Drahtlos auf Draht

Wie heute vernetzt wird

Ulrike Laés hat die Kabel satt. Daher richtete sich die Verkaufsmanagerin nach Ihrem Umzug von Isernhagen bei Hannover in die Nähe von Stuttgart ein Funknetz in ihren neuen vier Wänden ein. Nun kann sie mit dem Notebook von jedem Teil der Wohnung ins Internet. Mehr noch: Während sie E-Mails abruft und schreibt oder in einem Online-Shop nach Möbeln stöbert, kann Tochter Inken am Rechner in ihrem Zimmer – ebenfalls per Funk – mit Freunden chatten oder die neuesten Songs als MP3 aus dem Web herunterladen. Netzkabel, die sich zwischen Computern, Drucker und Telefonbuchse quer durch die Räume spannen, stören dabei nicht.

Mit ihrem Wunsch nach einem kabelfreien Heim steht Ulrike Laés nicht allein. Laut einer Umfrage des Meinungsforschungsinstituts Jupiter Research sind rund 80 Prozent aller Internet-Nutzer in Europa an der Installation eines drahtlosen Heimnetzes interessiert. Erfüllen kann ihnen das eine Technologie namens WLAN (Wireless Local Area Network) – in Anlehnung an den Audiostandard Hifi oft auch als Wifi bezeichnet. Sie erlaubt es, Rechner drahtlos miteinander zu vernetzen und ans Internet anzuschließen. Auf diese Weise kann man – ohne Strippen ziehen zu müssen – auch Daten rasch und einfach zwischen den Computern austauschen. WLAN funktioniert prinzipiell genauso wie ein herkömmliches Netz aus Rechnern, die durch Kabel verbunden sind – wie es viele Unternehmen nutzen. Statt des Netzkabels steckt in jedem angeschlossenen Computer eine so genannte Funknetzkarte, die Daten in elektromagnetische Wellen verwandelt und sie über eine integrierte Antenne versendet – und andere empfängt. In vielen neuen Notebooks und PCs ist eine Funknetzkarte bereits eingebaut, beispielsweise in Rechnern, die den Centrino-Chip von Intel enthalten. Computer ohne integrierten Funkchip kann man durch eine von außen einsetzbare Funknetzkarte für WLAN aufrüsten: Die Karte wird einfach an den Rechner gesteckt. Die günstigsten Funknetzkarten gibt es ab etwa 30 Euro.

Beim Einsatz eines WLAN-Netzes kann man zwischen zwei Betriebsweisen wählen: Im Ad-hoc-Modus bilden die verbundenen Rechner ein geschlossenes Netz, in dem Daten ausgetauscht werden können. Für diese Betriebsart genügt es, alle Computer mit einer Funknetzkarte auszustatten. Nachteile des Ad-hoc-Modus: Die Qualität der Funkverbindung ist oft recht schlecht, und die Reichweite des Netzes beträgt manchmal nur ein paar Meter. Will man ins Internet, ist das nur über den mit der Telefonbuchse verbundenen PC möglich – er muss also eingeschaltet und zudem so eingestellt sein, dass er die Daten aus dem Internet auf mehrere andere Computer verteilen kann.

Einfacher geht es im Infrastruktur-Modus. Bei ihm wird zusätzlich zu den Funknetzkarten in den Netzrechnern eine Basisstation, ein so genannter Access Point, installiert, der als eine Art Vermittlungsstelle für die Daten dient. Der gesamte Funkverkehr in dem WLAN-Netz läuft über dieses Kästchen von der Größe eines Buches. Das verbessert die Stabilität des Netzes und erhöht seine Reichweite. Auch der gemeinsame Zugang zum Internet wird einfacher: Schließt man den Access Point an die Telefonanlage an, sorgt er dafür, dass man von jedem Rechner im Netz jederzeit ins Web gelangen kann. Zusatzkosten für den Access Point: je nach Gerät zwischen 100 und 250 Euro.

Mit WLAN-Produkten, die nach dem europäischen Standard mit der Bezeichnung 802.11b arbeiten, lassen sich Daten mit einer Geschwindigkeit von maximal 11 Megabit pro Sekunde (Mbit/s) übertragen. Das ist rund fünfmal so schnell wie mit UMTS und das etwa hundertfache Tempo, das die bislang zum Versenden von Daten per Mobilfunk gebräuchliche GPRS-Technologie erlaubt.

Durch Störungen und kurze Verbindungsabbrüche sinkt jedoch die Datenrate. Auch das Verschlüsseln der Daten bei der Übertragung reduziert die erreichbare Datenrate. Anlagen, die den Nachfolge-Standard 802.11g nutzen, schaffen bis zu 54 Mbit/s (siehe Kasten „Kryptische Kürzel”). Durch das bei manchen Access Points mögliche Einstellen eines „Turbomodus” lässt sich die Datenrate noch verdoppeln. Die in den Handbüchern angegebene Reichweite von mehreren Hundert Metern gilt für ein WLAN-Netz dagegen nur im Freien und ohne Störungen. Im Gebäude reichen die Funkwellen wegen des Einflusses von Wänden, Möbeln und durch Feuchtigkeit deutlich weniger weit. Erhöhen lässt sich die Reichweite durch eine zusätzliche Antenne oder durch Verwenden mehrerer Access Points.

Um das Netz zu konfigurieren, sind einige teils recht knifflige Handgriffe und Mausklicks nötig. Dass dabei Überraschungen möglich sind, hat auch Ulrike Laés erfahren, auf deren Rechner sich seit der Installation des Netzes manche Internet-Seiten partout nicht mehr öffnen lassen – ein Problem, das selbst ein PC- Experte bislang nicht lösen konnte.

Trotz solcher technischen Mysterien boomt WLAN – und das nicht nur in den heimischen Wänden. Zahlreiche Unternehmen haben in den letzten Jahren drahtlose Kommunikationsnetze errichtet, durch die ihre Mitarbeiter überall auf dem Firmengelände auf Daten zugreifen und E-Mails bearbeiten können. Daneben sprießen so genannte WLAN-Hotspots wie Pilze aus dem Boden: Funknetze, die an öffentlichen Plätzen, in Behörden, Hotels, an Bahnhöfen und Flughäfen errichtet werden und über die man per Notebook oder PDA ins Internet oder in ein Unternehmensnetz gelangen kann. Europaweit existieren derzeit laut der Unternehmensberatung Frost & Sullivan rund 20 000 Hotspots, allein in Deutschland gibt es einige Tausend. Um sie aufzuspüren, kann man die Website mobileaccess.de benutzen, für die weltweite Suche eignet sich www.wififinder.com.

Vorreiter beim Aufbau von WLAN-Netzen waren einige Universitäten, die bereits vor Jahren damit begannen, Hotspots auf ihrem Gelände einzurichten. So steht der „Mobile Campus” der Uni Bremen seit 2001 allen Studenten und Universitätsmitarbeitern zur Verfügung. Sie können mit mobilen Computern in Hörsälen, Seminarräumen und Büros per Funk Vorlesungsverzeichnisse, Bibliothekskataloge und aktuelle Infos der Universität abrufen oder im Internet surfen.

Die Kaffeehaus-Kette Starbucks bietet in einigen ihrer Coffee Shops, zum Beispiel in den Hackeschen Höfen in Berlin, die Möglichkeit zum drahtlosen Websurfen an. In den USA sind bereits rund 2000 Starbucks-Filialen per WLAN vernetzt. Der Elektrik-Discounter Saturn richtete im Februar in seinem Markt am Ernst-August-Platz in Hannover einen Hotspot ein, weitere Märkte sollen demnächst folgen. Die Lufthansa begann 2003 damit, alle ihre Business-Lounges mit WLAN auszurüsten, um Geschäftskunden während der Wartezeiten auf dem Flughafen einen Zugang zu Internet und Intranet zu ermöglichen. Seit Anfang dieses Jahres stattet die Lufthansa zudem nach und nach ihre rund 80 Langstrecken-Jets mit WLAN aus. Damit können die Flugpassagiere künftig auch über den Wolken die elektronische Post bearbeiten oder sich via Web über Wetter, Unterkünfte und kulturelle Veranstaltungen am Zielort informieren. Und selbst in Biergärten greifen die Funknetze um sich: So hat man im Englischen Garten in München die Gelegenheit, sich an zwei Hotspots am Seehaus und am Chinesischen Turm per WLAN ins Web einzuwählen.

Bezahlen kann man die zwei Euro Gebühr pro Stunde am Bierausschank. Dort werden Prepaid-Karten verkauft, auf denen man eine Geheimnummer frei rubbeln muss. Öffnet man den Internet-Browser, fragt er diese Nummer ab, bevor der Zutritt ins Netz gewährt wird. Bei vielen anderen Hotspots geht die Bezahlung genauso vonstatten. Daneben kann man die mit Websurfen verbrachte Zeit oft auch per Kreditkarte begleichen. Besonders einfach hat man es bei Hotspots, die von einem der großen Mobilfunk-Anbieter betrieben werden: Deren Kunden können die Gebühr direkt über ihre Handy-Rechnung abbuchen lassen.

Den Erfolg von WLAN belegen Zahlen: So beliefen sich die Umsätze mit öffentlich zugänglichen WLAN-Netzen nach einer Studie von Frost & Sullivan allein in Europa im Jahr 2002 auf etwa 18 Millionen Euro. Bis 2006 sollen sie auf über 1 Milliarde Euro steigen. In der gleichen Größenordnung werden laut Frost & Sullivan 2006 die Umsätze mit WLAN-Produkten liegen.

Ob die sich rasant ausbreitenden WLAN-Netze der UMTS-Technologie – deren Nutzung in den nächsten Monaten in Deutschland allmählich in Schwung kommen soll – den Erfolg verwässern wird, ist umstritten (bild der wissenschaft 9/2003, „ Die neue deutsche Welle”). Zwar ist die deutlich höhere Geschwindigkeit bei der Übertragung ein gewichtiges Argument für WLAN. Und weil der von WLAN genutzte Frequenzbereich kostenlos nutzbar ist, können die Anbieter von Dienstleistungen per WLAN ihren Service günstiger offerieren als die vier verbliebenen Inhaber von UMTS-Lizenzen, die diese für insgesamt rund 100 Milliarden Euro einkaufen mussten. Andererseits hat WLAN das Manko einer recht geringen Reichweite, die keinen flächendeckenden Ausbau des Netzes erlaubt.

Wie das Funken begann

Die Anfänge der Kommunikation waren drahtlos: Der Grieche Polybius verwendete um 150 v.Chr. Rauchsignale, um seine Botschaften zu übermitteln. Später traten an die Stelle der Rauchzeichen Flaggen, Zeiger oder so genannte Heliographen – Geräte, mit denen sich Sonnenlicht per Tastendruck so spiegeln ließ, dass die dadurch erzeugten Lichtblitze Nachrichten über große Entfernungen übertragen konnten. 1794, fünf Jahre nach der Französischen Revolution, entwarf Claude Chappe ein System „ optischer Telegraphen”, die es den neuen Verwaltungsbeamten in Paris ermöglichten, mit weit entfernten Städten in der Provinz zu kommunizieren. Die Informationen wurden per Lichtstrahl gesendet und durch spezielle Signalhebel in einzelne Zeichen verpackt. Die Nachteile der optischen Telegraphie wogen jedoch schwer: Die Qualität der Kommunikation hing vom Wetter ab, der Aufwand an Personal, das ständig die Gegenstation zu beobachten hatte, war enorm. Zudem konnte man mühelos die offen übermittelten Nachrichten ausspähen.

Das Zeitalter der Funknetze begann mit der Entdeckung der elektromagnetischen Induktion durch Michael Faraday im Jahr 1831. Weitere Grundpfeiler setzten James Clerk Maxwell 1864 mit seiner Theorie der elektromagnetischen Felder und Heinrich Hertz, der 1888 bewies, dass sich elektrische Signale in Form von Wellen durch den Raum ausbreiten. Acht Jahre später übermittelte der Italiener Guglielmo Marconi erstmals Nachrichten per drahtloser Telegraphie. Am 12. Dezember 1901 übertrug Marconi das erste transatlantische Funksignal zwischen England und Neufundland im Osten Kanadas.

Nachdem bereits 1926 auf der Strecke zwischen Hamburg und Berlin – mit Hilfe parallel zur Bahntrasse verlaufenden Drähten – die ersten Zugtelefone genutzt wurden, startete 1958 mit der Einführung des A-Netzes in Deutschland das Zeitalter des Mobilfunks (bild der wissenschaft 9/2003, „Die neue deutsche Welle”). Seit 1991 können mit dem so genannten DECT-Standard (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) auch Festnetz-Telefone per Funkverbindung mit einer Basisstation überall im Haus benutzt werden.

Etwa gleichzeitig mit der Einführung der schnurlosen Telefone begann der Aufstieg der WLAN-Technologie. Erste Produkte, um Computer per Funk miteinander zu vernetzen, kamen Anfang der neunziger Jahre auf den Markt. Sie hatten zwei gravierende Nachteile: Zum einen konnten sie nur geringe Datenraten über wenige Meter übertragen, zum anderen gab es etliche nicht miteinander kombinierbare Technologien. Den Wettstreit der verschiedenen Technologien entschied schließlich das IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), indem es 1997 den technischen Standard mit der Bezeichnung 802.11 festlegte. Seine Einführung zwang die Hersteller von WLAN-Ausrüstung dazu, miteinander kompatible Geräte anzubieten – und beschleunigte so den Siegeszug der Funknetze zu Hause und an öffentlichen Plätzen und Einrichtungen. 1999 normierte das IEEE die beiden Standards 802.11a und 802.11b, die heute in den USA und in Europa dominieren. Seit 2003 werden in Europa zudem Produkte angeboten, die den Standard 802.11g nutzen, der deutlich höhere Geschwindigkeiten bei der Übertragung ermöglicht.

Der Kurzstreckenfunk Bluetooth (siehe Kasten „WLAN kontra Blauzahn”) erblickte 1998 das Licht der Welt. Geburtshelfer war das schwedische Mobilfunk-Unternehmen Ericsson, das in einer Studie untersucht hatte, wie sich eine einfache, preiswerte und stromsparende Funkverbindung zwischen Handys und ihrem Zubehör realisieren ließe. Die Ergebnisse der Studie bewogen etliche andere Unternehmen, sich mit Ericsson zusammenzuschließen und die Spezifikationen für die Bluetooth-Technologie festzulegen. Diese kann inzwischen weit mehr, als nur Handys per Funk mit Kopfhörern und Mikrofon zu verbinden. Sie ersetzt Kabel und Stecker auch zwischen Computern, Druckern, PDAs, Digitalkameras und Camcordern.

In der Bezeichnung Bluetooth spiegelt sich die Dominanz skandinavischer Unternehmen bei der Entwicklung der Technologie wider. Als Namensgeber diente der im 10. Jahrhundert lebende Wikingerkönig Harald Blåtand, der große Teile Skandinaviens christianisierte und Dänemark mit Norwegen zu einem mächtigen Königreich vereinte – so wie der neue Kurzstreckenfunk verschiedene Geräte durch eine gemeinsame Technologie zusammenführt. Sein Spitzname: „Blauzahn” (oder „Bluetooth”).

Wie künftig Daten strömen

Die Nutzer des Internets wollen immer größere Datenmengen auf den Rechner übertragen. Die Entwickler der WLAN-Technologie feilen entsprechend eifrig an einer Erhöhung der drahtlos möglichen Übertragungsrate. So haben Wissenschaftler der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden einen Access Point entwickelt, der dank mehrerer parallel wirkender Sende- und Empfangsantennen bis zu 162 Mbit/s transferieren kann. Das Gerät soll bis 2005 auf den Markt kommen. Noch schneller soll es per Ultra Wide Band (UWB) gehen: Damit werden sich in ein paar Jahren mehrere 100 Mbit/s per Funk übertragen lassen. Der Nachteil der Technologie: Sie schafft nur eine bescheidene Reichweite von etwa zehn Metern.

Neben einem schnelleren Datentransport stehen neue Anwendungsmöglichkeiten von WLAN auf dem Wunschzettel vieler Nutzer. So wird das seit Jahren diskutierte Zusammenwachsen von Informations- und Unterhaltungstechnologie wesentlich auf drahtlosen Netzen basieren. Der Rechner als Datenlager und Entertainment-Zentrale könnte dann per Funk Musik und Filme aus dem Internet laden, speichern und bei Bedarf auf die Hifi-Anlage oder den Fernseher senden. Der Handy-Hersteller Motorola will bald ein Mobiltelefon anbieten, mit dem man sowohl im Mobilfunk-Netz als auch mit Hilfe von WLAN übers Internet telefonieren kann. Damit könnten Ulrike Laés und ihre Tochter zu Hause nicht nur sehr einfach und bequem kabellos im Internet surfen, sondern auch besonders günstig Ferngespräche führen. ■

Ralf Butscher