move IT Home Base

Antennenprinzip

anonymous@undisclosed.example.com (Anonymous) — Fri, 29 Nov 2019 10:59:06 +0000

Antennenprinzip

Im Jahr 1886 hatte Heinrich Hertz demonstriert, dass man elektrische und magnetische Felder zur Übertragung von Nachrichten nutzen kann. Das Sendesignal wurde damals mangels Elektronenröhren oder Transistoren mit einer Funkenstrecke erzeugt, daher stammt die Bezeichnung Funk(technik). Erst später entdeckte man, dass lange Drähte anstelle der Funkenstrecke die Reichweite von Sendeanlagen erheblich steigern konnten. Dabei hat der Draht die Aufgabe, die vom Sender abgegebene Hochfrequenz (HF) als elektromagnetische Welle in die Umgebung auszukoppeln, das Prinzip Antenne war geboren.

Zum Bereich der elektromagnetischen Wellen gehört nicht nur der Funk zwischen Langwelle und Mikrowelle, auch Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind nichts anderes als elektromagnetische Wellen. Diese unterscheiden sich nur erheblich in der Wellenlänge vom gewöhnlichen Funk. UKW-Rundfunk arbeitet bei etwa drei Meter Wellenlänge und 2,4-GHz-WLAN bei rund 12 cm. Dagegen hat rotes Licht nur 650 nm (650 milliardstel Meter) und Röntgenstrahlung noch viel weniger.

Die Wellenlänge λ und die Frequenz f des Signals hängen im freien Raum unmittelbar zusammen, ihr Produkt ist die Lichtgeschwindigkeit c (rund 300.000 km pro Sekunde); die Ausbreitung erfolgt für irdische Maßstäbe extrem schnell. In anderen Medien als Luft oder Vakuum kann die Wellengeschwindigkeit deutlich niedriger liegen: Beispielsweise beträgt sie in Koaxialkabeln, kurz Koax, je nach Typ nur 60 bis 70 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Deswegen ist die Wellenlänge im Kabel auch deutlich kürzer als im Freien. Immer senkrecht

Durch die gegenseitige Beeinflussung des elektrischen und magnetischen Feldes ergibt sich aus den Maxwellschen Gleichungen, dass sich elektromagnetische Wellen bei Abwesenheit weiterer Einflüsse grundsätzlich als Transversalwelle ausbreiten (transversal: quer verlaufend). Das elektrische Feld steht dabei stets senkrecht auf dem magnetischen Feld, beide stehen senkrecht zur der Ausbreitungsrichtung.

Daraus folgt, dass es viele getrennte Wellen gibt, die mit gleicher Frequenz in die gleiche Richtung laufen: In der Praxis nutzt man häufig horizontal polarisierte Wellen mit waagerechtem elektrischen und senkrechtem magnetischen Feld sowie vertikal polarisierte Wellen mit senkrechtem elektrischen und waagerechtem magnetischen Feld. WLAN wird dabei ebenso wie Mobilfunk zumeist vertikal polarisiert gesendet (der Strahler einer Antenne steht senkrecht), hingegen wird UKW- und Fernsehrundfunk mit einer horizontalen Polarisation ausgestrahlt.

Deshalb muss man zwei Antennen, die gut miteinander „sprechen“ sollen, stets in der gleichen Orientierung, also Polarisationsebene, montieren. Je nach Umgebung und Antennengüte kann die falsche Polarisation einiges an Signalstärke kosten oder sogar gleich die Verbindung.

Ausgerichtet

Messungen an Antennen sind im Nahfeld sehr schwierig, weil sich die Felder hier noch nicht sphärisch ausgebildet haben und Beugungs- und Streuungseffekte hereinspielen. Als Daumenregel geht man davon aus, dass das Fernfeld bei Entfernungen größer als der vierfachen Wellenlänge beginnt, bei WLAN also ab etwa einem halben Meter. Dort lassen sich Hochfrequenz-Antennen (HF-Antennen) dann sehr einfach mit einem Richtdiagramm beschreiben: Man denkt sich eine Kugel um die Antenne und misst, wie stark das Signal in welche Richtung abgestrahlt wird. Dabei gibt es das Idealbild des isotropen Strahlers, der in alle Richtungen gleichstark sendet.

Umgekehrt ist eine Antenne denkbar, die eine ganz bestimmte Richtung bevorzugt und ihr Signal nur in einen Kegel mit wenigen Grad Öffnungswinkel leitet. Weil diese Antenne dazu die gesamte Sendeleistung verwenden kann, die ursprünglich für die komplette Kugel gedacht war, erhält ein in Vorzugsrichtung liegender Empfänger ein viel stärkeres Signal. Deshalb spricht man von einem Antennengewinn. Allerdings wird bei Richtantennen der Rest der Welt wesentlich schlechter bedient. Eine Antenne, die ohne zusätzlichen Verstärker sowohl einen sehr hohen Gewinn als auch eine möglichst gute Rundumabstrahlung leisten soll, kann es entgegen mancher Marketingaussage nicht geben.

Gewinn und Reichweite

Das Richtdiagramm gibt für die horizontale und vertikale Ebene an, wie gut eine Antenne in jede Raumrichtung sendet und empfängt: Je schmaler die Keule, desto höher der Gewinn in Vorzugsrichtung.

Den Antennengewinn geben die Hersteller üblicherweise in dBi an, Dezibel (zehntel Bel) bezogen auf den isotropen Strahler. Das Bel – benannt nach Alexander Graham Bell – ist der Logarithmus zur Basis 10 der bezogenen Einheit. 10 Milliwatt gegenüber einem Milliwatt entspricht 1 Bel oder 10 dB, 100 mW zu 1 mW entsprechen 20 dB. Demnach würde ein Gewinn von 30 dBi bedeuten, dass solch eine Antenne in ihre Hauptrichtung das Tausendfache dessen abstrahlt, was der isotrope Strahler dorthin senden würde. Sind Vorzeichen angegeben, dann kennzeichnen positive dB-Angaben stets eine Verstärkung (Ausgangsleistung größer als Eingangsleistung), negative dagegen eine Dämpfung (Ausgangsleistung kleiner als Eingangsleistung).

Wenn man sich die Kugel um die Antenne vorstellt, dann lässt sich leicht berechnen, wie viel Leistung tatsächlich beim Empfänger ankommt: Die Kugeloberfläche wächst mit dem Quadrat des Radius, und die Ausbreitung der Wellen ist im Fernfeld unabhängig von der Antenne. Damit verteilt sich die Leistung in einem immer größeren Abstand auf eine quadratisch wachsende Kugeloberfläche: Verdoppelt man die Distanz, kommt beim Empfänger nur noch ein Viertel des Signals an. Deshalb bewirkt eine verdoppelte Sendeleistung (+3 dB) keineswegs doppelte Reichweite, man bräuchte mindestens eine Vervierfachung (+6 dB).

Weiter als bis zum sichtbaren Horizont kommt man bei WLAN-Frequenzen aber generell nicht, da sich die Wellen bei 2,4 GHz quasioptisch ausbreiten. Kurzwelle (3 bis 30 MHz) reicht über den Horizont hinaus, da je nach Frequenz verschiedene Atmosphärenschichten als Reflektor wirken und das Signal um die Erdkrümmung lenken.

Antennen verhalten sich zudem reziprok: Eine Antenne, die beim Senden die Abstrahlung in eine bestimmte Richtung bündelt, wird auch beim Empfangen aus dieser Richtung besonders gut funktionieren. Am Antennenfuß steht ein um den Gewinn stärkeres Signal bereit, ohne dass ein elektronischer Verstärker sein unvermeidliches Rauschen dazu gibt. Daraus resultiert ein bei Funkamateuren gängiger Spruch: Eine gute Antenne ist der beste Verstärker.

Grenzwertig

Richtantennen leuchten einen Kegel aus. Verdoppelt man die Entfernung zum Sender, dann vervierfacht sich die bestrahlte Fläche.

Für WLAN ist die zulässige Sendeleistung hierzulande gesetzlich beschränkt. Sie liegt im 2,4-GHz-Band bei 100 mW EIRP (20 dBm). EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) ist die Sendeleistung, mit der man eine in alle Raumrichtungen gleichmäßig (isotrop) abstrahlende Antenne versorgen müsste, damit die Anlage im Fernfeld dieselbe Feldstärke erreicht wie mit einer bündelnden Richtantenne. dBm steht für Dezibel bezogen auf ein Milliwatt. Alles, was über 20 dBm EIRP hinausgeht, ist illegal und kann als Ordnungswidrigkeit geahndet werden. Bei 5,7 GHz sind unter bestimmten Voraussetzungen bis zu 1 Watt erlaubt.

Das bedeutet für WLAN-Richtfunker, dass der Betrieb von Antennen mit hohem Gewinn unter Umständen illegal ist: Eine typische WLAN-Karte sendet mit +15 dBm (30 Milliwatt). Wenn die Antenne nun +8 dBi bringt, dann hätte die Anlage ohne die Dämpfung des Antennenkabels eine Sendeleistung von +23 dBm (200 Milliwatt) am isotropen Strahler, 3 dB über dem Grenzwert. Man muss also ein Kabel mit mindestens 3 dB Verlust – zur Kabeldämpfung folgt weiter unten mehr – einsetzen, um legal zu bleiben. Alternativ bieten auch manche Access Points Optionen, um die Sendeleistung stufenweise anzupassen. Beispielsweise hat der verbreitete DWL-900+ von D-Link vier Stufen: 100 % (19 dBm), 50 % (16 dBm), 25 % (13 dBm) und 12,5 % (10 dBm).

Kabelfragen

Ein oft vernachlässigtes Detail ist der Anschluss der Antenne an die WLAN-Baugruppe über das Kabel. Bei derart hohen Frequenzen taugt ein gewöhnlicher Klingeldraht nicht, weil sich das Feld eines WLAN-Signals über 2,4 Milliarden Mal pro Sekunde ändert. Da ist die Selbstinduktion des Kupferdrahts so stark, dass das Signal praktisch nicht weitergeleitet werden kann. Die einzige Chance liegt im Ausnutzen eines entgegengesetzten Effektes: Im Kondensator nimmt das Aufbauen der Ladung Zeit in Anspruch, während dieser Zeit fließt anfänglich ein besonders hoher Strom. Wenn man nun an bestimmten Stellen des Kabels einen zur Selbstinduktion passenden Kondensator einbaute, dann würden sich beide Effekte kompensieren, und das Signal kann im Kabel laufen. Dieser Überlegung folgt der Aufbau des Koaxialkabels.

Ein Koax-Kabel ist kein simpler Draht: In seinem Inneren läuft die Leistung als elektromagnetische Welle aus E- und H-Feld. Es verhält sich quasi wie eine Kettenschaltung aus Spulen und Kondensatoren. Hinzu kommt, dass sich das elektrische Feld ausschließlich im Inneren des Kabels zwischen Innenleiter und Mantel befindet. Es kann infolge der Schirmung durch den Mantel nicht abgestrahlt werden. Zwar sind die magnetischen Felder von Innenleiter und Mantel außerhalb des Kabels gleich stark, jedoch heben sie sich wegen der gegensinnigen Stromrichtung auf. Das Kabel strahlt nach außen also E- und H-Felder so gut wie gar nicht ab und hat damit beste Voraussetzungen für den Einsatz als Antennenzuführung.

Bei Koax-Kabeln ist eine wesentliche Kenngröße der Wellenwiderstand (Impedanz). Dieser resultiert über die „Telegraphengleichung“ aus dem induktiven Belag (virtuelle Spulen) pro Längeneinheit und dem kapazitiven Belag (virtuelle Kondensatoren). Der Wellenwiderstand ist deshalb wichtig, weil das Kabel die Sendeleistung nur dann ohne Verluste übernimmt, wenn der Sender sie mit gleicher Impedanz einspeist. Das Gleiche gilt antennenseitig: Nur wenn Wellenwiderstand von Kabel und Antenne gut übereinstimmen, wird die Leistung optimal ausgekoppelt.

Eine Fehlanpassung, bei der die Impedanzen von Sender, Kabel oder Antenne stark voneinander abweichen, bewirkt sende- wie empfangsseitig erhebliche Leistungseinbußen. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn man den 50-Ohm-Ausgang einer WLAN-Karte über ein 75-Ohm-Kabel (typisch in Sat-TV-Anlagen oder zwischen TV-Antenne und Fernsehgerät) mit dem 50-Ohm-Eingang einer WLAN-Antenne verbindet. Der Effekt tritt auch schon bei sehr kurzen Kabelstücken auf.

Im Sendefall kann solch eine Fehlanpassung sogar zum Elektronikkiller werden: Die im Kabel zwischengespeicherte Energie kehrt wie bestellt und nicht abgeholt an der Bruchstelle zum Sender zurück, aber sie kann wegen der Energieerhaltung nicht verschwinden. Der Sender muss nun außer mit seiner eigenen Verlustleistung auch mit der reflektierten Leistung fertig werden. Der Effekt hat schon so manche CB-Funk-Endstufe das Leben gekostet. Zwar ist er bei 2,4-GHz-WLAN mit 100 mW noch unproblematisch, könnte aber bei 5,7-GHz-WLAN-Basisstationen mit 1 Watt Sendeleistung wieder relevant werden. Man sollte daher niemals einen Sender ohne angeschlossene Antenne betreiben.

Immer weniger

Die zweite wichtige Kenngröße bei Kabeln ist die unvermeidliche Dämpfung. Nur Supraleiter übertragen elektrische Energie verlustfrei, aber die sind in der Praxis noch nicht einsetzbar, und wenn dereinst, dann wohl nur für niederfrequente Energieübertragung. Bei Koax-Kabeln gilt als Faustregel, dass dünnere Kabel stärker dämpfen als dickere. Außerdem steigt die Dämpfung, die die Kabelhersteller in Dezibel pro Meter (dB/m) angeben, generell mit der Frequenz.

Schon fünf Meter billiges Kabel, das aber auch schon ohne Weiteres 1 Euro pro Meter kostet, können bei 2,4 GHz den gesamten Gewinn einer 10-dBi-Patch-Antenne schlucken. Hochwertiges Kabel wird auf dieser Distanz kaum mehr als 1 Dezibel Dämpfung verursachen, kann aber leicht mit fünf Euro pro Meter zu Buche schlagen.

Die Wellenlänge beträgt bei 2,4-GHz-WLAN im Kabel wegen der niedrigeren Wellengeschwindigkeit typischerweise nur noch 6 cm, also 3 cm zwischen Plus und Minus der Amplitude auf dem Mittelleiter. Daher fordern hohe Frequenzen hohe Fertigungspräzision bei Antennen und anderen Komponenten. Extrem wird dies im 5,7-GHz-Band, bei den Steckverbindern beträgt die Toleranz dann typischerweise wenige Mikrometer.

Sorgsames Handhaben der Stecker ist dabei zwingend für gute Übertragungseigenschaften. So darf man niemals eine SMA-Buchse durch Drehen um die eigene Achse in einen widerspenstigen Stecker hineinzwingen. Durch die Drehung des Stiftes in der Buchse kann Letztere irreparabel beschädigt werden, sodass es zu ungewollten Reflexionen und damit Signalverlust kommt. Daneben ist das maximale Drehmoment bei SMA unbedingt einzuhalten, wofür man passende Drehmomentschlüssel hernimmt. Lüsterklemmen, fliegende Lötstellen und Ähnliches haben in einer Hochfrequenzanlage nichts zu suchen.

Ein weiterer HF-Aspekt ist, dass die Leistung nicht auf dem Leiter, sondern als Feld im isolierenden Dielektrikum des Kabels läuft. In Extremfällen kann man den Innenleiter sogar weglassen, man erhält dann einen runden oder quadratischen Hohlleiter, der die Basis aller selbstgebauten Dosen-Antennen ist. Diese funktionieren aber erst ab einer bestimmten Mindestfrequenz, die von den Dimensionen des Hohlleiters abhängt. Sind diese für eine Frequenz zu klein, dann gibt es keine geeigneten Moden, der Hohlleiter sperrt. Mit einem Trichter, der die Hohlleiter-Öffnung sanft aufweitet, wird aus der Hohlleiter-Antenne ein Horn-Strahler.

Wie kann ich ein registrierter Benutzer werden?

anonymous@undisclosed.example.com (Anonymous) — Fri, 29 Nov 2019 10:59:19 +0000

Wie kann ich ein registrierter Benutzer werden?

Während der Startphase sind noch keine Registrierungen von unbekannten Benutzern möglich, sondern werden vom Administrator manuell hinzugefügt. Nach der Startphase können Sie sich durch klicken in der Navigation auf den Menüpunkt „Anmelden“ und dann auf „Registrieren“ einen gewünschten Benutzernamen registrieren. Die Registration ist kostenfrei und ermöglicht Ihnen eigene Beiträge unter Ihrem Namen zu schreiben. Nichtregistrierte Benutzer können in diesem Wiki nur lesen.

Wie heisst dieses Wiki-System?

Es heisst DokuWiki und ist kostenlos erhältlich. DokuWiki hat gegenüber anderen Wiki-Systemen entscheidende Unterschiede, die weiter unten unter dem Punkt „Vorteile“ kurz zusammenfassend beschrieben sind. DokuWiki eignet sich, wie der Name schon andeuten lässt, hervorragend für (technische) Dokumentationen, Wissensdatenbanken und Enzyklopädien an der beliebig viele Autoren teilnehmen können.

Wie funktioniert dieses Wiki?

DokuWiki kommt ohne Datenbank aus und speichert alle Artikel in normalen ASCII-Textdateien. So kann es sehr einfach auf jedem Webserver installiert werden der PHP-Dateien verarbeiten kann. Kategorien bzw. Namensräume werden als Unterordner angelegt, sodaß die Struktur auf der Festplatte exakt 1:1 der Struktur im Wiki entspricht, was eine perfekte Übersicht über das gesamte System ermöglicht. Änderungen und Datensicherungen sind somit auch ohne spezielle Kenntnisse von Datenbanken jedermann möglich.

Vorteile dieses Wiki?

kommt ohne Datenbank aus
kann auf jeden Server mit PHP installiert werden
sehr leicht zu installieren
Benutzerregistrationen möglich
Administrationsbereich integriert
lässt sich durch Plugins erweitern
Versionsverwaltung von Artikeln

Nachteile dieses Wiki?

Namensräume und Artikel umbenennen nur über extra Plugin
Weiterleitungsseiten (Redirect) nur über extra Plugin
Bei vielen gleichzeitigen Schreib-/Lese-Zugriffen langsamer als ein datenbankgestütztes Wiki

Wird dieses Wiki-System das frühere WLAN-Wiki ersetzen?

Ja, am 29.3.2007 hat der Initiator dieses Wiki entschieden daß DokuWiki das ehemalige MediaWiki ersetzen wird und hat bereits alle betreffenden Domains per DNS umgeleitet. Momentan ist dieses Wiki erst im Aufbau, weil die ehemaligen Artikel erst in das neue System übernommen werden müssen.

Warum wurde das ehemalige WLAN-Wiki offline genommen?

Es gab massive Sicherheitsprobleme mit PHP 5 in Verbindung mit der Datenbank mySQL 5 die einen direkten Zugriff auf die Datenbank ermöglichten und somit für einen Shared-Host-Server untragbar waren. Zur gleichen Zeit wurden auch immer mehr Sicherheitslücken in der Blog-Software Wordpress bekannt, deren Ursache oft mangelhaft geschriebener PHP-Code war. Da es keine adäquaten Open-Source Produkte gab, wurde alles was mit PHP und mySQL zu tun hat erst einmal vom Server gelöscht. Alle sicherheitskritischen PHP-Funktionen wurden mit dem neuen System vom Server verbannt, ausserdem werden nur noch statische Webseiten ohne Datenbankanbindung verwendet.

Wie kann ich neue Seiten anlegen?

Dazu gibt es zwei Möglichkeiten: wenn Sie einen bereits bestehenden Wiki-Artikel editieren und dabei sogenannte „Wiki-Wörter“ verwenden, werden diese automatisch mit einem Link versehen. Wenn Sie auf diesen Link klicken und der Artikel noch nicht existiert, finden Sie unten in der Navigation eine Schaltfläche um eine Seite hinzuzufügen.

Die zweite Möglichkeit ist es nach bestimmten Wörtern oder Begriffen zu suchen. Wenn diese Wörter oder Begriffe noch nicht im WLAN-Wiki existieren, bietet Ihnen das Wiki-System automatisch an diese Seiten anzulegen. Bitte beachten Sie dabei aber die vorhandenen Namensräume! Im Root-Namensraum (erste Ebene) dürfen keine Seiten hinzugefügt werden, sondern nur in den darunterliegenden Namensräumen. Möchten Sie beispielsweise im Namensraum „Sicherheit“ einen neuen Artikel mit dem Begriff „IPsec“ anlegen, dann suchen Sie über die Suchfunktion nach dem Begriff „Sicherheit:IPsec“. Der Doppelpunkt : dient dabei als Trenner zwischen den Namensräumen und den Artikeln.

Welche Seiten kann ich bearbeiten?

Sie können alle Seiten mit Artikeln bearbeiten die sich unterhalb des Root-Namensraums befinden, also in einer der links im Menü dargestellten Kategorien. Im obersten Zweig (Root) können Sie deshalb keine Seiten anlegen weil dieser Bereich wichtigen Informationen vorbehalten ist und dieser übersichtlich bleiben soll und nicht immer länger werden darf. Bearbeiten Sie ausschliesslich Artikel bei denen Sie entweder etwas neues hinzufügen können was eine konkrete Relevanz zum Thema hat, oder wenn Sie vermeintliche Fehler entdeckt haben, oder meinen die Formulierung würde mit Ihren Worten verständlicher zu lesen sein.

Wo kann ich die Wiki-Syntax einsehen?

Alle das Wiki selber betreffenden Artikel und Themen finden Sie im Namensraum „Wiki“, also in der Navigation auf die Kategorie „Wiki“ klicken, oder diesen Direkt-Link verwenden. In der Syntax ist beschrieben wie Sie Texte formatieren können, Links und Bilder einfügen und alle sonstigen Bedienungsanleitungen das DokuWiki-System betreffend. Bevor Sie das erste Mal mit einem DokuWiki arbeiten, sollten Sie die Syntax kennen.

Wo ist das WLAN-Wiki gespeichert?

Das Hosting des WLAN-Wiki geschieht auf eigenen Shared-Host Servern der Firma S-NetworkX im Server-Park des M34-Netzwerks in Krailling (Region Würmtal) bei München. Es wird ein Windows Server verwendet der via NAT-Router über eine ADSL2+ Leitung an das Internet angebunden ist.

Gibt es eine Diskussionsfunktion hier, ähnlich wie bei der Wikipedia?

Es gibt eine solche Funktion. Diese ist aber zur Zeit nicht aktiv geschaltet, hauptsächlich deswegen wie die Art der Implementation der Diskussion eingefügt ist. Bei der Wikipedia wird eine Diskussion zu einem bestimmten Artikel über einen speziellen Schalter erreicht, kann also optional ein- und ausgeschaltet werden. Beim DokuWiki ist eine Diskussion aber ständig mit auf der Seite des Artikels zu lesen, selbst wenn diese leer ist, was uns zu unübersichtlich erscheint und wir daher vorerst auf diese Funktion verzichten.

Ich habe einen Fehler entdeckt. Wen kann ich deswegen ansprechen?

Wenden Sie sich an die Online-Hilfe und sprechen einen Support-Mitarbeiter an. Für Hinweise zu Fehlern und konkrete Verbesserungsvorschläge sind wir Ihnen dankbar!

Meine Frage wird hier leider nicht beantwortet. Wen kann ich etwas fragen?

Nutzen Sie die Online-Hilfe und fragen Sie online einen Live-Supporter. Wenn Ihre Frage häufiger gestellt wird dann wird diese möglicherweise dieser FAQ hinzugefügt.

GEZ-Gebühren bei Internetnutzung via WLAN ?

anonymous@undisclosed.example.com (Anonymous) — Fri, 29 Nov 2019 10:59:13 +0000

GEZ-Gebühren bei Internetnutzung via WLAN ?

Seit dem 1.Januar 2007 sind in Deutschland für Computer mit Internetzugang GEZ-Gebühren zu zahlen. Die Frage ist ob jemand der überhaupt keinen eigenen Internetzugang hat, sondern zum Beispiel den eines Nachbarn mitnutzt, dann auch GEZ-Gebühren zahlen muß. Laut Rundfunkstaatsvertrag ist auch jeder PC ohne TV-Karte ein „neuartiges Rundfunkempfangsgerät“ wenn er am Internet angeschlossen ist. Das gilt auch für Handys, PDA, Notebooks und Tablet-PC die über einen Internetzugang verfügen.

Formen der Internetnutzung

Wichtig ist aber ob die Abgabe gerätebezogen, also pro PC, oder pro Internetanschluss, also je Internetgateway, ist. Das macht nämlich einen erheblichen Unterschied. Nun, es gibt Teilnehmer die zwar einen PC, aber keinen Internetanschluss haben, dann gibt es Teilnehmer die haben einen oder mehrere eigene Internetanschlüsse (z.B. zu Hause und noch einen im Büro) und dann gibt es die dritte Spezies um die es hier geht die zwar einen oder mehrere PCs, Notebooks, PDA und was sonst noch alles haben und alle verfügen über einen Internetzugang der aber von einem Dritten (z.B. vom Nachbarn) per WLAN zur Verfügung gestellt wird.

Internetnutzung nur per WLAN

Dies ist beispielsweise in jedem Wireless Metropolitan Area Network (WMAN) der Fall, wo der Internetzugang aus unterschiedlichen Quellen, von verschiedenen Standorten und Anbietern stammen kann, der eigentliche Nutzer aber selbst überhaupt keinen eigenen Internetzugang hat, folglicherweise auch bei keinem der üblichen Internet Service-Provider (ISP) als Vertragspartner auftaucht. Der PC verfügt damit über keinen festen, sondern nur einen zeitweiligen, dynamisch je nach Verfügbarkeit vorhandenen, Internetzugang.

GEZ-Regelungen

Die GEZ schreibt folgendes:

Was müssen eine Firma, ein Selbständiger oder eine Behörde beachten ?
Im nicht ausschließlich privaten Bereich müssen für alle herkömmlichen Rundfunkgeräte (Hörfunk- und Fernsehgeräte) »>jeweils gesondert Rundfunkgebühren gezahlt werden. Abweichend von diesem Grundsatz besteht für neuartige »>Rundfunkgeräte im nicht ausschließlich privaten Bereich eine Zweitgerätefreiheit.

Werden keine herkömmlichen Rundfunkgeräte, sondern ausschließlich neuartige Geräte auf ein und demselben Grundstück »>zum Empfang bereitgehalten, so besteht hierfür unabhängig von der Anzahl lediglich für ein neuartiges Rundfunkgerät »>Anmelde- und Gebührenpﬂicht.

Unternehmen mit neuartigen Rundfunkgeräten an mehreren Standorten (Grundstücken) zahlen eine Rundfunkgebühr für »>jeden Standort. Dies aber nur, wenn an dem Standort bisher keine herkömmlichen Rundfunkgeräte angemeldet sind.

Handys (Mobiltelefone mit UMTS- oder Internetanbindung), die von Unternehmen den Mitarbeitern dauerhaft (mehr als »>drei Monate) zur Verfügung gestellt werden, sind der Privatsphäre der Mitarbeiter zuzuordnen und daher für das »>Unternehmen nicht gebührenpﬂichtig. Aber auch die Mitarbeiter müssen das Handy nur dann anmelden, wenn bisher keine »>herkömmlichen Rundfunkgeräteim privaten Bereich angemeldet sind.

Demnach wäre es also für die GEZ egal wenn Sie sagen Sie haben keinen TV und kein Radio, aber einen PC ohne eigenen Internetzugang, aber zweitweilig einen Internetzugang per WLAN von jemand anderem, denn Sie verfügen mit einem PC bereits über ein „neuartiges Rundfunkempfangsgerät“, auch wenn Ihr Notebook uralt ist und mangels Leistung zwar kein Videostreaming möglich ist, aber Audiostreaming. Aber selbst die Eingrenzung nur auf Audio dürfe hierbei völlig egal sein, egal welche technischen Eigenschaften das Gerät überhaupt mitbringt. Solange die GEZ meint ein Gerät sei „empfangstauglich“ ist es gebührenpflichtig.

Welches Gerät ist empfangstauglich ?

Das ist düsterste deutsche Gesetzgebung die viele Bürger sehr verärgert, denn die Formulierungen der GEZ sind dermassen weitläufig, daß quasi jedes Gerät empfangstauglich und damit gebührenpflichtig sein könnte. Viele Bürger und Firmen fühlen sich von der GEZ abgezockt für etwas zahlen zu müssen was nachweislich nur sehr wenige in Anspruch nehmen. Es werden Gebühren erhoben für Angebote die niemand verlangt hat, sondern uns regelrecht aufgedrängt wurden und mit der gesetzlichen Grundversorgung an Nachrichten nichts zu tun haben.

Das Internet, nichts ist unmöglich

Zudem geht der deutsche Gesetzgeber einfach davon aus daß das öffentliche Internet, über das die Angebote laufen sollen, ständig bestehen bleibt. Dies kann aber niemand garantieren ! Das Internet, so wie wir es kennen und nutzen, existiert nur deshalb weil es hauptsächlich Universitäten und Firmen gibt die Netzwerk-Austauschpunkte (Internet-Exchange) untereinander unterhalten. Ohne diese „Hauptschlagadern“ (Backbones) würde gar nichts mehr gehen und die Internetangebote der öffentlich rechtlichen Rundfunkanstalten wären obsolet, da nicht mehr empfangbar. Es ist zwar abwegig, aber eben nicht völlig ausgeschlossen und damit durchaus denkbar, daß das bisherige Internet entweder wegen Überlastung zusammenbricht, wegen ständiger technischer Probleme aufgegeben werden muß und daher ein anderes öffentliches, weltweites Netzwerk entsteht auf das die öffentlich rechtlichen Rundfunkanstalten keinen Zugriff haben. In diesem Szenario mutet es schon ziemlich befremdlich an wenn öffentliche Netzwerke für ein Angebot genutzt werden für die aber der Anbieter gar nicht garantieren kann, weil er eben keinen Einfluss darauf hat.

Deutschland im Gesetze-Wahn

Der technische Fortschritt geht wesentlich schneller vonstatten als es die Gesetzgeber anpassen könnten, dementsprechend schwammig sind daher die Regelungen formuliert, zum Nachteil der Bürger und Firmen die die Gebühren zahlen müssen. Wir alle wissen nicht was uns die Zukunft noch alles bringen wird - quasi alles ist möglich. Vom kompletten Zusammenbruch des Internets und damit der Überflüssigkeit der GEZ-Gebühren auf Internetzugänge, bis zur Möglichkeit daß es zukünftig auch andere weltumspannende, öffentliche Netzwerke geben wird auf die die öffentlich rechtlichen Rundfunkveranstalter keinen Zugriff haben und dann dort die Nutzer dieser Netzwerke nicht zu einer Zwangsabgabe erpressen können für Internetangebote die niemand gefordert hat und die niemanden interessieren.

Ein WLAN-Nutzer fasste kürzlich das Ganze sehr süffisant zusammen:

„Ich soll also GEZ-Gebühren bezahlen für meinen PC, obwohl der gar nicht am Internet angeschlossen ist ? Okay, dann werde ich mal ganz schnell Kindergeld beantragen. Ich hab zwar keine Kinder, aber das Gerät dazu ist vorhanden …“

Antennenformen

anonymous@undisclosed.example.com (Anonymous) — Fri, 29 Nov 2019 10:59:06 +0000

Antennenformen

Seit dem Beginn der Funktechnik in den 1890er-Jahren wurden zahllose Antennenformen entwickelt. Die einfachste Antenne, die häufig als Behelf UKW-Tunern als Wurfantenne beiliegt, ist der Dipol mit zwei Drähten. Die Funktion ist einleuchtend: Durch den im ungeschirmten Draht zu den Spitzen fließenden Strom entsteht ein Magnetfeld. An den Spitzen bauen sich Ladungen auf und erzeugen ein elektrisches Feld. Beides strahlt in den freien Raum. Allerdings sollte die Länge des Dipols auf die Wellenlänge abgestimmt sein. Der Dipol funktioniert nur in der Dimension der halben Wellenlänge gut, denn die Laufzeit im Draht und damit die Resonanzfrequenz muss zur Sendefrequenz passen. Eine genaue Feldberechnung würde den Rahmen dieses Artikels allerdings bei weitem sprengen.

Bei Antennen gilt als Faustregel, dass mechanisch größere Konstruktionen typischerweise den höheren Gewinn bringen. Der Dipol benötigt gegebenfalls am oder im Antennenfuß ein Bauteil (Balun), das seinen Wellenwiderstand an die Leitung anpasst und gegebenenfalls für eine Symmetrierung sorgt, denn der Dipol ist ein symmetrischer, Koax aber ein unsymmetrischer Leiter. Einfacher ist in der Tat der Anschluss eines simplen Antennenstabs, dessen Gegenpol die Erde ist, die Physik hat netterweise dessen Fußimpedanz mit ungefähr 40 Ohm in die Nähe der Impedanz der üblicherweise verwendeten 50-Ohm-Kabel gelegt, wenn dieser Stab eine Länge von einem Viertel der Wellenlänge hat.

Eine weitere Möglichkeit, das WLAN-Signal in die Luft zu bekommen, sind Patch-Antennen. Dabei handelt es sich um eine geeignet gespeiste rechteckige Fläche, den Patch, die sich vor einer großen Massefläche befindet. Mindestens eine Kantenlänge des Patches entspricht dabei der halben Wellenlänge, wobei sich durch die Wahl eines geeigneten Dielektrikums zwischen Patch und Massefläche die Länge verkürzen lässt. Derartige Antennen eignen sich besonders gut für den Aufbau auf Leiterkarten.

Braucht man eine noch stärkere Richtwirkung, die eine Einzelantenne allein nicht schafft, kann man über Koppelglieder auch mehrere Patch-Antennen zu Gruppen zusammenschalten. Durch die Interferenz der Wellen im freien Raum bildet sich eine Hauptkeule, auf die sich die Abstrahlung konzentriert, allerdings sind Nebenkeulen unvermeidbar. Je größer die Anzahl der Einzelantennen ist, umso größer ist die Richtwirkung und damit der Antennengewinn. Bei einem Stacked Array liegen beispielsweise mehrere Stabantennen übereinander.

Die Zusammenschaltung muss nicht unbedingt per Kabel erfolgen: Bei der Yagi-Uda-Antenne reichen in Richtung der Ausstrahlung angeordnete Stäbe, die im Grunde kurzgeschlossene Einzeldipole repräsentieren, welche die Welle führen. Hinter dem eigentlichen Empfangsdipol befindet sich noch ein Reflektor-Stab oder sogar ein Maschennetz. Die Yagi kommt häufig noch auf Hausdächern als Empfangsantenne für terrestrisches Fernsehen vor, sie wird aber auch gern für WLAN genutzt, weil es ein breites Angebot mit passender Wellenlänge im Amateurfunkfachhandel gibt.

Die beste Antenne nützt allerdings nichts, wenn sich zwischen Sender und Empfänger große Hindernisse befinden. Noch immer gilt beim Funk mit Frequenzen über 100 MHz: Richtfunk ist Sichtfunk, das sogenannte Fresnel-Ellipsoid – ein gedachter Football-ähnlicher Raum zwischen Sender und Empfänger – sollte möglichst frei sein. Dabei stören kleinere Hindernisse in der Mitte der Funkstrecke, wo das Ellipsoid die größte Weite aufweist, weniger als solche unmittelbar vor der Antenne.

Groundplane

anonymous@undisclosed.example.com (Anonymous) — Fri, 29 Nov 2019 10:59:07 +0000

Groundplane

Die Groundplane ist eine Antennenform, die mit der Dipolantenne eng verwandt ist. Ein Dipol hat, bedingt durch seinen symmetrischen Aufbau, senkrecht zu seiner Mitte eine Potentialebene mit Nullpotential. Diese Potentialebene kann man durch eine „leitende Ebene“ ersetzen, ohne die Funktion der Antenne wesentlich zu ändern.

Diese leitende Ebene verwirklicht man z.B. bei Mobilantennen mit Hilfe des Karosserieblechs oder mit einem anderen „Gegengewicht“. Das Gegengewicht muss die Ströme aufnehmen, die sonst der andere Dipolast aufnimmt. Es gibt Groundplanes mit drei (Triple-Leg) bis zu mehreren 100 Leitern („Radials“, weil sie vom Speisepunkt der Antenne radial ausgehen).

Groundplanes haben nur die halbe Bauhöhe eines Dipols und werden gegen Masse gespeist. Sie sind deshalb eine viel benutzte Antennenform vom Mobilfunk (Auto) bis zum Mittelwellen-Rundfunksender. Im letzteren Fall werden die Radials ein paar cm in den Boden eingegraben, sind also nicht zu sehen.

WDS

anonymous@undisclosed.example.com (Anonymous) — Fri, 29 Nov 2019 10:59:10 +0000

WDS

Das „Wireless Distribution System“ (WDS) ermöglicht es die Funkausleuchtungszone eines WLAN Access Points zu vergrössern, indem ein zweiter oder mehr WLAN Access Points in die Nachbarschaft gestellt werden die das Funksignal des ersten WLAN Access Points aufnehmen und nochmals abstrahlen bzw. wiederholen. Dabei müssen alle beteiligten WLAN Access Points den WDS-Modus unterstützen. Im Prinzip handelt es sich um einen Repeater, nur mit dem Unterschied daß ein im WDS-Modus laufender Access Point sich gegenüber Clients immer noch wie ein normaler Access Point verhält, er also quasi Repeater und Access Point gleichzeitig ist.

Vorteile von WDS

Ein grosser Vorteil ist es mittels WDS auch Funkbrücken (Wireless Bridge) herstellen zu können, denn Geräte die am LAN-Anschluss eines im WDS-Betriebs laufenden Access Point angeschlossen sind, können über die Funkbrücke mit Geräten auf der anderen Seite kommunizieren. Dabei können die im WDS-Betrieb laufenden Geräte überall aufgestellt werden. Es ist lediglich eine Stromversorgung nötig. Sie können so zum Beispiel zwei oder mehr Häuser per WLAN miteinander verbinden. Dabei sind sowohl alle per WLAN, aber auch alle kabelbasierten (LAN) Geräte miteinander verbunden. Beachten Sie dazu aber auch die Nachteile von WDS.

Nachteile von WDS

Die am LAN-Anschluss hängenden oder per WLAN verbundenen Geräte werden durch die Bandbreitenhalbierung „träger“, reagieren also nur noch langsamer als direkt am ersten WLAN Access Point angeschlossenen Geräte. Die zur Verfügung stehende Bandbreite und damit die Geschwindigkeit der Netzwerkverbindung wird halbiert und die PING-Raten werden größer.

WDS-Authentifizierung

Die Authentifizierung der einzelnen WDS-Geräte läuft über MAC-Adressen und zusätzlich über den WEP- oder WPA-Zugangsschlüssel, die am ersten WLAN Access Point und jedes im WDS-Modus laufendene Gerät eingetragen werden. Wenn WDS mit Geräten von unterschiedlichen Herstellern verwendet wird, kann leider fast immer nur die ältere, als unsicher geltende WEP-Verschlüsselung eingesetzt werden. Nur Geräte des selben Herstellers ermöglichen beispielsweise auch sicherer Verschlüsselungen wie WPA. Sie sollten daher, wenn Sie planen den WDS-Modus einzusetzen, möglichst Geräte desselben Herstellers, besser noch diesselben Gerätetypen einkaufen.

Single-Radio-WDS benutzt die WLAN-Schnittstelle sowohl für die Verbindung zum vorhergehenden und/oder nächsten Zugriffspunkt als auch für die Versorgung der Clients. Dabei wird für jeden zusätzlichen Zugriffspunkt die Datenübertragungsrate des Netzes halbiert, weil die Pakete doppelt übertragen werden müssen. Besser lässt es sich mit Dual-Radio-Zugriffspunkten realisieren. Ein Sender wird zur Anbindung des nächsten Zugriffspunktes verwendet, ein zweiter für die Clients.

Im Optimalfall verwendet man Sender mit unterschiedlichen Standards (z.B. 802.11a und 802.11b/802.11g). Die einzelnen Zugriffspunkte müssen so eingestellt sein, dass jeder dieselbe SSID, denselben Funkkanal und denselben Netzwerkschlüssel (WPA, WEP) verwendet.

Es wird unterschieden zwischen dem Bridging-Modus (Direktverbindung, Point-to-Point, PtP), bei dem nur zwei WLAN-Bridges miteinander kommunizieren, ohne dass sich weitere Clients verbinden können, und dem Repeating-Modus, bei dem mehrere Zugriffspunkte untereinander über WDS verbunden sind und sich zusätzlich WLAN-Clients verbinden dürfen (Point-to-Multipoint, PtMP). Im letzteren Modus kann somit das WLAN-Netz erweitert werden.

Auf was muß man beim WDS-Betrieb achten ?

Alle Geräte müssen sich im selben IP-Subnet befinden, also z.B. 192.168.1.x
Es darf nur 1 DHCP-Server im Netzwerk in Betrieb sein
Alle Geräte müssen den selben Funkkanal verwenden
Alle Geräte müssen die selbe Verschlüsselungsart und den selben Schlüssel verwenden
Alle Geräte sollten die selbe SSID (hier ESSID) verwenden
Bei allen Geräten müssen die MAC-Adressen der anderen Geräte in der Konfiguration eingetragen werden

Häufige Probleme

Prüfen Sie vorher ob sich die Geräte die per WDS verbunden werden sollen überhaupt per Funk empfangen können. Wenn der Empfang gar nicht vorhanden oder nur sehr schlecht funktioniert wird WDS auch nicht funktionieren. Die Funkausleuchtungszonen der einzelnen Geräte müssen sich also leicht überlappen. Die können Sie beispielsweise mit einem WLAN-Scanner wie Netstumbler überprüfen.

Achten Sie darauf daß Ihre WDS-Verbindung verschlüsselt ist. Als Verschlüsselungsart ist meistens nur WEP möglich wenn Sie Geräte von unterschiedlichen Herstellern verwenden. Wenn Sie Geräte eines Herstellers nutzen, beispielsweise die bekannte FritzBox von AVM, dann sind auch sichere Verschlüsselungsarten wie WPA möglich. Wenn Sie den Einsatz der Betriebsart WDS planen, dann kaufen Sie am besten nur einen Gerätetyp eines Herstellers.

Schalten Sie immer zuerst das erste WDS-Gerät (WDS-Master) ein, welches zumeist über das Internetgateway verfügt. Warten Sie bis das Gerät seine Startroutinen bzw. Selbsttest durchlaufen hat. Erst dann schalten Sie die am WDS-Master hängenden WDS-Clients ein. Wenn Sie vernünftig programmierte Geräte einsetzen wie z.B. die FritzBox von AVM, dann sehen Sie in der Konfiguration des Gerätes auch den momentanen Datendurchsatz, sowie die empfangene Feldstärke in Prozent % und können dann eventuell den Standort der einzelnen WDS-Clients ein wenig optimieren. Manchmal hilft es schon die Geräte nur leicht zu drehen oder ein paar cm zu verschieben um den Empfang zu verbessern.

Hotspot Software

anonymous@undisclosed.example.com (Anonymous) — Fri, 29 Nov 2019 10:59:15 +0000

Hotspot Software

Einen guten Überblick zu kostenlos im Internet frei erhältliche Open Source Hotspot-Software, zusammen mit einem einleitenden Artikel was es beim Betrieb eines öffentlichen Hotspot-Servers zu beachten gibt, findet man auf der WLAN-Plattform des "Würmtal Wireless Network", ausserdem hier im WLAN-Wiki unter der Kategorie „Software“.

Qual der Wahl

Hotspot-Software, bzw. korrekterweise Gateways, Proxys, Walled Garden Systeme, RADIUS Server und Router-basierte Firmware, gibt es mittlerweise in sehr grosser Auswahl, mit sehr unterschiedlichen Anforderungskriterien und sehr unterschiedlicher Ausstattung. Wir unterschieden in drei verschiedene Betriebssysteme Windows-basiert, Linux-basiert und Router-basiert, sowie in die zwei verschiedene Lizenztypen Open Source und kommerzielle Software. Die meist angebotene Software weltweit ist in englischer Sprache, für Linux-basierte Betriebssysteme und Open Source.

Allerdings bedarf es dazu meist weiterführenden Kenntnisse in Netzwerktechnik und -konfiguration. Die Erfahrung der vergangenen Jahre hat gezeigt daß die meisten Internetnutzer, die nur mit Windows-basierten Betriebssystemen mehr oder weniger vertraut sind, mit der Konfiguration eines öffentlichen WLAN-Hotspots für beliebig viele Benutzer überfordert sind, weil es meistens an den grundlegensten Kenntnissen von Systemsicherheit, Benutzerauthentifizierung und Netzwerkkonfiguration fehlt. Die allerwenigsten Hotspot Software Lösungen sind mit wenigen Mausklicks wirklich betriebsbereit und dann auch einsatzfähig. Ein guter Rat ist immer jemanden zu fragen der sich damit auskennt !