Motivation: Die im Jahr 2007 erschienene Apple Airport Extreme 802.11n Basisstation, A1143

Die Apple AirPort Extreme 802.11n Base Station des Jahrgangs 2007 (Modellnummer A1143 an der Unterseite des Gehäuses) beschränkte in Teilen Europas (Deutschland, Österreich, United Kingdom) die Bandbreite der Aussendung im 5-GHz-Band unerwartet auf 20 MHz beim Anwenden des mit der Ergänzung „n“ in den Standard IEEE 802.11 eingeführten Betriebsmodus „High Throughput“. Der optional mögliche Betrieb in der Bandbreite 40 MHz stand nicht zur Verfügung. Berichte zu dem Defizit gaben den Anstoß zu einem Blick auf die Historie der Regeln und Bedingungen für die Einführung von WLAN (*) in Bereichen des 5-GHz-Bandes neben all den Diensten, die im 5-GHz-Band schon in Betrieb sind oder sein können.

Zudem äußere ich Mutmaßungen über die den zwei Ausführungen (**) dieser Basisstation von Apple mitgegebenen Funktionen im 5-GHz-Band. Unmittelbar zugänglich ist mir nur ein Exemplar der im Oktober 2009 erschienenen 802.11n Generation 4 („Simultaneous Dual Band II“, Modellnummer: A1354). Die kam den Anforderungen in Europa von Anfang an entgegen.

Das Kanalangebot der US-Version der Base Station in den Ausführungen 802.11n und 802.11ac beschreibe ich in den Kapiteln 1.1.1, 5.3 und 5.10.

Anmerkungen:

(*) Der Begriff WLAN (Wireless Local Area Network) erscheint im Titel des Standards IEEE 802.11. Das für die Europäische Gemeinschaft gültige Regelwerk beschränkt sich auf die funktechnischen Rahmenbedingungen für die Realisierung von „WAS (Wireless Access System)“ im Allgemeinen und „RLAN (Radio Local Area Network)“ im Besonderen im 5-GHz-Band. Die Bundesnetzagentur schreibt „WAS/Funk-LANs“.

(**) Zunächst „802.11n Fast Ethernet“(„802.11n Generation 1“), ab August 2007 „802.11n Gigabit-Ethernet“ („802.11n Generation 2“)

[Anmerkung Ende]


Apples Nachbesserungen an der Europa-Version der AirPort Extreme 802.11n, A1143

Welche Nachbesserung beim Betrieb im 5-GHz-Band zu welchem Zeitpunkt der AirPort Extreme durch Firmware-Updates zuteil geworden ist, ist mir unklar. In den im Internet heute zugänglichen Berichten fand ich keine eindeutigen Aussagen zu dem Thema.

Anhand der Darstellung in den Pressemitteilungen zur Vorstellung der Apple Time Capsule (15. Januar 2008) ist zu erwarten, dass dort bei der Ländereinstellung „Deutschland“ (nicht jedoch bei „Österreich“) die Kanalerweiterung auf 40 MHz von Anfang an zur Verfügung stand: Datenrate in Deutschland nun bis zu „fünf“ mal so hoch im Vergleich zu 802.11g, statt wie in der Mitteilung zur AirPort Extreme im Jahr 2007 bis zu „zweieinhalb“ mal so hoch.

Das WLAN-Modul der Time Capsule des Jahrgangs 2008 stimmt mit jenem der vorhergehenden AirPort Extreme 802.11n überein, und mit dem Update auf die ab dem 19. März 2008 angebotene Firmware 7.3.1 sollte das WLAN der AirPort Extreme 802.11n denselben Stand erreicht haben. In einer Diskussion bei MacUser „Airport Extreme Firmware 7.3.1 verfügbar“ gibt es möglicherweise einen missglückten Hinweis darauf.

In einer Diskussion Ende Dezember 2010 „802.11 "N" 5GHz läuft nur mit 130 mbit/s“ zu einer nicht genannten Firmware (wahrscheinlich die Mitte Dezember 2010 erschienene Version 7.5.2) wird der Kanal 100 genannt. Demnach hat die Firmware spätestens jetzt Radardetektion und die „Dynamische Frequenzwahl“ („Dynamic Frequency Selection“, DFS, Kapitel 2.7) auszuführen vermocht und daher auch andere als die Kanäle 36, 40, 44 und 48 verwenden können. Jedoch fehlte dieser Version unter unklaren Umständen die Bereitschaft, beim Anwenden von 802.11n im 5-GHz-Band einen 40 MHz weiten Kanal einzurichten.

Nach der Rückkehr zur Firmware Version 7.4.2 standen unter nicht genannten Umständen (siehe unten den Abschnitt „Der Einfluss der Einstellung „Region“ im AirPort-Dienstprogramm“) Datenraten zur Verfügung, die sich allenfalls mit einem 40 MHz weiten Kanal realisieren lassen. Jedoch hat die Box nun den 20 MHz weiten Primärkanal ihres Netzwerks im Kanal 36 eingerichtet während vermutlich wie zuvor beim Betrieb mit der Firmware 7.5.2 die automatische Kanalwahl eingeschaltet war, und der Kanal 40 ist dann der für die Abwicklung des Datenverkehrs im Modus „HT 40 MHz“ herangezogene Sekundärkanal. Es kann Zufall sein, dass die automatische Wahl auf eines jener Kanalpaare fiel, für die nicht die Anwendung von DFS vorgeschrieben ist. Eine systematische Beobachtung der von der Box nach einem Neustart oder nach einem Hin und Her zwischen manueller und automatischer Kanalwahl oder einer anderen Änderung der Sendeparameter gewählten Kanäle hätte klären können, ob in der Firmware 7.4.2 die Funktion DFS implementiert ist. Apple hat sich nicht zu dem Thema geäußert. Die Firmware 7.4.2 wurde ab Ende Juni 2009 für alle Varianten der AirPort Extreme 802.11n und der Time Capsule angeboten, nachdem Apple im März 2009 die AirPort Extreme 802.11n Generation 3 (Simultaneous Dual Band, A1301) und die Time Capsule 802.11n Generation 2 (A1302) mit der rasch durch 7.4.1 ersetzten Firmware 7.4 eingeführt hatte.


Der Einfluss der Einstellung „Region“ im AirPort-Dienstprogramm:

Der Anwender konnte durch Auswahl eines anderen als seines Heimatlandes in den Optionen für das drahtlose Netzwerk sich die für seinen Anwendungsfall günstigeren Randbedingungen auswählen, zum Beispiel die Erlaubnis zur Wahl der Kanalweite bis 40 MHz mit der Region „Schweiz“. Die Wahl der Region steht auch auf der AirPort Extreme der vierten Generation mit der jüngsten Firmware 7.8.1 zur Verfügung. Sie setzt die Länderkennung im Element „Country“ des Beacon-Datenpakets, das die beiden Zugangspunkte der Station (je einer im 2,4-GHz-Band und im 5-GHz-Band) alle 0,124 Sekunden aussenden. Etwas anderes wird die Einstellung schon im Oktober 2009 nicht bewirkt haben, als die Box auf den Markt kam. Damals war die im Jahr 2005 von der EU-Kommission beschlossene Harmonisierung der Bestimmungen für Radio-LAN in der europäischen Gemeinschaft längst abgeschlossen, und auch die Entwickler der AirPort Extreme Basisstation werden davon erfahren haben.



Inhaltsverzeichnis

1. Einführung

1.1 Die Einführung des 5-GHz-Bands in Geräte der Firma Apple ab dem Jahr 2006
1.1.1 Airport Extreme 802.11n, Version 2007: Repertoire der Kanäle und Bandbreiten in Europa und den USA
1.1.2 War die Verweigerung des 40 MHz weiten Kanals im 5-GHz-Band geschäftspolitisch motiviert?
1.1.3 Die 802.11n-Module in Apples Klient-Geräten — verweigerten auch sie den Betrieb im 40 MHz weiten Kanal?

1.2 Die Geschichte des WLAN im 5-GHz-Band 1996 - 1999 - 2002 - 2003 - 2004 - 2006 und die Umsetzung der Vorschriften in der AirPort Extreme 802.11n des Jahrgangs 2007 (Kurzfassung)
1.2.1 Europa (1996, 1999, 2002, 2006)
1.2.2 USA (1997 bis 2004)


2. Die Empfehlung ERC/DEC/(99)23 für Europa und die jüngste Ausführung der Bundesnetzagentur

2.1 Frequenzbereiche, maximale Sendeleistung, sonstige Betriebsbedingungen

2.2 Maximale EIRP des Senders und Gewinnfaktor der Antenne (Definitionen)

2.3 Begrenzung der spektralen EIRP-Dichte des Sendesignals

2.4 EIRP, Sendeleistung und Antennengewinn im Dezibel-Maß

2.5 Transmit Power und EIRP in Protokollelementen des IEEE 802.11

2.6 TPC, Transmitter Power Control, Sendeleistungsregelung

2.7 DFS, Dynamic Frequency Selection, Dynamische Frequenzwahl, Radardetektion
2.7.1 DFS-Regeln
2.7.2 Präsentation und Auswahl der WLAN-Kanäle an den Geräten

2.8 Innenraumeinsatz, Indoor-Betrieb (Definition)

2.9 Betrieb in Fahrzeugen und Errichten von persönlichen drahtlosen Netzwerken


3. Die Regelung in den USA (1997 … 2004)


4. Erste Regeln der RegTP/Bundesnetzagentur für Deutschland (2002)

4.1 Beschränkt die Definition der spektralen Leistungsdichte (spektrale EIRP-Dichte) die Bandbreite der Sendung auf 20 MHz?

4.2 Niedrigere Grenzen der EIRP bei solchen Geräten, die sich auf den Betrieb in den Kanälen 36, 40, 44 oder 48 beschränken


5. Die weitere Entwicklung in den USA und Europa 2003 bis 2020. Geschichte der AirPort Extreme 802.11n/ac in den USA