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Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 58

Wireless Basics – Kanalaufteilung und Spreiztechnologien

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Mehrfachausnutzung von Frequenzbereichen

Wegen der endlichen Ausbreitung elektromagnetsicher Wellen kann man Frequenzen mehrfach ausnutzen, wenn die Sender weit genug auseinander stehen und man Sektorantennen benutzt. Dies hat im Mobilfunk zum System der sieben Zellen geführt, welches zum ersten Mal beim AMPS (Advanced Mobile Phone System) benutzt wurde und auch für drahtloseLANs nach IEEE 802.11 besonders nützlich ist.

Dabei gibt es Kernzellen und Randzellen. Jede Kernzelle ist von sechs Randzellen umgeben. Um Interferenz zu vermeiden, darf der gleiche Kanal nicht in benachbarten Zellen verwendet werden. Sobald ein Signal die Distanz von 1,5 Zellen zurückgelegt hat, ist es hinreichend gedämpft um keine Interferenz mit dem Hauptsignal dieser Zelle zu erzeugen. So kann ein Kanal in jeder siebten Zelle erneut benutzt werden.

Die Unterteilung des Radiospektrums in Kanäle um bestimmte Frequenzen herum kann auch als Frequenzmultiplex (Frequency Division Multiple Access, FDMA) bezeichnet werden. Zusätzlich kann man jetzt die einzelnen Kanäle noch in Zeitschlitze einteilen. Bestimmte Verbindungen oder bestimmte Benutzer bekommen damit nur bestimmte Zeitschlitze. Dies wird dann allgemein als Zeitmultiplex (Time Division Multiple Access, TDMA) bezeichnet. Das GSM-System für Mobiltelefone benutzt z.B. solche Slots.

Derartige Verfahren einem Netzwerker nahezubringen, heißt Eulen nach Athen tragen, denn vor der Zeit des Switchings haben auch alle LANs mit solchen Verfahren gearbeitet. Verfahren wie CSMA/CD haben aber die Zeitschlitze nicht nach festen Regeln, sondern nichtdeterministisch verteilt. Außerdem hatten die Zeitschlitze keine feste Länge, sondern waren im Rahmen einer dynamischen Paketbildung lediglich durch die maximale Paketlänge nach oben beschränkt. Telefonieorientierte Systeme arbeiten allerdings historisch bedingt lieber mit festen Zeitschlitzen. Die bekanntesten großen TDMA-Systeme sind sicherlich EWSD und SONET.

Eine weitere Möglichkeit ist der Codemultiplex (Code Division Multiple Access, CDMA). Hier wird der zugeordnete Frequenzbereich nicht in individuelle Kanäle aufgeteilt. Stattdessen wird jedem Signal ein einheitlicher Code zugeordnet und alle diese Signale werden in einem einzelnen großen Kanal miteinander kombiniert. Der Empfänger empfängt das gesamte integrierte Signal und filtert mittels des spezifischen Codes den für ihn bestimmten Informationsgehalt aus.

CDMA findet bei Mobilfunksystemen großen Anklang, weil es eine sehr effektive Kanalverwaltung erlaubt und von sich aus einen elementaren Basisschutz gegen Abhören bildet, weil man die Codes in einem schnellen Muster ändern kann.

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