Inhaltsverzeichnis Kapitel 2:

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

[Inhaltsverzeichnis Kapitel 2 Ende]

Hinweis:
Anmerkungen erscheinen jeweils im Anschluss an das Hauptkapitel. Die Anmerkungen [2-1], [2-2], zum Beispiel, folgen im Anschluss an das Hauptkapitel 2.

[Hinweis Ende]

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

Dieses Kapitel 2 gibt den gegenwärtigen Stand der Regeln in Deutschland wieder: Bundesnetzagentur „Vfg. 136 / 2022, geändert durch Vfg. 49 / 2023“ . Sie unterscheiden sich nicht grundlegend von jenen Empfehlungen, die das ERC im Jahr 1999 und in der gestrafften und um Grenzwerte der spektralen Leistungsdichte ergänzten Version im Jahr 2004 vorgelegt hat.

Die durch den Standard IEEE 802.11 ausgesprochenen Definitionen nutzbarer Frequenzkanäle beschreibe ich im Kapitel 2.1 in den Erläuterungen zu den behördlichen Auflagen: Hinweis 3, Hinweis 4 und Hinweis 5. Kapitel 2.7.2 beschreibt die Ausführung der Regeln in einigen Geräten.

Kapitel 4 erörtert die in Deutschland bis Februar 2006 geltenden behördlichen Vorschriften. Diese dienten wahrscheinlich als Vorlage für die beim Betrieb der AirPort Extreme 802.11n in Deutschland angewendeten Parameter.

Kapitel 3 beschreibt die Anfänge des 5-GHz-WLAN in den USA, die für die Gestaltung der im Kapitel 4 beschriebenen Anfänge in Deutschland nicht unwichtig waren.




2.1 Frequenzbereiche, maximale Sendeleistung, sonstige Betriebsbedingungen

Das European Radiocommunications Committee hat in ERC/DEC/(99)23 folgende im Prinzip noch heute gültigen Regelungen für genehmigungsfreie WLAN-Sendungen im 5-GHz-Band vorgeschlagen:

Frequenzbereich, maximale Strahlungsleistung je Aussendung und Nebenbedingungen:

5150 - 5250 MHz (K 36 - 48): 200 mW (23 dBm) EIRP, ursprünglich nur Innenraumeinsatz. Neuerdings bedingter Einsatz im Außenraum und in Fahrzeugen: siehe Hinweis 1d.

5250 - 5350 MHz (K 52 - 64): 100 mW (20 dBm) EIRP ohne TPC / 200 mW mit TPC, DFS, nur Innenraumeinsatz

5470 - 5725 MHz (K 100 - 140): 500 mW (27 dBm) EIRP ohne TPC / 1000 mW (30 dBm) mit TPC, DFS, indoor und outdoor.

5725 - 5825 MHz oder 5850 MHz (K 149, …): Keine Regelung für lizenzfreies WLAN (siehe jedoch Hinweis 5).


Hinweis 1a:
Zur Definition der EIRP-Strahlungsleistung siehe unten das Kapitel 2.2.
Zur Bedeutung der Größeneinheiten mW und dBm siehe das Kapitel 2.4.
Zu TPC und DFS siehe die Kapitel 2.6 und 2.7.


Hinweis 1b:
Die RegTP/Bundesnetzagentur hat in ihrer auf der ERC/DEC/(99)23 basierenden Allgemeinzuteilung von Frequenzen für WLAN im 5-GHz-Band (Kapitel 1.2.1 bietet einen Link zu dieser Ausgabe 2002) eine heute noch gültige Regelung zur Begrenzung der spektralen EIRP-Dichte hinzugefügt (Kapitel 2.3}. Das European Radiocommunications Committee hat diese Regel in die Version ECC/DEC/(04)08 (9. July 2004) seiner Empfehlung übernommen.


Hinweis 1c:
Die Ausgabe 2002 der Allgemeinzuteilung der RegTP/Bundesnetzagentur enthält eine Sonderreglung für Geräte, die ausschließlich im Frequenzbereich 5150 MHz - 5250 MHz liegende Kanäle (36, 40, 44, 48) anbieten (Kapitel 4.2 nennt die Details). Beginnend mit der Ausgabe Februar 2006 ist diese Sonderregel entfallen.


Hinweis 1d:
Kapitel 2.8 erläutert, inwiefern für den Bereich 5150 MHz - 5250 MHz (K 36 - 48) die ursprüngliche Beschränkung auf strikten „Innenraumeinsatz“ gelockert worden ist.
Und die Regelung für den Betrieb in Fahrzeugen ist in dem historischen Dokument ohnehin nicht enthalten. Siehe das Kapitel 2.9 „Betrieb in Fahrzeugen und Errichten von persönlichen drahtlosen Netzwerken“.




Hinweis 2a:
Beim Betrieb von Sendern ist schwer zu vermeiden, dass merkliche Strahlungsleistung auch außerhalb des nominellen Sendekanals freigesetzt wird. Die im Standard IEEE 802.11 und in der Prüfvorschrift ETSI EN 301 893 (gültig für die Europäische Gemeinschaft und vielfach auch von nationalen Behörden außerhalb der EU adoptiert) definierte Sendespektrummaske setzt Obergrenzen für die relative spektrale EIRP-Dichte der Aussendung innerhalb und außerhalb des nominellen Sendekanals. In ETSI EN 301 893 werden zudem absolute Grenzwerte für unerwünschte Aussendungen außerhalb der Bandgrenzen angegeben. Im Hinblick auf diese Grenzwerte kann man sich die Subbänder 5150 MHz - 5250 MHz und 5250 MHz - 5350 MHz zu einem Bereich 5150 MHz bis 5350 MHz zusammengefasst denken. Innerhalb dieses Bereichs gelten konstante Anforderungen an die Sendespektrummaske. Die im Vergleich dazu niedrigeren Grenzwerte für die Abstrahlung jenseits der Bandgrenzen gelten nur unterhalb 5150 MHz und nur oberhalb 5350 MHz. Im Hinblick auf andere Anforderungen unterscheiden sich die beiden Subbänder jedoch.


Hinweis 2b:
Download eines ETSI-Standards am Beispiel der EN 301 893 („5 GHz WAS/RLAN; Harmonised Standard for access to radio spectrum“, Version 2.2.1 vom November 2024): Im Suchfenster „ETSI EN 301 893“ mit oder ohne Anführungszeichen eingeben; im Suchergebnis die Checkbox links neben der gewünschten Version 2.2.1 setzen und rechts die Schaltfläche des Dateiformats (z. B. PDF) betätigen.




Hinweis 3a:
Die Regulierungsbehörde definiert also Anwendungsregeln für spezifizierte Frequenzbänder, und IEEE 802.11 definiert einen Indexwert für die Mittenfrequenz von 5 MHz breiten Segmenten und eine Liste von Indexwerten, die die Mittenfrequenz der für WLAN genutzten 20 MHz weiten Kanäle und Kanalbündel in diesem Spektrum definieren. Es gilt:

Mittenfrequenz des 5 MHz weiten Frequenzsegments = 5000 MHz + Frequenzindex × 5 MHz.

Das minimale Frequenzintervall zwischen den Werten des Frequenzindex ist also 5 MHz wie im 2,4-GHz-Band. Das Intervall zwischen den Nummern verwendbarer 20-MHz-Kanäle ist jedoch im Allgemeinen 4 entsprechend 20 MHz, beginnend mit 36, 40 und so weiter. Lediglich beim Übergang von der Kanalnummer 144 zur nächsthöheren beträgt das Intervall 5. Hinweis 5 bietet eine Begründung für den größeren Sprung an.


Hinweis 3b:
Der WLAN-Zugangspunkt nennt die ihm zur Verfügung stehenden 20 MHz weiten Kanäle im Informationselement „Country“ des von ihm ausgesendeten Beacon. Der Inhalt dieses Elements lässt sich auf dem Macintosh-Computer mit Hilfe der Software „WiFi Explorer“ ablesen. Das Element nennt jene Kanäle, in denen der Zugangspunkt einen Beacon aussenden kann. Welche davon genutzt werden, hängt von den durch den Administrator des Netzwerks vorgegebenen Anforderungen ab. Ist zum Beispiel 802.11ac oder 802.11ax mit Bandbreite 80 MHz gefordert, dann scheiden die Kanäle 132, 136 und 140 aus, da in Deutschland der Kanal 144 zur Bildung des 80 MHz weiten Kanalbündels {132, 136, 140, 144} nicht zur Verfügung steht (siehe Hinweis 4). Bietet der Zugangspunkt die Kanäle 120, 124 und 128 nicht an, scheidet auch der Kanal 116 aus, da er sich einzig mit jenen drei Kanälen zu einem 80 MHz weiten Kanal verbinden kann. Kapitel 2.7 beschreibt ein Motiv, dem Benutzer die Kanäle 120 bis 128 nicht zur Verfügung zu stellen.


Hinweis 3c:
Wie schon bei der Anwendung des 2,4-GHz-Bands verfallen uninformierte Benutzer auch im 5-GHz-Band unter Umständen der Illusion des „freien“ Kanals.

Angenommen, ein Zugangspunkt habe im vom Benutzer oder vom System automatisch ausgewählten Kanalbündel {100, 104, 108, 112} ein Netzwerk in einem 80 MHz weiten Kanal gemäß IEEE 802.11ac errichtet. Dann ist (100 + 112)/2 = 106 der Index der Mittenfrequenz dieses Bündels. Auf der Bedienungsoberfläche des Zugangspunkts und im Informationsdatensatz der verbundenen Endgeräte wird in der Regel jedoch nicht diese Mittenfrequenz, sondern einer der vier 20 MHz weiten Kanäle genannt. In ihm sendet der Zugangspunkt regelmäßig seinen Beacon-Datensatz, und er wickelt dort den für die Verwaltung des von ihm errichteten Basic Service Set (BSS) erforderlichen Datenverkehr ab. In unserem Beispiel sei der Kanal 100 gewählt worden. Der Kanal 100 kann sich einzig mit den drei genannten 20-MHz-Kanälen zu einem 80 MHz weiten Kanal verbinden, und er ist in diesem Beispiel der Primärkanal des 40 MHz weiten Bündels der Kanäle 100 und 104. 104 ist der 20 MHz weite Sekundärkanal dieses Bündels, und zusammen bilden die Kanäle 100 mit 104 den 40 MHz weiten Primärkanal des 80 MHz weiten Bündels. Sofern Stationen, die gemäß dem Standard 802.11n arbeiten, erlaubt wird, sich mit dem Netzwerk zu assoziieren, arbeiten sie im Frequenzbereich des Primärkanals des 80 MHz weiten Bündels. Kanal 108 mit 112 bilden in diesem Beispiel den 40 MHz weiten Sekundärkanal des 80-MHz-Bündels. Hat der Zugangspunkt sein Netzwerk errichtet, ist keiner der beteiligten 4 Kanäle „unbenutzt“ oder „frei“.

Die Nutzung desselben Frequenzbereichs durch mehrere WLAN-Netzwerke erfordert es, dass die Teilnehmer den Zugriff auf das Übertragungsmedium koordinieren. Dazu müssen sie die Mitteilungen der Teilnehmer des eigenen Netzwerks als auch die der fremden Netzwerke verfolgen. Errichtet also ein Zugangspunkt sein Netzwerk im Bereich eines Kanalbündels, in dem schon ein anderes Netzwerk aktiv ist (vorausgesetzt, die Stationen dieses Netzwerks sind für ihn wahrnehmbar), dann hat er den Primärkanal in genau jenem Kanal zu errichten, in dem das andere Netzwerk seinen Primärkanal betreibt (IEEE 802.11 > MLME (MAC Sublayer Management Entity) > VHT BSS operation > Channel selection methods for a VHT BSS). Somit ist es verboten, den Primärkanal des eigenen Netzwerks in den Sekundärkanal eines anderen Netzwerks zu setzen.




Hinweis 4:
Der WLAN-Kanal mit dem Mittenfrequenzindex 144 ist nicht realisierbar mit der in der Tabelle beschriebenen Regelung. Die Mittenfrequenz des 5 MHz weiten Segments 144 ist 5000 MHz + 144 × 5 MHz = 5720 MHz (Hinweis 3a). Doch nehmen die WLAN-Signale hier nominell n × 20 MHz weite Frequenzbänder in Anspruch (n = 1, 2, 4, . Der 20 MHz weite WLAN-Kanal 144 beansprucht den Frequenzbereich 5710 MHz bis 5730 MHz (zusammengesetzt aus den 5 MHz weiten Segmenten 143 bis 145 und jeweils einer Hälfte der Segmente 142 und 146) und kann gemäß der Regelung in Deutschland nicht für WLAN genutzt werden. Kanal 144 wurde mit der Erweiterung ac des Standards IEEE 802.11 in den Kanon der mit WLAN-Geräten nutzbaren Kanäle eingeführt und kann in den USA und Großbritannien aufgrund der Zuweisung des Bereichs 5725 MHz bis 5850 MHz zur Verfügung gestellt werden (siehe Hinweis 5 und zudem Kapitel 5.10, Kapitel 5.13).




Hinweis 5:
In den USA, Kanada und Großbritannien ist auch der für die WLAN-Kanäle 149 bis 165 nutzbare Frequenzbereich 5725-5850 MHz für die lizenzfreie Nutzung durch WLAN ausgeschrieben (Kapitel 3, Kapitel 5.13), und in den USA war der Bereich schon seit 1997 für WLAN insbesondere auch über große Entfernungen im Außenbereich (Kapitel 3, Anmerkung [3-2]) zur Verfügung gestellt worden, bevor im Jahr 2004 das darunter angrenzende Frequenzband ebenfalls für die Nutzung durch WLAN frei gegeben wurde. Die Industrie hat sich 1997 entschieden (veröffentlicht in der Standard-Ergänzung 802.11a-1999), die Reihe der 20 MHz weiten WLAN-Kanäle mit Nr. 149 (Mittenfrequenz 5745 MHz) statt mit der zu erwartenden Nr. 148 fortzusetzen, um vermutlich den zum Schutz der Nutzer des angrenzenden Frequenzbands vorzusehenden technischen Aufwand in Grenzen zu halten.

In Deutschland können die im Bereich 5725 MHz bis 5875 MHz liegenden WLAN-Kanäle 149 bis 173 auf der Grundlage der „Allgemeinzuteilung von Frequenzen zur Nutzung durch Funkanwendungen geringer Reichweite (SRD)“ in der 2025-07 aktuellen Version „Vfg 133/2019, geändert durch Vfg 12/2020“ der Bundesnetzagentur genutzt werden: . Der Link zum pdf-Dokument bei der Bundesnetzagentur ist nicht unbedingt stabil. Er ist gegebenenfalls durch den stabileren allgemeinen Titel in den Ergebnissen einer Suchmaschine aufzusuchen. Der Bereich ist jedoch auch für lizenzpflichtigen Betriebsfunk, Amateurfunk, Demonstrationsfunk für Bildungseinrichtungen, militärischen Ortungsfunk und andere Dienste vorgesehen. Siehe den „Frequenzplan“ bei der Bundesnetzagentur (pdf-Datei; geliefert wird derzeit (September 2025) die Ausgabe des Jahres 2022).

Die maximale Strahlungsleistung 25 mW (14 dBm) EIRP liegt unter jenem Niveau, das heutzutage selbst batteriebetriebene Geräte darstellen können. Daher passen diese Kanäle in Deutschland nicht gut in das Konzept der dynamischen Wahl der WLAN-Arbeitsfrequenz.

Ein im Magazin c’t erschienener Artikel diskutiert weitere Details: . Die in einem Leserkommentar aufgeführten Einwände sind unzutreffend. Die Nutzung von Frequenzbereichen auf der Grundlage dieser „Allgemeinzuteilung“ bedarf keiner Anmeldung bei der Bundesnetzagentur.

Die ETSI-Version (Hinweis 2b) der WLAN-Schnittstelle moderner Macintosh Computer ermöglicht zumindest den Empfang in den Kanälen 149, 153, 157, 161 und neuerdings vielleicht auch in höheren Kanälen. macOS Systeminformationen > Netzwerk (Network) > WLAN (Wi-Fi) nennt die unterstützten Kanalnummern.

WLAN-Zugangsgeräte, die für den Betrieb hierzulande entworfen worden sind, bieten diese Kanäle normalerweise nicht an. Jedoch ist auch in diesem Bereich hin und wieder Aktivität von stationär oder mobil betriebenen Geräten zu beobachten. In der Ansicht Advanced Details der WiFi Explorer.app kann man sich gegebenenfalls die im Beacon übermittelten Daten ansehen. Der Nachweis sollte auch in dem Fenster „Scan(en) der in macOS gelieferten Software „Diagnose für drahtlose Umgebungen.app“ gelingen. Dort sollte man jedoch wiederholt die Schaltfläche „Jetzt suchen“ betätigen, falls sich nach dem ersten Scan noch kein Erfolg einstellt. Zugang zum Inhalt des Beacon erhält man dort allenfalls durch die Darstellung von einigen der Daten in der tabellarischen Übersicht. Mit der Funktion „Sniffer“ der „Diagnose für drahtlose Umgebungen“ kann man den Datenverkehr in ausgewählten Kanälen aufzeichnen und ihn mit einem Werkzeug wie Wireshark nachträglich inspizieren.




Hinweis 6:
Das Dokument ERC/DEC/(99)23 beschreibt detailreich, unter welchen Bedingungen überhaupt anderen Nutzern zugesprochene Frequenzbänder im 5-GHz-Band für die Verwendung durch WLAN-Geräte auf sekundärer Basis ausgewiesen werden konnten und ist allein deshalb schon lesenswert. Das Dokument kann bei der heutzutage „Electronic Communications Committee (ECC)“ genannten Unterorganisation der Conférence Européenne des Administrations des Postes et des Télécommunications (CEPT) abgerufen werden. Die Weltradiokonferenz (World Radiocommunication Conference, WRC) 2003 koordinierte das Vorgehen international, und die Folgeversion ECC/DEC/(04)08 (Kapitel 5.4) reagiert auf das Ergebnis der Konferenz. Die USA und Europa kamen nicht zu vollständig übereinstimmenden Regelungen. In den USA kann der Frequenzbereich 5250 MHz bis 5350 MHz auch außerhalb von geschlossenen Räumen genutzt werden (Kapitel 3) — in Europa nur indoor.

[Hinweise Ende]




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

Die äquivalente isotrope Strahlungsleistung (Equivalent Isotropic Radiated Power, EIRP, e.i.r.p.) [2-1] der Aussendung ist ein Ausdruck für die Strahlungsleistungsdichte (siehe den nächsten Abschnitt) im Fernfeld eines verlustfreien Kugelstrahlers, dem die angegebene Sendeleistung zugeführt wird. Im Allgemeinen strahlen Antennen die ihnen zugeführte Sendeleistung nicht gleichmäßig auf alle Richtungen verteilt ab, und man kann für sie eine von der Richtung abhängige EIRP definieren. Die maximale EIRP (EIRPmax) ist dann die EIRP der Hauptstrahlungsrichtung der Sendeantenne. Dabei ist EIRPmax zu berechnen als Produkt aus zugeführter Sendeleistung und dem Gewinnfaktor der Antenne (siehe unten). Die im Kapitel 2.1 genannten Werte der EIRP setzen Grenzwerte für eben diese EIRPmax. Nachfolgend beschäftigen wir uns nur mit dieser, und ich schreibe EIRP stellvertretend für EIRPmax. Die in Anmerkung [2-1] genannte Literatur definiert „EIRP“ nur in diesem engeren Sinn.


Strahlungsleistungsdichte eines elektromagnetischen Feldes:

Die Strahlungsleistungsdichte ist die auf die Flächeneinheit bezogene Strahlungsleistung, die durch ein Flächenelement einer konzentrisch um die Sendeantenne gelegten Kugeloberfläche hindurch geht. Sie hängt ab von der der Antenne zugeführten Sendeleistung, vom Strahlungsdiagramm der Antenne, also vom Diagramm der relativen räumlichen Verteilung der Strahlung im Verhältnis zu einem verlustfreien Kugelstrahler, dem dieselbe Sendeleistung zugeführt wird und von der Entfernung. Die Kugeloberfläche wächst proportional zum Quadrat der Entfernung, und die Strahlungsleistungsdichte geht umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung zurück, wenn auf oder am Rand des Pfades zwischen der Sendeantenne und dem Empfangsort nichts im Wege steht, was die Ausbreitungsrichtung von Teilen der elektromagnetischen Welle verändert.

In dem Ausdruck zur Berechnung der EIRP kommt die Strahlungsleistungsdichte nicht vor. Sie dient jedoch als Maßstab, wenn der Gewinnfaktor der Antenne bestimmt wird.


Gewinnfaktor der Antenne:

Ein über 1 liegender Gewinnfaktor kann entstehen, wenn die Antenne in gewisse Richtungen mit höherer Leistungsdichte strahlt und in andere Richtungen entsprechend weniger, als bei kugelförmiger Abstrahlung der zugeführten Leistung zu erwarten ist. Zur Ermittlung des Gewinnfaktors der Antenne wird die Strahlungsleistungsdichte in der Hauptstrahlungsrichtung in einigen Wellenlängen Abstand zur Antenne gemessen und auf die bei verlustfreier kugelförmiger Abstrahlung zu erwartenden Werte bezogen. Bei einem verlustfreien Kugelstrahler ist der Gewinnfaktor definitionsgemäß gleich 1. In der realen Antenne und durch Wechselwirkung des Nahfelds der Antenne mit Materie in der Umgebung wird ein Teil der zugeführten Energie in Wärme umgewandelt, sodass der Gewinnfaktor sogar unter 1 liegen kann, auch wenn die Strahlungsleistung ungleichmäßig verteilt ist.

Der Gewinnfaktor der Weitwinkel-WLAN-Antennen in nicht zu beengt aufgebauten Geräten liegt bei 1,4 bis 4. Werden WLAN-Geräte zum Herstellen von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen eingesetzt, werden Richtantennen mit größerem Gewinn verwendet. Weitere Information zum Gewinnfaktor und dem „Gewinn“ von Antennen bietet das Kapitel 2.4.


Zugeführte Leistung (Senderausgangsleistung) und EIRP:

Zur Erfüllung eines bestimmten Werts der EIRP muss der Antenne eine Sendeleistung (conducted power) in Höhe der EIRP dividiert durch den Gewinnfaktor zugeführt werden. In Richtung ihrer Hauptstrahlungsrichtung strahlt sie dann mit einer Leistungsdichte, die ein verlustfrei arbeitender Kugelstrahler in alle Richtungen anbieten würde, wenn er mit einer dem Wert der EIRP entsprechenden Leistung gespeist würde.


Zugeführte Leistung, „Verlust“ und die Gesamt-Strahlungsleistung:

Im Abschnitt „Gewinnfaktor und Strahlungsdiagramm der Antenne“ habe ich schon erwähnt, dass nur ein Teil der zugeführten Wirkleistung in das Fernfeld der Antenne gelangt: Summiert man die Werte der Strahlungsleistung je Flächenelement über eine die Antenne umgebende geschlossene Fläche — in einem einfach zu überblickenden Modell realisiert als die Oberfläche einer Kugel, die die Antenne konzentrisch umgibt — dann liegt die Gesamt-Strahlungsleistung im Allgemeinen unter dem Wert der zugeführten Wirkleistung. Die Differenz (der „Verlust“) wird in der Antenne und im Nahfeld der Antenne in Wärme umgewandelt.


Gesamt-Strahlungsleistung und Störwirkung der Aussendung:

Die EIRP setzt eine Obergrenze für die insgesamt ausgesendete Strahlungsleistung. Bei kugelförmiger Aussendung ist sie gleich der EIRP, sonst kleiner. Nur bei einer verlustlosen Antenne ist sie gleich der zugeführten Leistung, sonst kleiner (siehe oben).

Die in der Allgemeinzuteilung genannten Grenzwerte der EIRP und der spektralen EIRP-Dichte (Kapitel 2.3) begrenzen die Strahlungsleistungsdichte bei gegebener Entfernung und damit die Störwirkung der Aussendung für beliebige Richtungen zusammen mit ergänzenden Vorschriften wie der Beschränkung auf den Innenraumeinsatz im Frequenzbereich 5150 MHz bis 5350 MHz.


Der Beitrag des Strahlungsdiagramms zum Empfangssignal:

Das Strahlungsdiagramm und der Gewinnfaktor einer Antenne wirken in Empfangs- wie in Senderichtung. Im MacBook Pro/Air liegen die WLAN-Antennen unter der Plastikhülle zwischen den Scharnieren des Displays. Die Hauptrichtung bei Empfang und Senden ist quer zum Antennenstab, also nach oben und nach unten und senkrecht zur Fläche des aufgeklappten Bildschirms.




2.3 Begrenzung der spektralen EIRP-Dichte des Sendesignals

Die im Jahr 2002 bekannt gegebene Allgemeinzuteilung der RegTP/BNetzA nennt Grenzwerte für die spektrale Leistungsdichte der EIRP (EIRP je Messbandbreite 1 MHz) des Sendesignals [2-2]. ERC/DEC/(99)23 nennt nur die Gesamtleistung und begrenzt nicht die für die Störwirkung des WLAN ebenso wichtige spektrale EIRP-Dichte.

ERC//DEC/(99)23 ist eine Reaktion auf die Bedarfsmeldung des (europäischen) HiPerLAN-Konsortiums. HiPerLAN 2 sieht (sah) den Betrieb in Kanalweite 20 MHz vor, und ERC/DEC/(99)23 setzt die Parameter des HiPerLAN-Systems voraus. Beim WLAN gemäß IEEE 802.11a ist optional auch der Betrieb mit den Kanalweiten 10 MHz und 5 MHz spezifiziert, und die Regulierungsbehörde hat nicht nur die Gesamtleistung sondern zusätzlich die spektrale EIRP-Dichte wie folgt begrenzt:

Die spektrale EIRP-Dichte ist definiert als EIRP je Messbandbreite 1 MHz. Sie darf im Spektrum des ausgesendeten Signals nirgendwo größer sein als die durchschnittliche spektrale EIRP-Dichte, die sich bei der Verteilung der zulässigen Gesamt-EIRP auf eine Bandbreite von 20 MHz ergibt. Und damit kann beim Senden mit geringerer Bandbreite die zulässige Gesamtleistung nicht realisiert werden. Und Transmit Power Control (TPC, Kapitel 2.6) ist gegebenenfalls gleichermaßen auf die spektrale EIRP-Dichte und auf die Gesamt-EIRP anzuwenden.

Bei den praktisch realisierbaren Sendesignalen fällt die spektrale Leistungsdichte des der Antenne zugeführten Sendesignals schon innerhalb des Kanals zu den Rändern hin ab, um den durch IEEE 802.11 und ETSI gesetzten Obergrenzen für die in die Nachbarkanäle fallenden Signalreste gerecht werden zu können. Somit kann im nominell 20 MHz weiten Kanal die zulässige Gesamtleistung nicht voll realisiert werden. Dennoch lässt sich mit der Kanalweite 20 MHz bei Ausnutzung der Grenzwerte ein Optimum von Bandbreite, Reichweite und Datenrate erzielen: Bei größerer Bandbreite kann zwar die maximal erzielbare Datenrate bei nicht zu großer Entfernung zwischen den Stationen steigen, jedoch wird bei begrenzter Gesamtleistung die spektrale EIRP-Dichte unter dem erlaubten Maximum liegen, und damit sinkt das Verhältnis der Signalleistung zur Summe der Leistungen der durch die Antenne empfangenen Geräusche und des im Empfänger unvermeidlich hinzugefügten Störgeräusches (SNR, signal-to-noise ratio) und damit auch die nutzbare Reichweite. Ausweislich der bei der FCC veröffentlichten Prüfdaten bleibt die Senderausgangsleistung der US-Version der AirPort Extreme 802.11n beim Betrieb im Modus „20 MHz HT“ deutlich unter der durch die FCC gesetzten Obergrenze und unter der im Modus „40 MHz HT“ abgegebenen Senderausgangsleistung. Im Vergleich zum Modus „20 MHz HT“ geht zwar die spektrale Leistungsdichte bei der Kanalverdoppelung noch weiter zurück, sie sinkt jedoch nicht auf die Hälfte wie bei konstant gehaltener Gesamtleistung zu erwarten wäre. Siehe die weitere Betrachtung im Kapitel 4.2 im Abschnitt „Auslassen der großen Kanalweite bei der AirPort Extreme wegen ungünstig niedriger Senderausgangsleistung?“

Allerdings wird die praktisch realisierbare Reichweite auch von der Beschaffenheit der Signalform und der Fähigkeit des Empfängers, eine vom technischen Ideal abweichende Signalform fehlerfrei zu dekodieren, bestimmt. Einflüsse auf die Signalform nehmen reflektierende Gegenstände in der Übertragungsstrecke zwischen Sender und Empfänger und nicht zuletzt die in den Sendern und Empfängern eingesetzten Bauteile selbst. In locker bebautem Außengelände und erst recht im Freiraum hoch über der bebauten Landschaft ist die Reichweite im Allgemeinen größer als in kleinteiligen Innenräumen. Die Ausführung der in der WLAN-Karte eingesetzten Elektronik spielt jedoch wie gesagt ebenfalls eine Rolle.

Das European Radiocommunications Committee hat die spektrale EIRP-Dichte in die am 9. Juli 2004 veröffentlichte Version ECC/DEC/(04)08 seines Dokuments eingefügt.




2.4 EIRP, Sendeleistung und Antennengewinn im Dezibel-Maß

2.4.1 Proportionale Skala und logarithmische Skala

Im Protokoll IEEE 802.11 wird die Sendeleistung in der Form transmit power / dBm = 10 × lg( Sendeleistung / mW ) übermittelt (Kapitel 2.5). Ich setze × als Zeichen für die Multiplikation ein. Im Allgemeinen wird das Zeichen weg gelassen, wenn kein Zweifel daran besteht, dass die Multiplikation gemeint ist.

Für den Wert der Leistung von 100 Milliwatt, zum Beispiel, erhalten wir
transmit power / dBm = 10 × lg( 100 mW / (1 mW) )
transmit power / dBm = 10 × lg( 100 )
transmit power / dBm = 10 × 2, also
transmit power = 20 dBm.

Umgekehrt gilt Sendeleistung / mW = 10 hoch ( transmit power / (10 dBm) ).

Wenn es alleine dasteht, wird „dB“ wie Dezibel gesprochen oder buchstabiert. „dBm“ wird buchstabiert, sinnvoll klingt auch „Dezibel-Milliwatt“. „d“ steht für Zehntel. „m“ steht für den Bezugswert „1 mW“ im Nenner des Arguments x [der Buchstabe x] der Logarithmus-Funktion y = lg( x ). „lg“ steht für den Logarithmus zur Basis 10. Anmerkungen [2-3], [2-4].

Gleiche Verhältniswerte auf der proportionalen Skala ergeben jeweils eine charakteristische Differenz auf der logarithmischen Skala.

Beispiele:

Verhältniswerte in der proportionalen Darstellung < Differenzwerte in der logarithmischen Darstellung
1000 < 30 dB
500 < 27 dB
200 < 23 dB
100 < 20 dB
50 < 17 dB
20 < 13 dB
10 < 10 dB
8 < 9 dB
4 < 6 dB
2 < 3 dB
1 < 0 dB
1/2 < - 3 dB
1/4 < - 6 dB
0,1 < - 10 dB
0,01 < - 20 dB



2.4.2 Sendeleistung, Antennengewinn und EIRP

Unter dem „Gewinn“ einer Antenne versteht man im Allgemeinen den Dezibel-Wert des Gewinnfaktors (Kapitel 2.2). Es gilt also: Gewinn/dBi = 10 × lg(Gewinnfaktor). Das an das Zeichen dB angefügte „i“ symbolisiert die isotrope Bezugsgröße (Kapitel 2.2). Keine Rolle spielt bei unserem Thema das Symbol dBd. Es bezeichnet den Gewinn relativ zur Hauptstrahlungsrichtung des verlustfreien Halbwellendipols, der selbst schon einen Gewinn von 2,15 dBi mitbringt. Ist kein Anhängsel vorhanden, ist anzunehmen, dass die isotrope Antenne als Bezug dient.

Beispiele:

Gewinnfaktor < Gewinn

1,64 < 2,15 dBi Gewinn des verlustfreien Halbwellen-Dipols im Freiraum

Wer mit einer Stelle nach dem Komma zufrieden ist, sollte berücksichtigen, dass die Ziffer „5“ beim Gewinn des Halbwellen-Dipols durch Runden von 10 × lg(1,64) = 2,1484 zustande gekommen ist. Der auf eine Stelle nach dem Komma gerundete Gewinn beträgt demnach 2,1 dBi und nicht 2,2 dBi.

3,27 < 5,14 dBi Gewinnfaktor und „Gewinn“ des verlustfreien Viertelwellen-Strahlers auf idealer reflektierender Fläche (Beispiel: Viertelwellen-Stabantenne auf einem ideal reflektierenden Blechdach). Im Vergleich zum Halbkugelstrahler ist der Gewinn jedoch nicht höher als beim Halbwellen-Dipol, denn der Halbkugelstrahler strahlt selbst schon mit doppelter Leistungsdichte, erbringt also einen Gewinn von 3 dBi. Der Gewinn beim (verlustlosen) Halbkugelstrahler entsteht unter der Voraussetzung, dass ihm die gleiche Sendeleistung wie dem isotropen Strahler zugeführt wird.


Ein Beispiel zur Berechnung der EIRP:

Angenommen, dem Halbwellen-Dipol werde die Sendeleistung 50 mW zugeführt. Die EIRP in Hauptstrahlungsrichtung des als verlustfrei vorausgesetzten Halbwellendipols beträgt damit

EIRP = 17 dBm + 2,1 dBi = 19,1 dBm (siehe Anmerkung [2-3]).




2.5 Transmit Power und EIRP in Protokollelementen des IEEE 802.11

Die seit 2012 erschienenen Ausgaben des IEEE Std 802.11 definieren Transmit Power als den EIRP-Wert. Zuvor wurde Transmit Power jeweils an der Stelle der Verwendung definiert oder auch nicht. Reste der uneinheitlichen Begriffsbildung scheinen auch in späteren Ausgaben noch auf. So ist die Transmit Power im Link Measurement Request Frame ausdrücklich als die Senderausgangsleistung (transmit power as measured at the antenna connector) definiert. Und angesichts der regulatorischen Auflagen ist zwar zu erwarten, dass im Datenfeld Transmit Power des TPC-Reports vorzugsweise der Wert der EIRP der Antenne übermittelt wird. Es ist jedoch damit zu rechnen, dass dort mitunter die Senderausgangsleistung angegeben wird. Ohne zusätzliche Information zum Antennengewinn ist der Wert der Ausgangsleistung wenigstens dann von Nutzen, wenn es nur auf die Änderung dieser Ausgangsleistung ankommt und die Antenne im laufenden Betrieb unverändert bleibt. Erst bei später in den Standard eingeführten Parametern kann der Absender der Daten die Interpretation des Werts als EIRP spezifizieren [2-5]. Angesichts des Wirrwarrs beim Gebrauch des Begriffs Transmit Power ist anzuraten, den Begriff EIRP zu verwenden, wenn die EIRP gemeint ist.

Siehe auch den Abschnitt „Transmit Power im Beacon-Datensatz der WLAN-Zugangspunkte“ im nachfolgenden Kapitel „TPC“.




2.6 TPC, Transmitter Power Control, Sendeleistungsregelung

TPC ist neben DFS (Kapitel 2.7) eine der beiden in der „Allgemeinzuteilung von Frequenzen […]“ für das WLAN im 5-GHz-Band beschriebenen Störungsminderungstechniken. Die Steuerung der Sendeleistung soll gewährleisten, dass die Strahlungsleistung der Gesamtheit der Geräte im Durchschnitt nur die Hälfte dessen beträgt, was maximal zugelassen ist. Die durchschnittliche Strahlungsleistung ist auf die Zeit der Aussendung einzelner Datenpakete bezogen, nicht auf die gesamte Einschaltdauer des Geräts. Bei einem Gerät, für das das Vorhandensein der automatischen Leistungsregelung deklariert ist, hat der Anbieter allerdings nur nachzuweisen, dass es die Strahlungsleistung auf 1/4 (- 6 dB) des zulässigen Maximalwerts reduzieren kann. Geräte, die diese Bedingung nicht erfüllen, sind von vornherein auf die Hälfte (- 3 dB) der maximal erlaubten Leistung beschränkt. Aus historischen Gründen [2-6] ist für den Bereich 5150 MHz bis 5250 MHz der Nachweis der TPC nicht vorgeschrieben.


Transmit Power im Beacon-Datensatz des WLAN-Zugangspunkts:

Da bei unabhängig betriebenen WLAN-Geräten unklar ist, wie das Einhalten der Regeln für TPC zu gewährleisten ist, unterliegen sie meiner Ansicht nach generell der niedrigeren der beiden Grenzen.

Ablesen kann man die nachfolgend genannten Werte im Fenster „Advanced Details“ der Software WiFi Explorer auf dem Macintosh Computer.

Jene Modelle der AVM Fritz!Box, die noch nicht den Standard 802.11ax unterstützen, verhängen konsequent einen Power Constraint von 3 dB, wenn Kanäle ab 52 aufwärts an den in den Informationselementen HT Operation und VHT Operation deklarierten Kanalbündeln beteiligt sind. Der Wert ist als -3 dB bezogen auf den im Informationselement Country genannten regulatorischen Maximalwert zu lesen. Deutsche Telekom Speedport Smart 3 des Herstellers Arcadyan macht das ebenso.

Geräte der Modellreihe Speedport (Deutsche Telekom) (ausgenommen der zuvor erwähnte „Smart 3“) und neuere Modelle der Fritz!Box nennen in einem TPC-Report-Element die angewendete Sendeleistung, und der Wert liegt bei den bis ca. 2016 herausgekommen Modellen des Speedport deutlich unter der genannten Schwelle. Demnach geben sie bei der Sendereinstellung “100 %” je nach Modell in den Kanälen 36 bis 64 eine Sendeleistung oder EIRP von 14 bis 17 dBm heraus, entsprechend 25 mW bis 50 mW. Manche Modelle heben die Sendeleistung beim Umschalten auf Kanäle ab 100 um 3 bis 6 dB an. Speedport der Modellgeneration „Smart“ und „Smart 2“ (hergestellt von Huawei) melden in diesem Bereich dann 22 dBm (160 mW). Und der von der Firma Arcadyan Technology Corp. hergestellte Speedport Smart 4 meldet gar 24 dBm. Auch dieser Wert liegt jedoch um mehr als 3 dB unter dem in diesem Frequenzbereich erlaubten Maximalwert 30 dBm, also noch im unkritischen Bereich.

Eventuell liefert der Beacon zudem Werte des Typs Transmit Power Envelope, (anfangs VHT Transmit Power Envelope genannt). Das ist eine Liste von Werten der maximalen lokalen, also der vom Zugangspunkt gesetzten Sendeleistung für die von ihm als anwendbar deklarierten Bandbreiten (20 MHz, 40 MHz, 80 MHz und vielleicht 160 MHz). Die dort übermittelten Werte passen bei älteren Modellen erfahrungsgemäß nicht zu den an den anderen Stellen genannten Werten ( „Power Constraint“ im Zusammenhang mit „Country“, „TPC Report“).




2.7 DFS, Dynamic Frequency Selection, Dynamische Frequenzwahl, Radardetektion

2.7.1 DFS-Regeln

DFS (in den Texten der Bundesnetzagentur anfangs als „Dynamisches Frequenzwahlverfahren“ und später vorübergehend als „Minderungstechniken“ bezeichnet) fordert

a) gleichmäßig verteilte Inanspruchnahme des vollen Frequenzbereichs (Uniform Spreading):
Diese Vorschrift gilt nur für die der DFS-Regelung unterliegenden Kanäle, also für die im Bereich ab 5250 MHz liegenden Kanäle 52, 56 und so weiter. In den USA wurde dieser Teil der Vorschrift vor einigen Jahren abgeschafft, worauf ich im Kapitel 5 nicht erneut eingehe. Im EU-Europa gilt sie noch, wobei ETSI EN 301 893 (siehe Kapitel 2.1, Hinweis 2b) jedoch implizit einräumt, dass bei manchen Zugangspunkten die Kanäle 120, 124 und 128 grundsätzlich nicht angeboten werden, um dem Benutzer nicht eine Wartezeit von 10 Minuten bis zur Inbetriebnahme zumuten zu müssen (siehe nachfolgend den Punkt b).

b) Ausweichen vor einem Radarsignal beim Betrieb in Bereichen oberhalb 5250 MHz:
Um das zu gewährleisten, muss der Zugangspunkt im WLAN mit einem hinreichend empfindlichen Radardetektor ausgestattet sein.

Inbetriebnahme eines DFS-Kanals durch ein mit einem Radarsensor ausgerüstetes Gerät:
Das Gerät darf den Betrieb auf dem Kanal erst nach einer in der ETSI EN 301 893 angegebenen Beobachtungsperiode aufnehmen: mindestens 1 Minute je Kanal in den Kanälen ab Nummer 52, jedoch 10 Minuten in dem durch Radarstationen der europäischen Wetterdienste benutzten Frequenzbereich 5600 MHz bis 5650 MHz, in den Kanälen 120, 124 und 128 also. Betroffen von dieser Regelung sind Kanalbündel, die einen dieser Kanäle benutzen. Das 160 MHz weite Bündel mit den Kanälen 36 bis 64 kann erst dann in Betrieb genommen werden, wenn die Voraussetzungen für die Inbetriebnahme der Kanäle 52 bis 64 erfüllt sind. Das 160 MHz weite Kanalbündel 100 bis 128 und das 80 MHz weite Kanalbündel 116 bis 128 können in Betrieb genommen werden, wenn auch die Voraussetzungen für den Betrieb in den Kanälen 120 bis 128 erfüllt sind.

Kurzfristiges Räumen des Kanals nach dem Erkennen eines Radarsignals:
Das mit einem Radarsensor ausgerüstete Gerät hat die durch es und die mit ihm kommunizierenden Geräte benutzten Kanäle laufend auf das Auftauchen von Radarsignalen zu überwachen. In betroffenen Kanälen ist der Betrieb gegebenenfalls kurzfristig zu beenden.

Mindestwartezeit bis zur erneuten Inbetriebnahme eines wegen Radar geräumten Kanals:
Der betroffene Kanal darf frühestens nach dem Ablauf der auf 30 Minuten festgelegten Non-Occupancy Period erneut belegt werden.

Hinweis 1:
Der spontane Kanalwechsel eines in einem Innenraum autark betriebenen Zugangspunkts ist in der Regel wohl einer falsch positiven Radarwahrnehmung zuzuschreiben.

Hinweis 2:
Die anfängliche Neigung zur Nicht-Implementierung der DFS in den in den USA angebotenen Geräten und sonstige Nebenwirkungen der DFS-Regelung beschreibe ich in den Kapiteln 5.3 und 5.9. Den schlussendlichen Einzug der DFS-Kanäle in die US-Version der Airport Extreme 802.11ac Base Station schildere ich im Kapitel 5.10.

[Hinweis Ende]



c) Regeln für Stationen ohne eigenen Radarsensor im DFS-Bereich:

WLAN-Zugangspunkt:
Ist im WLAN-Zugangspunkt die Funktion zum Erkennen von Radarsignalen nicht implementiert, kann er keinen der Kanäle 52 bis 144 in Betrieb nehmen.

Klient-Station:
All jene Klient-Stationen, denen der Detektor fehlt, dürfen im 5-GHz-Band nur auf solchen DFS-Kanälen senden, auf denen sie den Beacon eines Zugangspunkts wahrnehmen.

Errichten eines persönlichen Netzwerks:
Und eine Station wie Apple Macintosh oder iPhone, die einen Zugang zu freigegebenen Ordnern und zum Internet durch ein mit der Internetfreigabe zu konfigurierendes persönliches drahtloses WLAN-Netzwerk bereitstellt oder die ein „Computer-zu-Computer“-Netzwerk eröffnet (diese Funktion „Netzwerk anlegen …“ hat Apple beginnend mit maOS 11 oder vielleicht schon mit 10.15 aus dem Angebot entfernt; macOS 10.14 bot sie noch an), sendet regelmäßig ein Beacon-Datenpaket. Apple Mac und iPhone sind dabei im 5 GHz-Band mangels Radardetektor auf die Kanäle 36 bis 48 und 149 bis 173 beschränkt.



2.7.2 Präsentation und Auswahl der WLAN-Kanäle an den Geräten

Zero-Wait DFS:

Ein WLAN-Zugangspunkt könnte mit einem Empfänger ständig in nicht von ihm benutzten Kanälen im 5-GHz-Band nach anderen Netzen und nach Radarsignalen fahnden und eine Liste der für ihn kurzfristig verfügbaren Kanäle pflegen.

Oder er schaltet gegebenenfalls die ohnehin vorhandenen vielleicht 3 oder 4 Empfänger vorübergehend auseinander, errichtet mit einem Teil dieser Empfänger kurzfristig ein Ersatznetz verminderten Leistungsvermögens im Bereich der Kanäle 36 bis 48 und beginnt erst jetzt mit dem Rest der Empfänger nach brauchbaren Kanälen zu suchen.

Diese Techniken werden Zero-Wait DFS genannt.


Präsentation und Auswahl der verfügbaren Kanäle durch in Deutschland ausgelieferte Geräte:

Bei der AirPort Extreme 802.11n Basisstation werden die der DFS-Regelung unterliegenden Kanäle in Europa nur bei automatischer Kanalwahl in Betracht gezogen. Nach dem Einschalten des Geräts steht das Netzwerk im 5 GHz-Band dann frühestens 60 Sekunden nach dem Erscheinen des Netzwerks im 2,4-GHz-Band zur Verfügung. Die Kanäle 120, 124 und 128 werden nicht genutzt. So halten es auch die Geräte der Reihe „Speedport“ der Deutsche Telekom. Die Geräte der Generation Smart 4 allerdings nennen im Informationselement Country des Beacon auch die Kanäle 120, 124 und 128. Demnach steht ihnen vielleicht die Funktion Zero-Wait DFS zur Verfügung. Das gilt jedenfalls mit Sicherheit für neuere Generationen der Fritz!Box. Bei jenen der von mir beobachtbaren Geräte, die ihren Primärkanal im Bereich der Kanäle 116 bis 128 einrichten, handelt es sich durchweg um Exemplare dieses Fabrikats.

Für die manuelle Auswahl stellt die AirPort Extreme 802.11n dem Benutzer die Kanäle 36, 40, 44 und 48 zur Verfügung, und der Benutzer legt damit auch die Position des Primärkanals fest. Der Primärkanal ist jener Kanal, in dem der Zugangspunkt seinen Beacon aussendet und den Verkehr zur Verwaltung seines Netzwerks ausführt. Diese Art der manuellen Auswahl erlaubt es dem Benutzer, gegen den Standard IEEE 802.11 zu verstoßen. Siehe im Kapitel 2.1 den Hinweis 3c auf die Illusion des „freien“ Kanals.

Der Speedport stellt Kanalbündel nach den Regeln des IEEE 802.11 zur Wahl.
Ist die Kanalweite 80 MHz vorgegeben, ist die Bündelung {36, 30, 44, 48}, {52, 56, 60, 64}, {100, 104, 108, 112} zu erwarten. Werden die Kanäle 120 bis 128 unterstützt, sollte auch {116, 120, 124, 128} angeboten werden.
Im Fall der Kanalweite 40 MHz bestehen die Bündel aus zwei 20-MHz-Kanälen, und es wird dann auch das Paar {132, 136} angeboten.
Der Speedport richtet seinen Primärkanal autark gemäß den Regeln des IEEE 802.11 in einem der Kanäle des Bündels ein. Anders als bei der manuellen Wahl an der AirPort Extreme kann so ein Konflikt mit anderen Netzwerken gemäß den Regeln des IEEE 802.11 auf das unvermeidliche Ausmaß beschränkt werden (siehe Kapitel 2.1, Hinweis 3c).

Kann der Speedport das vom Benutzer vorgegebene Kanalbündel wegen der Detektion eines Radarsignals nicht in Betrieb nehmen, wählt er vermutlich von selbst ein anderes Bündel. So geht er jedenfalls vor, wenn er in einem bereits in Betrieb genommenen Kanalbündel ein Radarsignal entdeckt hat.



2.8 Innenraumeinsatz, Indoor-Betrieb (Definition)

Laut der in der Einleitung zum Kapitel 2 genannten aktuellen Version der Verfügung bezeichnet „‚Innenraumeinsatz‘ den Einsatz innerhalb eines geschlossenen Raums, der für die zur Erleichterung der gemeinsamen Nutzung mit anderen Diensten erforderliche Dämpfung sorgt“. Im Frequenzbereich 5150-5250 MHz ist der Betrieb nun auch im Außenbereich erlaubt, jedoch sind fest installierte Antennen verboten. Damit ist jetzt jener Fall geregelt, in dem ein im Außenbereich betriebenes mobiles Gerät sich mit einem im Innenraum betriebenen WLAN-Zugangspunkt verbindet. Es stellt sich jetzt nur noch die Frage, wie der Zugangspunkt in Erfahrung bringt, dass er mit einem im Außenbereich betriebenen Gerät verbunden ist. Das im Außenbereich betriebene Gerät hat nämlich die im Bereich 5250 MHz bis 5350 MHz liegenden Kanäle 52 bis 64 zu meiden, und der Zugangspunkt muss diese Einschränkung beim Anwenden von automatischer Frequenzwahl gegebenenfalls berücksichtigen.



2.9 Betrieb in Fahrzeugen und Errichten von persönlichen drahtlosen Netzwerken

Laut der in der Einleitung zum Kapitel 2 genannten aktuellen Version der Verfügung darf der Frequenzbereich der Kanäle 36, 40, 44, 48 in Straßenfahrzeugen und unter gewissen Bedingungen auch in Eisenbahnwagen mit einer EIRP bis 40 mW (16 dBm) genutzt werden (schon seit 2018 — damals mit einer EIRP bis 25 mW). Die Kanäle 100 aufwärts können zwar ohnehin in Fahrzeugen genutzt werden. In Kanälen bis herauf zu 144 wird jedoch ein WLAN-Zugangspunkt benötigt, in dem ein Radarsensor und die DFS-Funktion vorhanden sind.

Nur in den Kanälen 36 bis 48 und 149 bis 161 und darüber hinaus bis 173 (Kapitel 2.1, Hinweis 5) können Geräte ohne Radarsensor wie iOS-Geräte oder Macintosh Computer im 5-GHz-Band ein WLAN-Netzwerk bereitstellen, im Fahrzeug dabei unter der Voraussetzung, dass die beteiligten Geräte in den Kanälen 36 bis 48 die im Vergleich zu geschlossenen Räumen niedrigeren Schranken der Sendeleistung einhalten.



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Anmerkung [2-1]
US-Autoren schreiben EIRP eventuell als Effective Isotropic Radiated Power aus in Anlehnung an den Begriff i]Effective Radiated Power[/i] (ERP). Und IEEE 802.11 bietet diese Übersetzung in dem Kapitel der Begriffsdefinitionen an, im Verzeichnis der Abkürzungen hingegen die von mir im Kapitel 2.2 genannte Definition der Internationalen Fernmeldeunion ITU.

ERP ist jene Sendeleistung, die einem verlustfreien Halbwellen-Dipol zugeführt wird, der in seiner Hauptstrahlungsrichtung in derselben Entfernung dieselbe Strahlungsleistungsdichte erzeugt wie das Untersuchungsobjekt. Es gilt EIRP = ERP * Gewinnfaktor des verlustfreien Dipols = ERP * 1,64 bzw. mit der im Kapitel 2.4 beschriebenen Mathematik: EIRP/dBm = ERP/dBm + 2,15 dB.

Literatur:
Kark, K.: Antennen und Strahlungsfelder: Elektromagnetische Wellen auf Leitungen, im Freiraum und ihre Abstrahlung, Vieweg, Wiesbaden 2004. Das Buch erscheint nun bei Springer Nature in einer stark erweiterten Auflage.
Meinke, H.; Gundlach, F.W.: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York Tokyo 1986

Anmerkung [2-2]
In der Veröffentlichung des Jahres 2002 der RegTP wurde die von mir hier als „spektrale Leistungsdichte der EIRP“ oder „spektrale EIRP-Dichte“ bezeichnete Größe „Spektrale Leistungsdichte (EIRP/MHz)“ genannt. Neuerdings erscheint sie unter dem Etikett „EIRP-Dichte (mW/MHz)“. Gemeint ist jedoch weiterhin die spektrale Dichte der EIRP neben all den anderen Größen, in deren Bezeichnung der Wortbestandteil „Dichte“ oder „Density“ erscheint.

Anmerkung [2-3]
Die Symbole dB, dBW (Dezibel-Watt), dBm (Dezibel-Milliwatt), dBf (Dezibel-Femtowatt), dBi (Strahlungsleistungsdichte im Fernfeld einer Antenne im Verhältnis zur isotropen Abstrahlung derselben zugeführten Sendeleistung), dBd (Strahlungsleistungsdichte im Fernfeld einer Antenne im Verhältnis zur Strahlungsleistungsdichte in der Hauptstrahlungsrichtung eines verlustfreien Halbwellen-Dipols derselben zugeführten Sendeleistung) sind Ausdrücke der Ingenieur-Mathematik. Sie definieren die Rechenvorschrift zur Ermittlung einer dimensionslosen Zahl, und bei der Addition von Dezibelwerten werden sie wie eine physikalische Maßeinheit eingesetzt. Die in historischen Definitionen zur Charakterisierung von Empfangsanlagen vorkommenden Größen Spannungspegel/dBµV = 10 lg(Quadrat des Quotienten Spannung/1µV) = 20 lg(Spannung/1µV) und Feldstärkepegel/dBµV/m = 10 lg(Quadrat des Quotienten Elektrische Feldstärke/1µV/m) = 20 lg(Elektrische Feldstärke/1µV/m) verwende ich in diesem Bericht nicht.

Anmerkung [2-4]
Das MacBook Pro Mid 2010 gibt im Association Request Frame für die Power Capability im 2,4-GHz-Band die Werte Minimum = 7 (dBm) und Maximum = 18 (dBm) an. Das MacBook Air 2013/2014 nennt Minimum = 7 (dBm) und Maximum = 20 (dBm).
Im 5-GHz-Band werden folgende Werte mitgeteilt: MacBook Pro Mid 2010: Minimum 7 (dBm) und Maximum 15 (dBm). MacBook Air 2013/2014: Minimum 14 (dBm), Maximum: 38 (dBm). In diesem Fall hat ein Programmierer vielleicht die Sendeleistung als Vielfaches von 1 mW angegeben. 38 mW entspricht 15,8 dBm, wobei der Wert für die Übermittlung im Protokoll auf 16 gerundet werden müsste.

Anmerkung [2-5]
In dem zusammen mit dem Sendemodus Very High Throughput (VHT) eingeführten Informationselement Transmit Power Envelope ( Id 195 ) ist ausdrücklich der Parameter Transmit Power Interpretation zu spezifizieren, und im Wertevorrat für diesen Parameter sind einzig EIRP als Ausdruck der Gesamtleistung einer Aussendung und EIRP PSD (Power Spectral Density) als Ausdruck der spektralen EIRP-Dichte einer Aussendung definiert.

Anmerkung [2-6]
In der im Jahr 1996 herausgegebenen Empfehlung ERC/DEC/(96)03 für die Nutzung von Frequenzen im Bereich 5150 MHz bis 5250 MHz durch HiPerLAN 2 war TPC nicht vorgesehen und die Empfehlung „ERC/DEC/(99)23“ schlägt vor, das so beizubehalten.

[Anmerkung Ende]