Mobilität, Flexibilität und Unabhängigkeit sind nur einige der Schlagworte, die seit einigen Jahren immer mehr an Bedeutung gewinnen. Um diese Eigenschaften zu gewährleisten, wird zunehmend auf kabellose Technologien gesetzt, die uns ermöglichen, wann und wo auch immer zu arbeiten, Informationen zu beschaffen oder einfach nur erreichbar zu sein. Ob dies nun der Mobilfunk ist, dessen Teilnehmerzahl mittlerweile die der Festnetzanschlüsse übersteigt, oder aber WLAN, welches uns das freie, kabellose Surfen innerhalb eines Hauses oder des Büros ermöglicht. Die digitalen Funktechnologien erreichen mittlerweile immer mehr Bereiche des täglichen Lebens. Und für fast jede Anforderung steht eine bestimmte Funktechnik bereit:
Für Mobiltelefonie sind dies GSM und mittlerweile UMTS, für den Datenaustausch mobiler Peripherie die Bluetooth-Technik, welche stetig weiterentwickelt wird, um höhere Datenraten und Reichweiten zu gewährleisten. Im Auto helfen uns Navigationssysteme basierend auf GPS oder demnächst Galileo, damit das Ziel direkt gefunden wird. Die WLAN-Techniken IEEE 802.11a/b/g finden bereits seit mehreren Monaten zunehmende Nutzer, die seitdem die Vorteile des drahtlosen Surfens genießen. Doch nicht nur im sog. Home-and-Office Bereich wird diese Technologie eingesetzt. Auch Städte, Gemeinden und Verkehrsmittel wie beispielsweise die Bahn bieten den Internetzugang in Hot-Spots bzw. den Zügen an.
Neben diesen bereits einsetzbaren Technologien, gibt es zahlreiche andere, die zurzeit noch erprobt und spezifiziert werden und evtl. erst in einigen Monaten oder Jahren breite Anwendung finden. Zu nennen ist hier vor allem die WiMAX-Technik, spezifiziert in IEEE 802.16, die mittels Mikrowellen einen drahtlosen Breitband-Internetzugang über mehrere Kilometer hinweg zu bisher DSL-freien Regionen ermöglicht. UWB (Ultra Wide Band) dagegen ist eine Kurzstrecken-Funktechnologie, die für die Vernetzung verschiedener Geräte wie Computer, Tastaturen, Drucker, aber auch DVD-Player und Fernseher gedacht ist. Ebenso dem Kurzstreckenfunk zuzuordnen ist die ZigBee-Technik. ZigBee arbeitet auf dem 2,4GHz sowie 868MHz Band und soll für Gebäudeautomation in Firmen und Eigenheimen zur Steuerung von Licht, Heizung, Alarmanlagen und Haushaltsgeräten eingesetzt werden. Die Reichweite liegt hier bei bis zu 100m.
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung
2 Wireless LAN
2.1 Funktionsweise
2.2 Die MIMO-Funktechnik
2.3 Stand der IEEE 802.11n-Spezifikation
3 Die WiMAX-Funktechnologie
3.1 Vor- und Nachteile der WiMAX-Technologie
3.2 WiMAX – Chance oder Risiko für den Telekommunikations-Markt?
3.3 WiMAX am Beispiel der Städte Selm und Finnentrop
4 UWB – Die Funktechnik für den PAN-Bereich
4.1 Funktionsweise der Ultra-Breitband-Technologie
4.2 Die treibenden Kräfte hinter UWB
Zielsetzung & Themen
Diese Seminararbeit untersucht aktuelle und zukünftige drahtlose Kommunikationstechnologien, um deren Funktionsweisen, Anwendungsgebiete und Potenziale für die Breitbandversorgung sowie die Vernetzung im Heim- und Office-Bereich zu analysieren. Im Fokus steht dabei die Frage, wie sich WLAN, WiMAX und UWB in ihren technischen Spezifikationen unterscheiden und inwiefern sie sich gegenseitig ergänzen oder verdrängen.
- Technische Grundlagen und Betriebsmodi von Wireless LAN (IEEE 802.11).
- Innovationen in der WLAN-Technologie, insbesondere durch MIMO-Systeme.
- Potenziale von WiMAX als Alternative oder Ergänzung zu DSL-Infrastrukturen.
- Analyse von Fallbeispielen zur Breitband-Funkversorgung in unterversorgten Regionen.
- Funktionsweise und Anwendungsszenarien der Ultra-Wide-Band-Technologie (UWB).
Auszug aus dem Buch
2.2 Die MIMO-Funktechnik
Das Kürzel MIMO steht für „Multiple Input, Multiple Output“ und beschreibt eine Technik, die die Funkverbindung zwischen der WLAN-Basisstation und dem Mobilgerät verbessern soll. Dazu werden die Geräte mit mehreren Antennen ausgestattet, die dann eine Richtwirkung entwickeln können und somit zu einer höheren Reichweite und einem größeren Durchsatz führen.
Zwar kann die Datenrate eines WLAN-Netzes z.B. auch durch andere Modulationsverfahren anstatt des 64-QAM, verbessert werden, doch müsste dazu sehr genau funktionierende Hochfrequenzelektronik in die Funkanlagen eingebaut werden, was enorme Kostensteigerungen mit sich bringen würde. Um die Anlagen jedoch weiterhin kostengünstig herstellen zu können und den Durchsatz zu erhöhen, werden in zukünftige Anlagen mehrere baugleiche Antennen eingebaut, die voneinander mindestens eine halbe Wellenlänge der Trägerschwingung Abstand haben müssen. Bei dem IEEE WLAN-Standards 802.11b und 802.11g (2400 bis 2483,5 MHz) wären dies ca. 62mm. Durch das Senden mehrerer Signale erhält der Empfänger eine räumliche Information über die Funkwellen. Unterscheiden sich diese Funkwellen in Bezug auf die Richtung aus der sie kommen recht deutlich voneinander, kann ein Mehrantennen-Empfänger sie mittels analoger Elektronik trennen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einführung: Diese Einleitung führt in die Bedeutung mobiler Funktechnologien ein und gibt einen Überblick über die in der Arbeit untersuchten Standards.
2 Wireless LAN: Das Kapitel erläutert die Grundlagen von WLAN, die Zugriffsverfahren sowie die innovative MIMO-Technik zur Leistungssteigerung.
3 Die WiMAX-Funktechnologie: Hier werden die Funktionsweise und das Marktpotenzial von WiMAX beleuchtet sowie dessen Einsatz als DSL-Alternative in Praxisbeispielen diskutiert.
4 UWB – Die Funktechnik für den PAN-Bereich: Dieses Kapitel behandelt die Ultra-Wide-Band-Technologie zur Kurzstreckenvernetzung und die Herausforderungen bei der Standardisierung.
Schlüsselwörter
WLAN, WiMAX, UWB, IEEE 802.11, MIMO, Breitband, Funktechnik, Frequenzspektrum, Datendurchsatz, OFDM, DSSS, Vernetzung, Telekommunikation, Kurzstreckenfunk, Ultra-Wide-Band.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit bietet eine fundierte Übersicht über moderne drahtlose Funktechnologien zur Multimedia-Verteilung und deren jeweilige technische Eignung für verschiedene Anwendungsbereiche.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder sind die Weiterentwicklung von Wireless LAN, der Aufbau von WiMAX-Netzwerken zur Breitbandversorgung und die Nutzung von UWB für die lokale Vernetzung von Geräten.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, die Funktionsweisen, Vor- und Nachteile sowie die Marktreife der drei Funktechniken WLAN, WiMAX und UWB gegenüberzustellen und zu evaluieren.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine strukturierte Literaturanalyse, die technische Spezifikationen und aktuelle Marktentwicklungen auf Basis von Fachliteratur und Berichten zusammenführt.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden die drei Standards detailliert in Bezug auf Technik, Reichweite, Datenraten und Herausforderungen wie Frequenzbelegung oder Kostenstrukturen analysiert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den wichtigsten Begriffen zählen MIMO-Technik, WiMAX-Standard, OFDM-Verfahren, Ultra-Wide-Band und Breitband-Internetzugang.
Warum spielt MIMO bei der WLAN-Optimierung eine Rolle?
MIMO ermöglicht durch mehrere Antennen eine bessere Signalqualität und höhere Durchsatzraten, ohne die Strahlungsleistung drastisch erhöhen zu müssen.
Welches Problem löst WiMAX in den Beispielen Selm und Finnentrop?
WiMAX dient hier als kostengünstiger Ersatz für die fehlende DSL-Infrastruktur, um eine Breitband-Anbindung in ländlich oder unterversorgten Gebieten zu ermöglichen.
Warum ist UWB auf eine kurze Reichweite beschränkt?
Aufgrund der sehr niedrigen erlaubten Sendeleistung, um Störungen anderer, bereits existierender Funkdienste zu vermeiden, ist UWB auf den Nahbereich von ca. 10 Metern begrenzt.
- Arbeit zitieren
- Dipl.-Inf. Andre Feldmann (Autor:in), 2005, Drahtlose Technologien zur Multimedia-Verteilung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/44091
