Vergleich von Standards für drahtlose Datenübertragung

Inhalt

1. Einleitung

2. Einordnung der drahtlosen Standards

3. Entwicklung
3.1 Infrared Data Association (IrDA)
3.2 Bluetooth (IEEE802.15.1)
3.3 IEEE 802.11
3.4 High Performance Radio Local Network (HiperLAN)
3.5 GSM (Mobilfunk 2. Generation)
3.5.1 High Speed Circuit Switched Data (HSCSD)
3.5.2 General Packet Radio Service (GPRS)
3.6 Universal Mobile Telekommunikations System (UMTS)

4. Datenübertragungsraten
4.1 IrDA
4.2 Bluetooth
4.3 IEEE 802.11
4.4 HiperLAN
4.5 GSM
4.5.1 HSCSD
4.5.2 GPRS
4.6 UMTS

5. Frequenzbereiche

6. Mobilität
6.1 IrDA
6.2 Bluetooth
6.3 IEEE 802.11
6.4 HiperLAN
6.5 GSM
6.5.1 HSCSD
6.5.2 GPRS
6.6 UMTS

7. Geographische Zulassung

8.Sicherheit
8.1 IrDA
8.2 Bluetooth
8.3 IEEE 802.11
8.4 HiperLAN
8.5 GSM
8.5.1 GPRS
8.5.2 HSCSD
8.6 UMTS

9. Vergleich

10. Fazit

11. Literaturverzeichnis

12. Internetquellenverzeichnis

13. Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

14. Abkürzungsverzeichnis

1. Einleitung

Heut zu Tage gibt es viele unterschiedliche drahtlose Standards. In dieser Arbeit werden die gängigsten und zukunftsträchtigsten Standards betrachtet und auf bestimmte Merkmale hin überprüft, um sie abschließend miteinander zu vergleichen. Jedes Kapitel beschreibt einen jeden Standard in Bezug auf ein bestimmtes Merkmal.

Zunächst werden voraussetzend in Kapitel 2. die drahtlosen Standards in ihre Einsatzzonen eingeordnet.

In Kapitel 3. wird die Entwicklung aller aufgeführten Standards kurz beschrieben. Diese beschriebenen Standards sind IrDA, Bluetooth, IEEE 802.11 mit seinen Erweiterungen, Hiperlan/1 und /2 plus Ergänzungen, die Mobilfunkstandards GSM mit ihren Weiterentwicklungen HSCSD, GPRS und den dritten Mobilfunk Standard UMTS. Die Bruttodatenraten werden in Kapitel 4. aufgeschlüsselt. Im 5. Kapitel wird Aufschluss darüber gegeben, welche Frequenzbereiche den jeweiligen Standards zu Eigen sind, also welche Frequenzbänder genutzt werden. Die Mobilität, also die Frage nach der Beweglichkeit und Reichweite eines Standards wird in Kapitel 6. beschrieben. Das Kapitel 7. beschreibt in welchem Rahmen die Standards verfügbar sind bzw. genutzt werden und wird geographische Zulassung genannt. Kapitel 8. beschreibt die Verschlüsselungstechniken und -möglichkeiten der jeweiligen Standards.

Das Kapitel 9. schließlich fasst in einer übersichtlichen Tabelle alle Standards mit ihren jeweiligen Attributen zusammen. Hier kann auf einen Blick jedes Merkmal in jedem beliebigen Bezug zu einem anderen überprüft und verglichen werden. Die Tabelle dient also lediglich als zusammenfassende Auswertung der jeweils zuvor in den Kapiteln ausgewerteten Standards mit ihren entsprechend ausgewerteten Merkmalen.

Jeder einzelne dieser Standards hat seine besonderen Vorzüge, Einsatzmöglichkeiten und sicherlich auch seine Begrenzungen. Es wird sich zeigen, ob bereits ein optimaler Standard existiert, der für jede Herausforderung die Lösung ist. Es existieren weitere drahtlose Datenübertragungsstandards. Diese finden aus verschiedenen Gründen nur schwer Zugang zum Markt. Zum einen sind hohe Investitionen im Bereich Hardware erforderlich, zum anderen wurde anderen Technologien der Vorzug gegeben.

2. Einordnung der drahtlosen Standards

Zunächst werden die drahtlosen Standards über ihre Reichweite bzw. ihr Einsatzgebiet in die Bereiche Wireless Personal Area Network, Wireless Local Area network und Wireless Wide Area Network eingeordnet. Generell ist die drahtlose Datenübertragung für die leitungsfreie Überbrückung von Entfernungen gedacht und dazu werden für jegliche Entfernungsbereiche unterschiedliche Technologien genutzt.^[1]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 01: Koexistenz der drahtlosen Netze.^[2]

- Wireless Personal Area Network (WPAN)

WPAN ist für die drahtlose Nahbereichsübertragung konzipiert^[3]. Er soll den Bereich von einigen Zentimetern bis zu 100 Metern abdecken. Zu diesem Bereich gehören z. B. IrDA und Bluetooth.

- Wireless Local Area Network (WLAN)

Die Reichweite bei Standards, die zum WLAN Bereich gehören, decken bis zu 300 Metern des Arbeitsumfeldes ab. Zu diesem Bereich zählen der IEEE 802.11 und der HiperLAN Standard.^[4]

- Wireless Wide Area Network (WWAN)

Im WWAN befinden sich alle drahtlosen Standards, welche über 300 m Arbeitsreichweite haben. Dazu gehören unter anderem GSM mit seinen Erweiterungen, HSCSD und GPRS, sowie UMTS als Weiterentwicklung von GSM.^[5]

3. Entwicklung

3.1 Infrared Data Association (IrDA)

Der IrDA Standard wurde von der Infrared Data Association-Group (IrDA) 1993 definiert. Zu dieser Gruppe gehörten insgesamt 30 Firmen inklusive Hewlett Packard. Ihre Aufgabe bestand darin, einen einheitlichen Standard zu definieren, woraus der IrDA Standard entwickelt wurde.^[6] Seit dem Jahr 2000 gehören mittlerweile mehr als 150 Firmen zu IrDA.

- »1994: 1.Standard IrDA 1.0 (sog. SIR, Serial Infrared) […];
- 1995: Erweiterung IrDA 1.1 (sog. FIR: Fast Infrared) […];
- 1999: Erweiterung Standard (sog. VFIR: Very Fast Infrared) […].«^[7]

3.2 Bluetooth (IEEE802.15.1)

»Als Ersatz für IrDA wurde der Funkstandard Bluetooth vorgestellt«.^[8] Bluetooth bezeichnet einen weiteren Standard (IEEE802.15.1) für die drahtlose Kommunikation zwischen mobilen und stationären Geräten.^[9] Bluetooth ist ein freies, nicht lizenzpflichtiges Funkverfahren, das dazu dient, Daten kabellos über kurze Entfernungen zu übertragen.^[10] Ursprünglich wurde Bluetooth 1998 durch eine Interessengruppe, deren Gründungsmitglieder Ericsson, IBM, Intel, Nokia, und Toschiba waren entwickelt. Aus diesem Gründungskonsortium ist eine Special Interest Group (SIG) mit insgesamt 2500 Mitgliedern entstanden.^[11]

3.3 IEEE 802.11

1985 wurde von dem Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) eine Arbeitsgruppe eingesetzt, die den Standard IEEE 802.11 entwickeln sollte.^[12] Im Jahre 1997 wurde der Standard IEEE 802.11 von der Arbeitsgruppe verabschiedet und im November 1997 publiziert. Im Laufe der Jahre sind Erweiterungen und Ergänzungen hinzugekommen. IEEE802.11 ist der zurzeit am weitesten verbreitete Standard für WLANs.^[13]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 01: Überblick der IEEE 802.11-Standards.^[15]

Ebenso offen ist die Gültigkeit des IEEE 802.11i. Er ist eine Erweiterung der 802.11a, b und g Standards; hiermit sollen die Sicherheitslücken des Wired Equivalent Privacy (WEP) geschlossen werden.^[16]

3.4 High Performance Radio Local Network (HiperLAN)

High Peformance Radio Local Area Network (HiperLAN) ist das europäische Pendant zu IEEE 802.11. HiperLAN/1 wurde von der European Telecommunication Standards Institute (ESTI) 1996 standardisiert. 2003 soll HiperLAN/2 die Marktreife bekommen.^[17]

»HiperLAN gliedert sich in fünf voneinander unabhängige Standards, die den gesamtheitlichen Anspruch dieser Technologie unterstreichen:

- HiperLAN/1 (im Markt gefloppt)
- HiperLAN/2 (noch keine Marktreife)
- HiperACCESS (in der Planungsphase)
- HiperLINK (noch in der Planungsphase)
- HiperMAN (noch in der Planungsphase).«^[18]

3.5 GSM (Mobilfunk 2. Generation)

Globales System für Mobilkommunikation (GSM) ist ein europaweit einheitliches System zur drahtlosen digitalen Sprach- und Datenübertragung. Es handelt sich hierbei um einen betagten internationalen Standard für den digitalen Mobilfunk. Dieser Standard wurde ursprünglich als paneuropäische Norm für digitale Mobilfunknetze geschaffen, um Roaming grenzüberschreitend zu ermöglichen. GSM hat sich inzwischen weltweit zur vorherrschenden Norm für digitale Mobiltelefonie entwickelt. Es wird zurzeit in den Frequenzbereichen 900-MHz, 1800-MHz und 1900-MHz verwendet.^[19]

Für die Realisierung in Deutschland gelten folgende Standards: GSM, in den Netzen D1 und D2 im Frequenzband 900. Der Betreiber ist D1, Telekom (T-Mobil). Das D2-Netz betreibt Vodaphone. Der zweite Standard ist Digital-Cellular-System-1800 (DCS). Das E1-Netz betreibt E-Plus und O2 das Netz E2.^[20] Seit dem Jahr 2000 existieren folgende Erweiterungen des GSM-Mobilfunkstandards:

3.5.1 High Speed Circuit Switched Data (HSCSD)

HSCSD wurde auf der Cebit 1999 erstmalig von E-Plus vorgestellt. Als erster Netzbetreiber präsentierte E-Plus diese Technik 2000. HSCSD ist nicht an 1800 MHz gebunden. Unter den Betreibern befinden sich auch 900-MHz-Netzwerke, wie z. B. Vodaphone.

3.5.2 General Packet Radio Service (GPRS)

GPRS wurde 1999 entwickelt und 2000 für den Konsumentenmarkt freigegeben.^[21] Die GPRS-Technik ermöglicht hohe Datenraten durch Bündelung von bis zu acht Timeslots in Verbindung mit neuen Codierverfahren. GPRS nutzt das Funkspektrum also effizienter, indem ungenutzte Zellenkapazität ausgeschöpft wird.^[22]

3.6 Universal Mobile Telekommunikations System (UMTS)

Universal Mobile Telekommunikations System (UMTS) ist eine Weiterentwicklung des GSM Mobilfunk Standards der 2. Generation. Die Integration in bestehende Systeme wird als ein sehr wichtiges Ziel von UMTS angesehen.^[23] Der Hauptunterschied zu seinen Vorgängern ist die Datenübertragungsrate, die bei maximaler Leistung bis zu 200-mal schneller wäre als der heutige GSM Standard.^[24]

[...]

^[1] vgl. Kral/ Kreft 2003, S. 100.

^[2] vgl. ebd., S. 101.

^[3] vgl. Irmscher (1) 2003, S. 2.

^[4] vgl. Kral/ Kreft 2003, S. 100.

^[5] vgl. ebd., S. 100.

^[6] vgl. Irmscher (1) 2003, S. 3.

^[7] Irmscher (1) 2003, S. 3.

^[8] Niebisch 2002, S. 7.

^[9] vgl. Kral/ Kreft 2003, S. 179.

^[10] Gindel 2002, S. 5.

^[11] vgl. Kral/ Kreft 2003, S 180.

^[12] vgl. ebd. S. 15.

^[13] vgl. Berling 2002, S.5.

^[14] Ahlers/ Endris 2003, S. 46.

^[15] vgl. Kral/ Kreft 2003, S.18

^[16] nähere Erklärung hierzu siehe Kapitel 8.

^[17] vgl. Kral/ Kreft 2003, S. 19.

^[18] vgl. Kral/ Kreft 2003, S. 18.

^[19] Ihnow 2002.

^[20] Irmscher (2) 2003, S. 48.

^[21] Siemens AG 2001 (1).

^[22] Siemens AG 2001 (2).

^[23] Irmscher (2) 2003, S. 35.

^[24] Mauri/ Bulawa 2003, S. 1-3.