Grundlagen WLAN-Bridging
Brückenschlag mit WLAN

Kopplung von Funknetzwerken

WLAN-Bridges haben nur eine Aufgabe: Sie koppeln zwei bestehende Netzwerke per Funk. Das ist die Lösung für die meisten Reichweitenprobleme, also erst zwei getrennte Netzwerke aufzubauen und diese dann über eine Bridge verbinden. Anwendungsfälle in der Praxis gibt es jede Menge: wenn etwa ein firmenweites Funknetz aufgebaut werden soll, die Teilnehmer aber zu weit voneinander entfernt sind (Standortvernetzung) oder wenn ein größeres Areal mit Funknetz-Zugang versorgt werden soll (Campusvernetzung).

In der Praxis koppeln Firmen aber oft nicht nur zwei getrennte Netze. Werden mehrere verteilte Access-Points an eine zentrale Station angebunden, dann nennt man das Point-to-Multipoint-WLAN (P2MP) oder auch Wireless Distribution System (WDS). So können etwa mehrere Gebäude auf einem Betriebsgelände mit der Zentrale vernetzt werden. Doch es gibt noch andere Herausforderungen: Müssen etwa mehrere Kilometer Funkstrecke gebaut werden, die auch noch Hindernisse umschiffen sollen, dann kann man spezielle Access-Points verketten. Die Geräte haben dann zwei WLAN-Module eingebaut und arbeiten als Schaltstellen (Relais-Modus).

Doppel-WLAN: Der Lancom L-54 Dual Wireless hat zwei Funknetz-Module für den Relaismodus ingebaut.

Reflektierte Funkwellen

Welche Gesichtspunkte sind für die Planung von WLANs in der Praxis nötig? Bei sehr guten Sichtbedingungen sind zwischen zwei Access-Points Distanzen von mehreren Kilometern möglich. In der Regel, das gilt vor allem für WLANs in Gebäuden, hat man diese idealen Bedingungen aber nicht. Reflexionen und Streuung stören die Signalqualität. Der Grund: Die Antennen eines Access-Points senden Daten in mehrere Richtungen gleichzeitig. Die Funkwellen werden dabei reflektiert, sodass ein ausgesendetes Signal auf unterschiedlichen Wegen und natürlich auch zeitverzögert die Clients erreicht (Mehrwegeausbreitung). Diese zeitverzögerten Signale überlagern sich beim WLAN-Client nach IEEE 802.11a/g so, dass sie sich im Extremfall sogar gegenseitig auslöschen. Dann kann es passieren, dass die Mitarbeiter nur 20 Meter voneinander entfernt sind und trotzdem nicht ohne Zusatz-Hardware im gemeinsamen WLAN arbeiten können.

Die im 802.11n Draft 2.0 beschriebene MIMO-Technologie (Multiple Input, Multiple Output) wandelt die Nachteile der Mehrwegeausbreitung bei der WLAN-Übertragung in einen Vorteil. WLANs nach 802.11a/g können nicht zur gleichen Zeit auf dem gleichen Kanal unterschiedliche Signale übertragen, da der Empfänger diese nicht auseinanderhalten kann. MIMO dagegen nutzt die Reflexionen sogar. Ein von einem Sender A ausgestrahltes und vom Empfänger 1 empfangenes Signal legt einen anderen Weg zurück als ein Signal von Sender B zu Empfänger 2 – beide Signale werden unterwegs unterschiedlich reflektiert. Der Empfänger sieht also zwei verschiedene Datenströme, die sogenannten Spatial Streams. Durch die parallele Nutzung von zwei Datenströmen verdoppelt sich der Datendurchsatz.

Einige MIMO-Router wie dieses Linksys-Gerät haben ziemlich auffällige Antennen, andere setzen auf komplett auf interne Antennen.

802.11n für Outdoor-Anwendungen

Speziell im Outdoor-Bereich lassen sich die beschriebenen MIMO-Vorteile nicht ausnutzen, etwa wenn man zwei Gebäude vernetzen will und es dazwischen schlicht keine Reflexionen sondern eine direkte Sichtverbindung gibt. Für Outdoor-Anwendungen mit 802.11n wird daher die Polarisation als charakteristisches Merkmal der Streams verwendet. Das wird mit so genannten Dual-Slant-Antennen realisiert. Das sind Antennen mit zwei separaten Anschlüssen, die in einem Gehäuse zwei um 90 Grad gedrehte Polarisations-Antennen vereinigen.

Mit diesem Ansatz ergeben sich auch für P2P-Strecken im Outdoor-Bereich hohe Datendurchsätze und Reichweiten. Bisherige Verfahren erreichen unter Berücksichtigung aller verfügbaren Performance-Funktionen (Turbo-Modus, Bursting, Kompression) ein Netto-Datendurchsatz von etwa 40 bis 50 MBit in der Sekunde. P2P-Verbindungen mit 802.11n erzielen bei Verwendung von normalen Antennen und einem Datenstrom bis zu 90 MBit pro Sekunde netto. Dual-Slant-Antennen übertragen mit zwei getrennte Datenströme in der Praxis netto bis zu 130 MBit pro Sekunde.

Doppel-Anschluss: Dual-Slant-Antennen beherbergen zwei um 90 Grad gedrehte Polarisations-Antennen.