1 Wireless LANChancen und Gefahren
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Wireless LANWireless LAN
Chancen und GefahrenChancen und GefahrenTheorie und PraxisTheorie und Praxis
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Chancen und GefahrenChancen und GefahrenTheorie und PraxisTheorie und Praxis
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Wireless LAN Chancen und Gefahren
Ich wünsche Ihnen einen wunderschönen guten
Morgen!
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Historische Entwicklungsschritte im Bereich Kommunikation
Zusammenschluss und Vernetzung Entwicklung verschiedenster Netzwerk-Topologien
Uneingeschränkter Datenaustausch Entwicklung des Internets
Unabhängigkeit und Mobilität Entwicklung von Funknetzen (GSM, WLAN, ..)
Historische Entwicklung
Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
Einführung Wireless LAN
4 Wireless LANChancen und Gefahren
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Zusammenschluss und Vernetzung
Die Entwicklung verschiedenster Netzwerk-Topologien bietet:
• Vernetzung mehrerer Knoten innerhalb eines Unternehmens,
• selbst bei Ausfall eines Knoten volle Funktionstüchtigkeit des verbleibendenen Netzes,
• verschiedenste Arten von Netzen, die je nach Anforderung Verwendung finden,
• uneingeschränkte Kommunikation zwischen verschiedenen Arten von Netzen;
Historische Entwicklung
Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
Einführung Wireless LAN
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Uneingeschränkter Datenaustausch
Die Entwicklung des Internets bietet:• die Möglichkeit, einzelne Städte und
Militärbasen miteinander zu verbinden,• allen beteiligten Rechner den gleichen Status
(keine zentrale Leitstellen,...),• uneingeschränkten Datenaustausch
(ortsunabhängig, beliebige Datentypen,...);
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Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
Einführung Wireless LAN
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Unabhängigkeit und Mobilität
Die Entwicklung des WLANs bietet:• Breitbandkommunikation mit reduziertem
Vernetzungsaufwand,• Uneingeschränkten und mobilen
Datenaustausch innerhalb der Empfangsreichweite,
• vermehrt Zugang für mobile Endgeräte
(PDA, Handy,...)• Neue Arten von Diensten (LBS, VoWLAN,...)
Historische Entwicklung
Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
Einführung Wireless LAN
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Die Entwicklung von WLAN
90er Jahre: erste Entwicklungen für den IndustriebereichNetze bis 100 MBit / sec (60 GHz)
erst 1997: 2,4 GHz und 5 GHz Frequenzbereich
Entwicklung neuer Standards zur Verbesserung der Technologie:
•IEEE 802.11a 54 MBit / 5GHz 1999•IEEE 802.11b 11 MBit / 2,4GHz 1999•IEEE 802.11e QoS und Streaming•IEEE 802.11f Roaming 2003•IEEE 802.11g 54 MBit / 2,4GHz 2003•IEEE 802.11h 54 MBit / 5GHz (DFS, TPC) 2003•IEEE 802.11i Authentifizierung / Verschlüsselung
Historische Entwicklung
Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
Einführung Wireless LAN
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WLAN Marktstrukturen
• Wessen Geschäft ist eigentlich das WLAN ?• Mobilfunkbetreiber
• Festnetzbetreiber
• Unternehmen
• Internet Service Provider
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Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
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9 Wireless LANChancen und Gefahren
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Global Players (Hotspots weltweit, Stand:11/03)
ca. 5000
ca. 4000
ca. 2000
3412
223
Quelle: www.wi-finder.com
Historische Entwicklung
Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
Einführung Wireless LAN
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Global Players (Hotspots weltweit, Prognose für 2007)
Quelle: Tempe, Arizona
Historische Entwicklung
Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
530.000
800.000
> 1.000.000
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Arten der Mobilität• Jetzige Kommunikationsformen sind an nach wie vor an
Infrastruktur gebunden & daher auch abhängig („Scheinmobilität“). Es entsteht der Wunsch nach infrastrukturloser Kommunikation (Mobilität mit Peer-to-Peer)
Infrastrukturgebunde Netze• Keine Mobilität• Begrenzte Mobilität
Infrastrukturlose Netze• Unbegrenzte Mobilität
Wired Networks
Hotspots, GSM
Ad-Hoc, P2P
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Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
Einführung Wireless LAN
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Infrastrukturlose Mobilität• WLAN ermöglicht Mobilität
– Infrastrukturgebundene Mobilität– Infrastrukturlose Mobilität (ad-hoc)
• Aufgrund der neuesten Entwicklungen im Bereich von Ad-hoc Netzwerken entsteht auch der Wunsch nach infrastrukturloser Kommunikation.
• Einerseits gewinnt die Mobilität im Geschäftsleben immer mehr an Stellenwert, andererseits wurden in Vergangenheit hohe Investitionen in Client-Server-Architekturen getätigt.
• Die Herausforderung, die sich nun stellt, sind vermehrt Peer-to-Peer-Applikationen im Bereich der infrastrukturlosen Mobilität zu schaffen.
Historische Entwicklung
Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
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Treiber und Hemmnisse für infrastrukturlose Mobilität
Treiber Hemmnisse
•Kostengünstige Technologie
•Mangelnde
Nutzerfreundlichkeit
•Portabilität •Roaming und Billing
•Nachfrage nach Breitbandigkeit
•Sicherheit
•Lizenzfreiheit •Kosten für Backbone
•Verfügbarkeit von Anwendungen•Steigende Umsätze durch Neukunden
Quelle: Wissenschaftliches Institut für Kommunikationsdienste
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Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
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Peer-to-Peer NetzeEntwicklung Peer-to-Peer Netze
• Die ursprüngliche Konzepierung des Internets der späten 60er Jahre war ein P2P-System
• Sinn des ARPANETS war die gemeinsame Nutzung von Computern in einem USA weiten Netzwerk
• Jeder Host war gleichberechtigt
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Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
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15 Wireless LANChancen und Gefahren
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Wandel von P2P zu Client-Server-Systemen
• Mit zunehmender Verbreitung wuchs das Internet rasant an.
• Es gab immer mehr Nutzer, die jedoch nur Informationen konsumierten.
• Die Zahl der Netzteilnehmer, die Ressourcen bereitstellten wurde immer geringer.
• Aufgrund geringer Bandbreite war es vielen Netzteilnehmern nicht möglich Daten dem Netz bereitzustellen.
Folge:
• Das anfängliche „P2P-Internet“ entwickelte sich zu einem Client-Server-System
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Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
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16 Wireless LANChancen und Gefahren
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Peer-to-Peer Netzwerke wieder auf dem Vormarsch• Mitte der 90er Jahre rückte der Wunsch der Clients,
Daten untereinander auszutauschen wieder in der Vordergrund, auch wenn der Inhalt nun nicht mehr zu wissenschaftlichen Zwecken diente.
• Nachdem zunächst nur Instant Messaging (ICQ) betrieben wurde, stieg mit zunehmender Leistungsfähigkeit der Clients der Wunsch Musik, Bilder und Videos untereinander auszutauschen.
• P2P-Systeme machen sich diese Ressourcen zu Nutze, um das Bedürfnis der Nutzer nach Kommunikation und Datenaustausch zu befriedigen.
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Peer-to-Peer Netze
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Peer-to-Peer Netzwerk Modelle
Quelle: www.zdnet.de
Pure P2P Hybrid P2P Historische Entwicklung
Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
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18 Wireless LANChancen und Gefahren
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• Sicherstellung der Datenverfügbarkeit• Hoher Lokalisierungsaufwand von Daten• spezielle Software wird benötigt
(Software muss P2P-Paradigma unterstützen)• Schlecht skalierbar (Performance)• Sicherheit (Group-Authentication)• Mangelnde Standardisierung
Nachteile des P2P
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Vorteile des P2P
• Kostenersparnis durch Nutzung bereits vorhandener
Ressourcen (Kein zusätzlicher Server)• Ausfallsicherheit (kein single point-of-failure)• Selbst Organisation• Leicht skalierbar (Teilnehmer)• Daten können sich sehr schnell verbreiten• Hohe Speicherkapazität
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Applikationen im Bereich Peer-to-PeerFile Sharing Instant Messaging
CollaborationGrid Computing
SAP Oracle E-Business Suite E-Design Lösungen SETI@home
OpenScape Lotus Notes Novell GroupWise Microsoft Exchange
Napster Gnutella KaZaA Freenet
ICQ Yahoo! Messenger Microsoft MSN AOL IM
Austausch von Daten aller Art,
Dezentrale Datenspeicherung
Online-Kommunikation,
Direkter Nachrichten-Austausch
Optimale Nutzung von verteilten Ressourcen,
Ortsunabhängig und Uneingeschränkt
TeamübergreifendeZusammenarbeit,
Spontane Formierung undAdministrierung,
Kommunikation – Kooperation– Koordination
P2PP2P
Historische Entwicklung
Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
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Technische Herausforderungen von Peer-to-Peer 1Interoperabilität
• Fähigkeit einer Entität (Device oder Applikation), mit anderen Entitäten zu kommunizieren und Daten auszutauschen
Direkter Austausch zwischen Peers
• Austausch von Daten in Echtzeit bzw. Echtzeitkommunikation• Kommunikation ohne zentrale StelleAutonomie
• P2P-Teilnehmer unterliegen keiner zentralen Kontrollstelle, sondern haben vollkommene Autonomie
• P2P-Teilnehmer kontrollieren ihre Aktivitäten selbst
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Prognose
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22 Wireless LANChancen und Gefahren
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Technische Herausforderungen von Peer-to-Peer 2Sicherheit
• Authentifizierung• Autorisierung• Integrität und Vertraulichkeit von Daten
Reputation
• Information über das bisherige Verhalten eines Benutzers• Wichtiges Element für die Bildung von Vertrauen• Sammlung und Auswertung von Informationen über
vergangene Transaktionen
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Peer-to-Peer Netze
Prognose
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Prognose (des Paradigmenwechsels)
• Einsatz von Peer-to-Peer-Architekturen erfolgt parallel zu herkömmlichen Client-Server-Systemen
• Peer-to-Peer-Applikationen werden mittelfristig gesehen bestehende Client-Server-Applikationen nicht ablösen sondern ergänzen
• Vermehrte Implementierung von Applikationen im Bereich von Peer-to-Peer
Folge:• Entwicklung von Hybrid-Systemen (P2P-C/S)
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Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netze
Prognose
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Auswirkungen des Paradigmenwechsels
• In den Unternehmen wird die Bedeutung der Mobilität zunehmen.
• Aufgrund neuer Sicherheitsstandards können kommerzielle Dienste (E-Commerce) im Bereich Peer-to-Peer und WLAN abgewickelt werden.
• Eine erhöhte Verbreitung der Technologie WLAN.• Weiter Fortschritte und Verbesserungen im Bereich von
kabellosen Netzen.
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Peer-to-Peer Netze
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Historische Entwicklung
Evolution der Mobilität
Peer-to-Peer Netzwerke
Prognose
Quelle: Siemens Corporate Technologie
Autonomous robots and intelligent objects
• All objects of daily life and all living spaces will become communication enabled to improve user convenience and to comply with fashion needs and emotions.
E-business: Total networking • Business customers will require
real-time availability of information and security end-to-end over business processes and all media.
Communication en route• Applications will be accessible from
anywhere at any time through portable devices with natural user interfaces.
Leisure and entertainment• Entertainment and communication
will converge.
Globalization, individualization, mobility and self-organization will be driving forces in information and communications.
Picture of the FutureSummary 2003
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Grundlagen: Ausbreitung im Medium
Reflektion einer Funkwelle an einer metallenen / beschichteten Fläche.
Abschwächung einer Funkwelle durch einen Körper (z.B. Wand).
29 Wireless LANChancen und Gefahren
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Grundlagen: Frequenzbereiche
Wellenlänge Frequenz 10 5 -10 4 m 3 – 30 kHz VLF 10 4 – 10 3 m 30 – 300 kHz LF/Langwelle 10 3 – 10 2 m 0,3 – 3 MHz MF/Mittelwelle 10 2 – 10 m 3 – 30 MHz HF/Kurzwelle 10 – 1 m 30 – 300 MHz UKW/Ultrakurzwelle
1 – 0,1 m 0,3 – 3 GHz MikrowellenGSM-Netze 890 – 960 MHz
10 – 1 cm 3 – 30 GHz GSM-Netze 1710 - 1880 MHz DECT 1,8 - 1,9 GHz
1 – 0,1 cm 30 – 300 GHz UMTS 1,97 - 2,2 GHz Bluetooth 2,402 - 2480 GHz
1 – 0,1 mm 0,3 – 3 THz Wireless LAN (ISM Band)860MHz; 2,4GHz; 5,GHz
300 – 0,72 mm 1 – 417 THz Infrarot 0,72 – 0,38 mm 417 – 789 THz Sichtbares Licht
> 789 THz Ultraviolet/ Röntgenstrahlung
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Grundlagen: ISM-Band
• ISM(Industrial Scientific and Medical Band)
für lizenzfreie Nutzung:• 433 MHz, 860 MHz, 2,4 GHz, 5GHz
• 2,4 GHz- ist nahezu weltweit verfügbar• Features des 2,4 GHz-Band:
– Bandbreite 83,5 MHz– Max. Sendeleistung 100mW
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Grundlagen: Überblick über Funknetze
Standards im Überblick
Netz Frequenzband Reichweite* Geschwindigkeit Einsatzgebiet
Blue-tooth
2,4 GHz 10 m (bis 100 m) max. 1 MBit/s Personal Area Networks
DECT 1880 - 1900 MHz 50 m in Gebäuden, 300 m im Freien
max. 20 MBit/s lokale Sprache und Datendienste
HomeRF 2,4 GHz 50 m 1,6 MBit/s, Kanal-
bündelung möglich SOHO-Netzwerke
Hiper LAN/2
5 GHz 50 - 100 m max. 54 Mbit/s Zugang zu Festnetzen
GSM 900 und 1800 MHz 1 - 5 km** 9,6 MBit/s, Kanal-
bündelung möglich Mobilfunk
GPRS 900 und 1800 MHz 1 - 5 km** 53 Kbit/s Datenmobilfunk
UMTS 1900 - 2000 MHz und 2100 - 2200 MHz
ähnlich GSM/GPRS max. 2 MBit/s Daten, Sprache,
Multimedia 802.11b 2,4 GHz 30 - 50 m in Gebäuden
100 m im Freien max. 11 MBit/s WLAN
Netzwerkdienste
* Grundreichweite o. Zusatzverstärker und Richtantennen, ** Reichweite Basisstation maximal 30 km (900 MHz) und 15 km (1,8 GHz)
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Personal Area Local Area Network, Wide Area Network Network, (LAN) (WAN) (PAN)
bis 10 m 30-70m
Wireless LAN,IEEE 802.11,DECTHome RFHiperLAN2
Bluetooth GSM/GPRSUMTS
*)
*) Abhängig von den Umgebungsbedingungen
Grundlagen: Reichweiten
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Die Bluetooth-Technik ist aus Entwicklungen der Telecom- Anbieter Nokia und Ericsson entstanden. Auch wenn es sich bei Bluetooth um eine sehr junge Technologie handelt, werden ihr im Consumerbereich große Wachstumsraten prognostiziert.Sobald sich zwei Bluetooth Geräte bis auf die überbrückbare Reichweite annähern, kann die Kommunikation ohne weitere Eingriffe beginnen. Über Buetooth wird nicht nur Datenkommunikation sondern auch Sprachkommunikation möglich sein. Durch die Einschränkung bzgl. Datenrate und Entfernung ist Bluetooth in der vorliegenden Spezifikation für industrielle Wireless LANs nicht unbedingt geeignet.
Funkkommunikation Techniken 1
arbeitet im 2,4 GHz Band FHSS Übertragungsverfahren nutzt 79 Kanäle, welche 1600 mal pro Sekunde gewechselt werden ursprünglich für den PAN-Bereich konzipiert (Sendeleistung 1mW, Reichweite ca. 10m, Datenrate 1MBit/s, kein Roaming) mittlerweile 2.Geräteklasse mit 100mW Sendeleistung spezifiziert Identifizierung durch 48Bit Seriennummer Unterstützung von 1Daten-(723,3kBit/s) & 3Sprachkanälen(je 64kBit/s) Auslegung auf Point to Point Kommunikation bis 8 Teilnehmer in einem Piconetz mit einem Master. Bei mehr Teilnehmern entsteht aus diesen Netzen dann das Scatternet Verschlüsselung mittel 128Bit-Schlüssel
34 Wireless LANChancen und Gefahren
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UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) ist zwar keine Technik, die heute bei Wireless LAN Lösungen eingesetzt wird. Die Popularität, die UMTS durch die Versteigerung der Funkfrequenzen gewonnen hat, lässt es sinnvoll erscheinen, die wesentlichen Aspekte von UMTS kurz zu erklären.
UMTS ist ein Mobilfunkstandard der 3. Generation. Mit diesem neuen Standard, der Datenraten bis 2 MBit/s ermöglichen soll,sollen
Sprach-Audio- Daten-Text-Bild- und Video-Übertragung
zu mobilen Teilnehmern möglich sein. Für die Kommunikation mit UMTS Systemen wurden Frequenzbänder im Bereich von
1,9 GHz bis 2,2 GHz von der Regulierungsbehörde an die Netzbetreiber versteigert.
UMTS wird als Chance für einen weltweiten Mobilfunkstandard gesehen.
Funkkommunikation Techniken 2
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ZigBee (IEEE 802.15.4)
Low-power, Low data rate Funkapplikationen
2,4 GHz Band
Übertragungsgeschwindigkeit bis 250kbit/s
Reichweiten ca.30m
Haustechnik
Funkkommunikation Techniken 3
36 Wireless LANChancen und Gefahren
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Wireless CommunicationWireless LAN, GSM, HSCSD, GPRS
Wireless LAN11 MBit/s
GSM9,6 kbit/s
bis zu43 kbit/s *
- integrierter PCMCIA Slot
(IP65)- Hersteller unabhängig
* mit HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) Technologie
37 Wireless LANChancen und Gefahren
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Die Hauptgruppen:
IEEE 802.11 2,4 GHz Band Datenraten bis 2 MBit/sIEEE 802.11 b 2,4 GHz Band Datenraten bis 11 MBit/s IEEE 802.11 a 5 GHz Band Datenraten bis 54 MBit/s
Die Kennzeichnung Wi-FI (Wireless Fidelity), vergeben durch die Nutzerorganisation Wireless Ethernet Compatibility Aliance (WECA), garantiert die Kompatibilität der IEEE 802.11 Produkte verschiedener Hersteller .
Grundlagen: Standard (1)
38 Wireless LANChancen und Gefahren
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Grundlagen: Standard (1a)
CISCO- SystemCISCO- System
Siemens RLMSiemens RLM
I GateI Gate
Lucent Lucent Access Access POINT LANPOINT LAN
CP 1515 CP 1515 PC CardPC Card
39 Wireless LANChancen und Gefahren
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FHSS Frequency Hopping Spread SpectrumTrägerfrequenz wird verändert
DSSS Direct Sequence Spread Spectrum
Nutzsignal wird verrauscht
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
orthogonale Unterträger werden zu einem Kanal
zusammengefasst
Grundlagen: Datenübertragungsverfahren
40 Wireless LANChancen und Gefahren
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Grundlagen: Frequency Hopping Spread Spectrum
Frequency / GHz
Signal
Narrow-BandNoise
2,4 2,48
41 Wireless LANChancen und Gefahren
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Grundlagen: Direct Sequence Spread Spectrum
For detailed information check Chapter 1.1.2 in the manual “Mobile Communication with the MOBIC“
Frequency / GHz
Spread signalNarrow-BandNoise
2,4 2,48
42 Wireless LANChancen und Gefahren
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Grundlagen: Orthogonal Frequency Division Multiplexing
43 Wireless LANChancen und Gefahren
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Grundlagen: weitere Standard (Arbeitsgruppen)
• IEEE 802.11e Neue Sicherheitsmechanismen z.B.: WEP2 (Wired Equivalent Privacy)
• IEEE 802.11f Kommunikation zwischen Access Points• IEEE 802.11g Datenübertragung im 2,4 GHz Band mit 22
MBit/s• IEEE 802.15 Datenübertragung im 2,4 GHz Band mit
Bluetooth™• IEEE 802.15.2 Kompatibilität Bluetooth™ und Wireless LAN• IEEE 802.15.3 UWB Ultra Wide Band• IEEE 802.15.4 ZigBee
44 Wireless LANChancen und Gefahren
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Grundlagen: Topologien
• Ad Hoc Netz– Peer to Peer Kommunikation zwischen Teilnehmern– Kostengünstig, kein Access Point notwendig– Geringe Entfernungen (ca. 5-10m)– Keine Kontrollmechanismen
• Point to Multipoint Network– Kommunikation zwischen Teilnehmern über
AccessPoint– Lastausgleich über mehrere Access Points– Roaming: Weitergabe der Teilnehmer zwischen den
Access Points– Zentralisierte Kontrolle möglich
45 Wireless LANChancen und Gefahren
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Grundlagen: Sicherheit
• Verschlüsselung mit 40 & 128bit statischem Schlüssel• Begrenzt Reichweite der Funkzellen• Netzwerkname• MAC Filter • Neue Systeme mit RADIUS-Unterstützung
46 Wireless LANChancen und Gefahren
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Grundlagen: Biologische Bedingungen
• Grenzwerte bei 2,4GHz IEEE & VDE 0848:– Elektrische Feldstärke 137 V/m– Magnetische Feldstärke 0,36 A/m– Leistungsdichte 1W/m²
• Typische Werte: – Leistung 0,1W– Zum Vergleich:
• Mobiltelefone ~2W
• Mikrowelle 0,005W /cm² bzw. 500W/m²
• Bilden Sie sich Ihre Meinung!
47 Wireless LANChancen und Gefahren
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Diskussion / Fragen
Danke für Ihre Aufmerksamkeit.
Fragen?