Anforderung: Vernetzung von Freigeländen und beweglichen Objekten.Sie haben an den zu überwachenden Stellen keine Stromversorgung oder Datenkabel ? Kein Problem - wir verwirklichen ihre Kameraüberwachung egal wo ! - Zugriff via Internet möglich -
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Im
Interesse größtmöglicher Wettbewerbsfähigkeit äußern Unternehmen
zunehmend den Wunsch, auch Freigelände, weitläufige Areale und bewegliche
Objekte durchgängig zu vernetzen. Doch das Verlegen von Netzwerkkabeln ist
wegen des enormen Aufwands, der kaum überschaubaren Kosten und der
gegebenenfalls benötigten Mobilität in vielen Fällen unmöglich.
Alternativen sind gefragt.
Die
Lösung:
Outdoor Wireless LAN Outdoor
Wireless LAN-Lösungen ermöglichen die vollständig drahtlose Vernetzung von
Außenbereichen und beweglichen Objekten: Bauunternehmen
koordinieren per Funk die Arbeiten an Großprojekten und gleichen Fortschritte
in Echtzeit ab. Hafenbetreiber
optimieren Kommissionierungsprozesse über WLAN und sind über Voice-over-WLAN
in ständigem Kontakt mit ihren Mitarbeitern auf dem weitläufigen Gelände. In
Bahnhöfen sorgt Video-over-WLAN für mehr Sicherheit beim Ein- und Aussteigen
aus den Zügen. Skigebiete
integrieren Seilbahnen und Liftanlagen per Funk in ihre Netze. Vorteile: Wir
verfügen über viele Jahre Erfahrung in der Einrichtung von Wireless LAN im
Outdoor-Bereich. Wetterfeste
Infrastruktur-Komponenten mit IP-67 Schutzgehäuse für den Einsatz bei -30°C
bis +70°C
Funkstrecken
über 20 km sind möglich, Bandbreiten bis zu 150 Mbit/s
Europaweit
zugelassene, lizenzfreie 5 GHz-Technologie mit bis zu 1 Watt Sendeleistung und
19 Kanälen Optional:
Einfachste Erweiterung und „Zero Touch“-Konfiguration der
WLAN-Installationen über WLAN Controller Wissenswertes
zu WLAN-Standards Sowohl
im 2,4 als auch im 5 GHz Frequenzbereich sind verschiedene WLAN-Funkstandards
definiert. Neben
dem veralteten 802.11b Standard sind im 2,4 GHz Bereich die Standards 802.11g
und 802.11n,
im 5 GHz Bereich die Standards 802.11a/h und 802.11n definiert. 802.11n
stellt hierbei die neueste Weiterentwicklung in der Evolution von WLAN dar. Während
die konventionellen
Standards g und a Bruttodatenraten von 54 Mbit/s bzw. mit einem proprietärem Turbomodus
108 Mbit/s erzielen, erreicht 802.11n in beiden Frequenzlagen Datenraten von
bis zu 300 Mbit/s brutto. Die
hohe Übertragungsgeschwindigkeit wird insbesondere durch die parallele Übertragung
zweier Datenströme durch mehrere Sender-/ Empfängersysteme (MIMO – Multiple
In Multiple
Out) auf unterschiedlichen Ausbreitungswegen sowie die Bündelung zweier
benachbarter Kanäle
erreicht. Bei Indoor-Anwendungen entsteht die Mehrwegeausbreitung automatisch
durch Reflexionen
an Decken, Wänden und anderen Hindernissen. Im Outdoor-Umfeld wird die
Mehrwegeausbreitung gezielt
durch den Einsatz von Antennen mit mehreren Polarisationsebenen erzielt. Da
die Verwendung von gebündelten Anzahl
der überlappungsfreien Störung
durch benachbarte WLANs sich
der Einsatz von 802.11n
Datenraten: Brutto versus
Netto der
Signalgüte und dem verwendeten WLAN-Standard bzw. dessen
Modulationsverfahren. Aufgrund der
aufwändigen Sicherungsverfahren und Kollisionsvermeidung ergibt sich ein
bedeutend größerer
Overhead als auf kabelgebundenen Medien. Üblicherweise kann mit einem Brutto
– Netto
Verhältnis von knapp unter 2:1 gerechnet werden. 802.11g/a WLANs erzielen bei
einer Bruttorate
von 54 Mbit/s eine maximale Nettorate von ca. 24 Mbit/s. WLANs nach dem
aktuellen 802.11n
Standard erreichen bei 300 Mbit/s brutto einen maximalen Nettowert von ca. 130
Mbit/s. Entsprechend
der aktuellen Signalgüte können WLAN-Systeme ihre Durchsatzleistung
stufenweise reduzieren,
um Verschlechterungen im Funkumfeld entgegentreten zu können. Diese führt
zusammen mit
Paketwiederholungen bei kurzzeitigen Funkstörungen zu einer Reduktion des
Nettodurchsatzes. Auf
Entfernungen von mehreren Kilometern sind zusätzlich Laufzeiteffekte zu berücksichtigen, die
einen zeitlich weniger aggressiven Zugriff auf das Funkmedium erfordern. Hinsichtlich Reichweite
und geringerer Störanfälligkeit durch benachbarte WLAN-Nutzer bietet das 5 GHz
Frequenzband klare Vorteile. Es stehen deutlich mehr überlappungsfreie Kanäle zur Verfügung als
im 2,4 GHz Band, so dass in der Regel selbst bei Bündelung mehrerer Kanäle keine Überschneidungen
mit benachbarten WLAN-Installationen zu erwarten sind. Die höhere
Signalstärke, die für den 5 GHz Bereich erlaubt ist, ermöglicht die Überbrückung größerer
Distanzen bei gleichzeitig hoher Durchsatzleistung. Für diesen Zweck kommen
stark bündelnde Richtantennen zum Einsatz, die das Ausgangssignal der WLAN-Module bis zum
gesetzlichen Maximalwert verstärken können. Im 2,4 GHz Band kann
aufgrund der geringen zulässigen Sendeleistung der Gewinn von Richtantennen nicht
ausgeschöpft werden. Zudem ist dieses Band durch verschiedene Anwendungen, die neben
WLAN erlaubt sind (z.B. Bluetooth, Videoübertrager), belastet. Vorteilhaft gegenüber dem
5 GHz Band stellt sich dar, dass feste Kanäle verwendet werden dürfen. Outdoor
Funkstrecken im 2,4 GHz Bereich bieten sich also immer dann an, wenn vergleichsweise
kurze Distanzen von einigen 100 Metern überbrückt werden müssen und wenig Störeinflüsse
von außen zu erwarten sind. Viele Unternehmen sichern
ihre Gebäude und Außengelände ab, damit diese rund um die Uhr geschützt sind.
Einen immer wichtiger werdenden Aspekt stellt hierbei die Videoüberwachung
Hierbei lösen IP-fähige
digitale Kamerasysteme zunehmend die konventionelle
Analogtechnik ab. IP-basierte Videoüberwachung bietet Vorteile in der Verteilung und Speicherung
des Bildmaterials. So können hochauflösende Videoinformationen auf lokalen Servern
zwischengespeichert und verdächtige Bildausschnitte in Echtzeit z.B. an externe
Wachdienste übermittelt werden. Können die Kamerasysteme nicht direkt an die
kabelgebundene Infrastruktur angebunden werden, bietet sich die Übermittlung per Funk an. Videoübertragung über
WLAN und VPN Die Videoübertragung
stellt hohe Anforderungen an das WLAN. Hochauflösende Videoströme benötigen eine hohe
Datenrate. Dies gilt insbesondere, wenn mehrere Kameras über eine WLAN-Verbindung
angeschlossen werden müssen. Werden parallel weitere Daten über das Funknetz
übertragen, muss neben der reinen Bandbreite ein Qualityof- Service bereitgestellt
werden, der den zeitkritischen Videodaten Vorrang vor weniger kritschen Anwendungen einräumt.
Bildaussetzer durch schwankende Daten-Laufzeiten können somit effektiv
verhindert werden. Sollen
Videoinformationen weitergeleitet werden, stehen leistungsfähige VPN
Gateways bereit, die unter Beibehaltung der QoS-Vorgaben eine
Anbindung an entfernte Standorte ermöglichen. Während es
sich bei den bisher vorgestellten Anwendungsszenarien immer um die
Anbindung von mehreren WLAN-Clients an einen Access Point handelt (Point-to-Multipoint),
spielen die WLAN-Systeme gerade im Outdoor-Bereich ihre Stärken
auch und vor allem bei der Verbindung von zwei Access Points aus (Point-to-Point). Mit der Einrichtung einer Funkstrecke
zwischen zwei Access Points
kann z. B. ein Produktionsgebäude auf einem weitläufigen Unternehmensgelände
sehr einfach in das Netzwerk eingebunden werden.
Mit einer
Punkt-zu-Punkt-Verbindung kann aber z. B. auch in schwierigem
Gelände (z. B. in den
Bergen, Weideflächen oder auf einer Insel) ein Internetzugang an Orten
bereitgestellt werden,
an denen eine Verkabelung zu aufwendig wäre. Durch
die dabei üblicherweise
sehr guten Sichtbeziehungen zwischen den beiden
Access Points können
mit diesen Funkstrecken Distanzen von mehreren Kilometern
überbrückt werden. Wireless Distribution System (Point-
to-Multipoint) Eine besondere
Variante der Funkstrecken ist die Anbindung von mehreren verteilten
Access Points an eine zentrale Station – das Point-to-Multipoint- WLAN (P2MP)
wird auch als Wireless Distribution System bezeichnet (WDS). In dieser
Betriebsart werden z. B. mehrere Gebäude auf einem Betriebsgelände mit dem
Verwaltungsgebäude verbunden. Der zentrale Access Point oder Wireless
Router wird dabei als „Master“ konfiguriert, die WDS-Gegenstellen als „Slave“. Die Stromversorgung für
den Access Point kann alternativ über ein eigenes Netzteil oder Power over
Ethernet (PoE) erfolgen. PoE-fähige Netzwerkgeräte können elegant über die
LAN-Verkabelung mit Strom versorgt werden. Dadurch entfällt die
Notwendigkeit eines eigenen Stromanschlusses für jede Basis-Station, wodurch der
Installationsaufwand erheblich reduziert wird. Die Stromeinspeisung in
das LAN geschieht an zentraler Stelle, etwa über einen PoE-Injektor oder
einen Powerhub/Powerswitch. Bei der LAN-Verkabelung ist zu beachten, dass alle
acht Adern in den Kabeln durchgeführt werden. C Die
im Markt verfügbaren PoE-Injektoren unterstützen je nach Modell unterschiedliche Standards
bzw. technische Spezifikationen. Verwenden Sie ausschließlich den
PoE-Injektor, der zum eingesetzten Access Point passt. Nicht für
alle Geräte kann der PoE-Standard IEEE 802.3af eingesetzt werden! 2,4-
oder 5 GHz-Band Einer der ersten Schritte
bei der Planung eines WLAN-Systems ist die Festlegung des verwendeten
Frequenzbandes. Bei der Abwägung können folgende Aspekte helfen: - Vorteile im 2,4 GHz-Band - Einfache technische
Realisierung ohne Funktionen wie TPC oder DFS. - Weite Verbreitung bei
WLAN-Clients. - Nachteile im 2,4
GHz-Band - Geteiltes Frequenzband
mit Bluetooth, Mikrowellen etc., daher ggf. Störungen. - Nur drei nicht überlappende
Kanäle, daher auch nur drei störungsfreie parallele Netzwerke. - Vorteile im 5 GHz-Band - Wenig genutztes
Frequenzband, dadurch wenig Störungen durch andere Anwendungen. - Je nach
Regulierungsvorschriften i.d.R zwischen 16 und 21 nicht überlappende Kanäle,
daher Kanalbündelung oder Betrieb mehrerer überlappender Funkzellen
störungsfrei möglich. - Hohe Reichweite durch
Leistungen bis zu 1000 mW. Bis zu 4000 mW EIRP können
bei Anwendungen im ’BFWA (broadband fixed wireless access)
eingesetzt werden. - Nachteile im 5 GHz-Band - Durch Regulierungen in
Europa sind Verfahren wie DFS zur Kanalwahl und TPC zur
Leistungssteuerung nötig. -
Geringe Verbreitung bei
WLAN-Clients. In
vielen Fällen kann man davon ausgehen, dass sich WLAN-Systeme auf Basis des 2,4
GHz-Bandes besser eignen für Anwendungen, in denen WLAN-Clients in überschaubarer
Reichweite an einen Access Point angebunden werden
sollen (Campus-Ausleuchtungen, Hot- Spots, Datenübertragung
zu bewegten Objekten). Das 5 GHz-Band spielt dagegen seine Stärken
vor allem bei Point-to-Point-Systemen aus, bei denen mit zwei
Access Points auf beiden Seiten der Funkstrecke größere Distanzen überwunden
werden sollen. Aufbau von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen Dieses Kapitel
stellt die Grundlagen zur Auslegung von Point-to-Point-Strecken vor und gibt
Hinweise zur Ausrichtung der Antennen. Hinweise
zur Konfiguration der Access Points finden Sie in der
entsprechenden Geräte-Dokumentation bzw. im Referenzhandbuch. Access
Points können nicht nur als zentrale Station in einem Funknetzwerk arbeiten, sie
können im Punkt-zu-Punkt-Betrieb auch Funkstrecken über größere
Distanzen bilden. So können z. B. zwei Netzwerke über mehrere Kilometer
hinweg sicher verbunden werden – ohne direkte Verkabelungen oder teure
Standleitungen. Bei der
Verwendung von Access Points und entsprechend polarisierten Antennen nach IEEE
802.11n können gleichzeitig zwei Übertragungskanäle (’spatial streams’)
zwischen den Endpunkten einer P2P-Verbindung aufgebaut werden. Damit können
deutliche höhere Datenraten erzielt oder größere Entfernungen überwunden
werden als beim Einsatz der anderen Standards. Bei der Verwendung von
Access Points und entsprechend polarisierten Antennen nach IEEE 802.11n können
gleichzeitig zwei Übertragungskanäle (’spatial streams’) zwischen den
Endpunkten einer P2P-Verbindung aufgebaut werden. Damit können deutliche höhere
Datenraten erzielt oder größere Entfernungen überwunden werden als beim Einsatz der anderen Standards. |
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