- keine Sprachübetragung

DECT

Bereits 1992 wurde der ETS 300 175 Standard für Digital European Cordless Telecommunications (DET) festgelegt. 1994 stellte die Definition einer Generic Access Protocols (GAP) sicher, dass sich sämtliche DECT-Geräte miteinander kombinieren lassen.
Was DECT grundsätzlich von anderen Mobilfunksystemen unterscheidet, ist das fehlen einer zentralen Vermittlung. Die Verwaltung der Ressourcen wird von den Geräten selbst gesteuert. Dabei ist immer nur die Kommunikation zwischen einer Basisstation und einem Mobilteil möglich, eine direkt Verbindung zwischen 2 Mobilteilen gibt es nicht. In Europa arbeitet DECT in einem Frequenzbereich von 1.880 bis 1.900 MHz. Der zu Verfügung stehende Frequenzraum wird durch ein Multi-Carrier-Verfahren in 10 Kanäle eingeteilt. Dabei werden in einem Frequenzspektrum verschiedene Trägerfrequenzen gleichzeitig gesendet. Wenn eine Frequenz ausfällt, stehen immer noch genügend Ersatzfrequenzen bereit. Durch ?Time Division Multiple Access? werden diese Kanäle wiederum in 24 Zeitschlitze von jeweils 417 ns eingeteilt. Dadurch können mehrere Geräte gleichzeitig auf einem Kanal senden, indem sie sich in einem sehr kurzen Zeitraum abwechseln. Das Codierungsverfahren ?Adaptive Different Pulse Code Modulation (ADPCM) sorgt für eine hohe Sprachqualität. ADPCM ist ein Verfahren, bei dem Sprache und Musik um mindestens 50% komprimiert werden. Aufgrund der benötigten genaueren Fehlerkorrektur sind bei der Datenüberragung nur 24 Kbit/s möglich, allerdings lassen sich bis zu 23 Kanäle bündeln, so erreicht man bis zu 552Kbit/s. In Gebäuden beträgt die Reichweite etwa 40m, im Freien 350m.
Einer der ganz großen Vorteile von DECT ist das reservierte Frequenzband. Dadurch werden Störungen, wie sie beispielsweise bei Bluetooth auftreten können, minimiert. Außerdem ist die Handhabung extrem einfach. Als Nachteil erweißt sich allerdings die Tatsache, dass für den DECT-Standard weltweit unterschiedliche Frequenz- bereiche genutzt werden. So lassen sich europäische DECT-Geräte nicht in den USA nutzen. Weiterer Hacken: Im Augenblick liegen die Preise für die Geräte noch relativ hoch.

DECT

Anwendung: Festnetz-Telefonie, mobiler Internet Zugang
Vorteile:
+ weite Verbreitung
+ 120 Sprachkanäle möglich
+ geringe Störanfälligkeit
Nachteile:
- weltweit keine einheitlichen Frequenzen

IEEE 802.11

Hinter dieser Bezeichnung verbirgt sich ein internationaler Standard für ?Wireless Local Area Network?, der 1997 verabschiedet wurde. Er nutzt Funkwellen im 2.4 GHz Band in dem auch Bluetooth arbeitet, das allerdings verschiedene Störungsquellen hat, denn diese Frequenz nutzen zum Beispiel auch Mikrowellen. Eine Weiterentwicklung gab es 1999, diese macht höhere Bandbreiten möglich. Zurzeit lassen sich mit 802.11b Datenraten von 11 Mbit/s erreichen. IEEE 802.11 kennt zwei Betriebsarten. Einmal kommunizieren Endgeräte direkt miteinander und einmal über einen Zugangspunkt (Access Point). Bei der direkten Kommunikation erfolgt die Datenübertragung allerdings unverschlüsselt. Dieser Access Point funktioniert dann wie ein Switch und leitet die Signale entweder zum Endgerät oder zu einem weiteren Access Point. Die Reichweite ist dabei mit der von DECT zu vergleiche. In Gebäuden 30m, ausserhalb 300m. IEEE 802.11b hat sich mittlerweile durchgesetzt, daher gibt es auch ein entsprechendes Angebot an Endgeräten, allerdings zu Preisen, die für den Endverbraucher relativ uninteressant sind.

IEEE 802.11

Anwendung: Festnetz-Telefonie, mobiler Internet Zugang
Vorteile:
+ hohe Datenrate
+ weltweite Verbreitung
+ Netzstrukturen möglich
Nachteile:
- hohe Störanfälligkeit
- keine Sprachübertragung



Home RF

1999 kombinierte die ?Home RF Working Group? die Standards DECT und IEEE 802.11 zum ?Shared Wireless Access Protocol? Erstmals waren damit Sprachdienste und paketorientierte Datenvermittlung kombiniert worden. Home RF sendet im 2.4 GHz Frequenzbereich, und schafft damit Datenraten bis zu 10Mbit/s. Die paketvermittelte Datenübertragung ist sowohl in einem Peer-to-Peer- Netzwerk als auch über einen Control Point möglich. Für Sprache ist ein Control Point notwendig, der bis zu acht Telefonate gleichzeitig ermöglicht. Insgesamt können bis zu 256 Control Points zu einem Netzwerk zusammengeschlossen werden. Das Netzwerk besitzt zur Sicherheit eine eigene Netzwerk ID. Da diese geheim ist, kann von aussen nicht auf das Netzwerk zugegrifen werden.
Theoretisch müsste Home RF ein voller Erfolg sein. Leider ist das Interesse in der Industrie aber auf Bluetooth gelagert, daher spielt Home RF kaum eine Rolle.

Home RF
Anwendungen: kleine Netzwerke, mobiler Internet Zugang
Vorteile:
+ hohe Datenrate
+ Bandbreitenreservierung
Nachteile:
- wenig Endgeräte



Bluetooth


Bluetooth wurde von Ericsson, Nokia, IBM, Intel und Toshiba als Ersatz für IrDA und Kabelverbindungen entwickelt. 1998 wurde der gemeinsame Standard erstmals der Öffentlichkeit präsentiert.
Der entscheidende Unterschied zwischen Bluetooth und anderen Lösungen liegt darin, das Bluetooth die gleichzeitige Kommunikation mehrerer Geräte miteinander ermöglicht. Ausserdem ist kein Sichtkontakt zwischen den Gräten notwendig. Wie die meisten anderen Standards nutzt auch Bluetooth das 2.4 GHz Band. Um Störungen weitgehend zu vermeiden, wir ein Frequenzopping-Verfahren verwendet, bei dem der Bereich von 2.402 GHz bis 2.480 GHz im Abstand von 1 MHz in 79 Kanäle eingeteilt wird. Damit sind pro Sekunde 1.600 Frequenzsprünge möglich. Dadurch werden Bluetooth Verbindung vergleichsweise stabil.
Bei einer asymmetrischen Verbindung sind maximal 721 Kbit/s in eine und 57.6 Kbit/s in die andere Richtung möglich. Symmetrisch werden 432.6 Kbit/s übertragen. Die Reichweite beträgt maximal 10m. Bluetooth funktioniert sowohl Point-to-Point als auch Point-to-Multipoint-Verbindung. Da Reichweite und Datendurchsatz stark limitiert sind, ist Bluetooth keine Alternative zu IEEE 802.11b. Aufgrund seiner massiven Unterstützung seitens der Industrie wird es sich aber vermutlich durchsetzen. Allerdings ist es den Anbietern bis jetzt noch nicht gelungen, eine nennenswerte Anzahl von Geräten zu akzeptablen Preisen auf den Markt zu bringen.

Bluetooth
Anwendungen: drahtlose Verbindung von Computer und Pheripherie
Vorteil:
+ breite Unterstützung durch die Industrie
Nachteil:
- wenige Endgeräte
- kurze Reichweite
- niedrige Datenrate


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