WLAN: 2,4 GHz oder 5 GHz





Kabellose Netzwerke gibt es mittlerweile überall. Egal ob UHF, VHF, GSM, UMTS, LTE, Bluetooth oder WLAN, kabellose Datenkommunkation ist allgegenwärtig. WLAN im 2,4 und 5 GHz Band ist wohl das meist verbreitetste und meist genutzte kabellose Netzwerk. Wir nutzen es jeden Tag mit unseren Computern, Smartphones und Tablets, egal ob zu Hause, bei der Arbeit oder im Restaurant.




Ein WLAN Netzwerk kann zwei Frequenzbänder nutzen um Daten zu senden und zu empfangen, das 2,4 GHz Band oder das 5 GHz Band. Die Frequenzbänder für WLAN sind deutlich höher als die meisten anderen Frequenzbänder wie z.B. für Fernsehen, Radio, GPRS, UMTS und LTE. Zudem sind die Bänder für WLAN auch deutlich breiter. Es können also mehr Daten transportiert werden. Wie bei einer Autobahn können auf einer vierspurigen Autobahn deutlich mehr Autos fahren als auf einer einspurigen. Alle WLAN Netzwerke nutzen den IEEE 802.11 Standard. Die meisten WLAN Router und Access Points können auf den Standards im 2,4 GHz Bereich IEEE 802.11b und IEEE 802.11g, sowie auf den 5 GHz Standard IEEE 802.11a arbeiten. Der WLAN Standard IEEE 802.11n unterstützt beide Frequenzbänder. Der WLAN Standard IEEE 802.11ac und der Standard IEEE 802.11ax unterstützten nur das 5 GHz Band.



Vergleich der WLAN Standards IEEE 802.11b/g/n im 2,4 GHz Band und IEEE 802.11a/h/n im 5 GHz Band. Quelle: Welotec

2,4 GHz WLAN im Detail

Das 2,4 GHz ist sehr viel genutzt und überfüllt. Wie bei einer viel befahrene Autobahn kommt es hier oft zu Stau. Das liegt daran, dass das 2,4 GHz Band nur drei überlappungsfreie 20 MHz Kanäle hergibt. Der WLAN Standard IEEE 802.11n unterstützt sogar 40 MHz Bandbreite für 2,4 GHz WLAN. Somit ist nur ein überlappungsfreier Kanal möglich. Nutzen also zwei oder mehr Parteien in einem Haus bzw. Wohnblock 2,4 GHz WLAN mit dem aktuellen Standard IEEE 802.11n kommt es definitiv zu Stau im Datennetz. Zudem konkurrieren noch andere Technologien im 2,4 GHz Band mit dem WLAN. Hierzu zählen Bluetooth, schnurlose Telefone (DECT), Mikrowellen, Zigbee, Funkfernsteuerungen und mehr. Bei WLAN führt die Konkurrenz auf der Datenautobahn zu deutlichen Paketverlusten, Geschwindigkeitseinbußen und kompletten Abbrüchen. Bei Funkfernsteuerungen kann es durch Funkabbrüche passieren das Maschinen, Kräne und Anlagen in den Not-Halt gehen.

Kanalverteilung im 2,4 GHz WLAN Band


 

Frequenzverteilung 2.4 GHz 802.11 bg
Kanal 1, 6, 11 im 2,4 GHz WLAN Band sind überlappungsfrei und lassen sich ohne gegenseitige Störung betreiben. Quelle: Welotec

Frequenzverteilung 2.4 GHz 802.11 n
Bei 40 MHz Kanalbandbreite und WLAN Standard IEEE 802.11n sind Kanal 3+ und 11- im 2,4 GHz Band nahezu überlappungsfrei und lassen sich mit geringer gegenseitiger Störung betreiben. Quelle: Welotec

Frequenzverteilung 2.4 GHz 802.11agn - Mischbetrieb
Im Mischbetrieb von 802.11b/g und 802.11n im 2,4 GHz Band wird deutlich, dass eine überlappungsfreie Nutzung kaum möglich ist. Quelle: Welotec

 

5 GHz WLAN im Detail

Das 5 GHz WLAN Band sieht schon ganz anders aus. Mit 23 überlappungsfreien Kanälen, im Vergleich zum 2,4 GHz Band mit drei, steht hier eine deutlich breitere Autobahn zur Verfügung. Hinzu kommt das deutlich weniger Geräte und Technologien das 5 GHz Band nutzen. Trotzdem, mehr und mehr WLAN Router und Access Points unterstützen mittlerweile das 5 GHz Band wahlweise zum 2,4 GHz Band oder sogar beide Bänder gleichzeitig. Auch mehr und mehr Endgeräte wie Laptops, Smartphones, Tablets, iPhones, iPads und Notebooks unterstützen mittlerweile 2,4 und 5 GHz WLAN gleichzeitig.

Viele Unternehmen besonders im Bereich der Industrie sind früh auf das 5 GHz WLAN Band umgestiegen um Funkabbrüche und Beeinträchtigungen bei der Datenkommunikation zu vermeiden. Oftmals waren dort die Erwartung und das Versprechen von keiner Beeinträchtigung des Funkverkehrs. Aber auch im 5 GHz Band gibt es Störenfriede. Im 5 GHz Band gibt es z.B. Radar wie Wetterradar und digitale Satellitenkommunikation die Vorrang vor dem WLAN haben. Wenn also ein WLAN Router oder Access Point ein Radar Signal ausmacht muss es den Kanal wechseln. Bevor ein WLAN Router oder Access Point den Kanal wechseln darf muss er 60 Sekunden (in manchen Kanälen 10 Minuten) horchen und warten ob ein Radar auftaucht bevor er wechseln darf.

IEEE 802.11n und IEEE 802.11ac im Vergleich
Kanalbandbreite von IEEE 802.11n und IEEE 802.11ac Wave 1 & Wave 2

Zudem nutzt der neuste 5 GHz WLAN Standard IEEE 802.11ac 80 MHz (IEEE 802.11ac Wave 1) oder sogar 160 MHz (IEEE 802.11ac Wave 2) breite Kanäle. Auch für den Nachfolger von IEEE 802.11ac, IEEE 802.11ax werden 160 MHz breite Kanäle genutzt. Dies erhöht zwar die Bandbreite und Datenübertragung, verringert aber auch gleichzeigt die überlappungsfreie Nutzung von verschiedenen WLAN’s.




Kanalverteilung im 5 GHz Band


Kanalverteilung im 5 GHz WLAN Band bei 20 MHz Kanalbandbreite
Bei IEEE 802.11a/h 5GHz WLAN (20 MHz Bandbreite) stehen insgesamt 19 überlappungsfreie Kanäle zur Verfügung. Die Kanäle 120, 124 und 128 sind jedoch nur mit starken Einschränkungen nutzbar (Wetter-Radar-Kanäle). Quelle Welotec

Kanalverteilung im 5 GHz WLAN Band bei 40 MHz Kanalbandbreite
Bei IEEE 802.11n 5 GHz WLAN (40 MHz Bandbreite) stehen insgesamt 9 überlappungsfreie Kanäle zur Verfügung. Die Kanäle 116+ und 124+ sind jedoch nur mit starken Einschränkungen nutzbar (Wetter-Radar-Kanäle). Quelle: Welotec
Mischbetrieb im 5 GHz Band bei 20 und 40 MHz Kanalbandbreite
Beim Mischbetrieb im 5 GHz WLAN Band von 802.11a/h und 802.11n Netzwerken ist selbst unter Berücksichtigung der Wetter-Radar-Kanäle eine überlappungsfreie Nutzung möglich.
Beim Mischbetrieb von 802.11a/h und 802.11n Netzwerken ist selbst unter Berücksichtigung der Wetter-Radar-Kanäle eine überlappungsfreie Nutzung möglich.

5GHz WLAN Sendeleistung im Vergleich zur 2,4 GHz Sendeleistung

Im 2,4 GHz WLAN ist eine maximale Sendeleistung von 100 mW / 20 dBm erlaubt. Die Sendeleistung ist EiRP d.h. am Ausgang der Antenne. Wird also eine externe Antenne mit zusätzlichem Gewinn genutzt muss die Sendeleistung im Gerät reduziert werden. Die 100 mW / 20 dBm Sendeleistung im 2,4 GHz Band gilt sowohl für den Indoor wie auch für den Outdoor Bereich.

Im 5 GHz WLAN ist eine maximale Sendeleistung von 200 mW / 23 dBm im Indoor Bereich und eine maximale Sendeleistung von 1000 mW / 30 dBm im Outdoor Bereich erlaubt. Auch hier gilt die Angabe der Sendeleistung EiRP.

Somit ist die erlaubte Sendeleistung für WLAN im 5 GHz Band deutlich höher als im 2,4 GHz Band. Gerade bei Richtfunkstrecken im Outdoor Bereich ist die 5GHz WLAN Reichweite deutlich höher als im 2,4 GHz Band. Dies bringt im 5GHz WLAN Vorteile. Im Indoor Bereich durchdringt 2,4 GHz WLAN aufgrund der geringeren Frequenz besser Wände und Decken. Deswegen ist im Indoor Bereich die Reichweite von 2,4 GHz WLAN in den meisten fällen besser.

Wi-Fi HaLow™ oder auch 900 MHz WLAN nach Standard IEEE 802.11ah

900 MHz WLAN hat einige Vorteile gegenüber 2,4 GHz WLAN und 5 GHz WLAN. Besonders der Energieverbrauch ist deutlich nidriger. Gleichzeitig ist die Reichweite etwa doppelt so hoch wie bei herkömmlichen WLAN. Somit hat Wi-Fi HaLow™ im 900 MHz WLAN Band besonders einen Vorteil in Umgebungen mit dicken Wänden, Türen und vielen Materialien bei denen es bei 2,4 GHz WLAN und 5 GHz WLAN zu Problemen kommt. Der 900 MHz WLAN Standard IEEE 802.11ah wird in den meisten Geräten in Kombination mit IEEE 802.11n (2,4 GHz) und IEEE 802.11ac (5 GHz) nutzbar sein.

60 GHz WLAN mit höherer Geschwindigkeit aber geringerer Reichweite

60 GHz WLAN im Frequenzbereich von 57 GHz bis 63 GHz ist das schnellste WLAN. Mit einer Kanalbandbreite von 1760 MHz bei 4 verfügbaren Kanälen können richtig Daten übertragen werden. Mometan sind ca. 5 Gigabyte pro Sekunde möglich. Aufgrund der hohen Frequenz ist jedoch die Reichweite von 60 GHz WLAN sehr eingeschränkt. Somit können nur Daten innerhalb eines Zimmers wenige Meter weit übertragen werden. Damit eignet sich 60 GHz WLAN besonders für Multimediaanwendungen, Home Entertainment und die Anbindung von Dockingstationen an Notebooks und Smartphones. Ein Router mit 60 GHz WLAN nach IEEE 802.11ad ist z.B. der Talon AD7200 von TP-Link.

Neuer WLAN Standard IEEE 802.11ax mit 8×8 MiMo

IEEE 802.11ax wurde entwickelt um die Nutzung der 2,4 und 5 GHz Frequenzbänder zu optimieren. Ziel ist es mit dem ax Standard bis zu 10 Gb/s Datendurchsatz zu schaffen. Neben MiMo und 8×8 MU-MiMo (siehe auch WLAN MiMo Antennen) wird der neue WLAN Standard auch OFDMA mit bis zu 1024 QAM Modulation unterstützen.

Weitere Informationen zu den verschiedenen WLAN Standards

Weitere Informationen zu den verschiedenen WLAN Standards von IEEE 802.11b bis IEEE 802.11ay finden Sie auf der Webseite von Welotec im Bereich WLAN und Standards.

Extrem flacher lautloser und lüfterloser Mini PC

Lautloser und lüfterloser Mini PC mit Power für Digital Signage oder Mediacenter Anwendungen

Der extrem flache lautlose und lüfterlose Mini PC Adhara-0232-1-1900 von Welotec ist ein wahres Kraftpaket bei kleinsten Abmessungen. Angetrieben durch einen Intel® Celeron® J1900 Quad Core Prozessor mit 2,0 GHz Rechenleistung und 2 MB L2 Cache. Der Bay Trail-D Prozessor aus der Intel Embedded Serie ist aufgelötet. Auch die 2 GB DDR3L Arbeitsspeicher mit 1333 MHz sind serienmäßig aufgelötet.
Der lüfterlose Mini PC kann mit einer mSATA Festplatte ausgerüstet werden. Mit erweitertem Temperaturbereich kann z.B. die DGMSRC12D81SWAQN 512 GB mSATA Festplatte von Innodisk genutzt werden. Somit sind in Sachen Massenspeicher bei dem lautlosen System kaum Grenzen gesetzt. Trotz der geringen Abmessungen und dem extrem flachen Gehäuse sind bei dem lautlosen Mini PC viele Schnittstellen mit dabei. So verfügt das System über 2 Gigabit Ethernet Ports, 2 USB2.0 Ports, 1 USB3.0 Port. Zusätzlich können über einen HDMI Port und einen HDMI Mini Port zwei Industriemonitore oder andere Displays angeschlossen werden. Das System wird mit 12 V DC versorgt. Somit ist der lüfterlose Mini PC auch für den Einsatz in Fahrzeugen geeignet.

Extrem flach mit vielen Schnittstellen auf kleinstem Raum.
Extrem flach mit vielen Schnittstellen auf kleinstem Raum.

Erweiterung mit 2 mPCIe Steckplätzen

Intern hat das System zwei mPCIe Steckplätze und kann so flexibel erweitert werden. Die mPCIe Steckplätze können z.B. für UMTS, LTE oder WLAN genutzt werden. Antennenanschlüsse können einfach als SMA für LTE und UMTS oder als SMA Reverse für WLAN nach außen geführt werden. Somit ist es möglich externe UMTS und LTE Antennen oder WLAN Antennen anzuschließen. Besonders für Digital Signage Anwendungen ist dies wichtig.

Geringe Abmessungen

Das extrem flache Gehäuse aus Aluminium von dem lautlosen Mini PC ist nur 18 mm hoch. Mit 150mm Breite und 80,8mm Tiefe ist der industrielle Mini PC kaum größer als ein iPhone 6s und die meisten Tablets. Mit einem geringen Gewicht von 260g ist es auch noch dazu ein Leichtgewicht. Der mini PC kann einfach in Systeme z.B. Digital Signage eingebettet werden oder mit der optionalen Wandmontage ausgestattet werden. Durch das schicke Blau / Silberne Design eignet sich der lautlose Mini PC auch für Homecinema oder Mediacenter Anwendungen daheim.

Passt unter der Tür durch

Auch auf dem Blog von Scratch Productions wurde über den lautlosen Mini PC Adhara geschrieben. Unter dem Titel „Passt unter der Tür durch“ findet sich ein interessanter Artikel.

Modularer Embedded PC mit Intel Core i7-4700EQ

Der modulare Embedded PC Acubens basiert auf Intel Core Prozessoren der 4ten Generation und ist kompatibel für den Intel Core i7-4700EQ . Die Industrie Computer sind als normale Variante mit Lüfter und Intel H81 Desktop CPU und als lüfterlose Variante mit Intel HM86 Mobile CPU verfügbar.

Embedded PC Acubens
Lüfterloser und modular aufgebauter Embedded PC Acubens

Der modulare Embedded PC unterstützt DDR3 und DDR3L SODIMM mit bis zu 16 GB. Zudem verfügen die Systeme über 2x 2,5″ SATA Bays für SSD Festplatten und einen Sockel für eine CFast Karte.

 

Grafikleistung des modularen Embedded PC

Die modularen Systeme verfügen über 3x Display / Monitor Anschlüsse. 1x DP/HDMI, 1x DVI-D, 1x VGA.

Intel® HD Grafik

  • Unterstützt API: Direct X* 11.1, OpenCL* 1.2, OpenGL* 4.x
  • Fast AVC, MVC (S3D), und MPEG-2 mit Full HW Encode
  • Intel® Clear Video HD Technologie

Display Anschlüsse

  • VGA Auflösung bis zu 1920×1200 Pixel mit 24-bit Farbe @ 60Hz
  • DVI-D Auflösung bis zu 1920×1200 @ 60Hz
  • HDMI 1.4a Auflösung bis zu 4096 x 2304 @ 24Hz
  • Display Port DP 1.2a Auflösung bis zu 3200 x 2000 @ 60Hz
Modularer Embedded PC mit vielen Display Anschlüssen
Modularer Embedded PC mit 3x Display Anschlüssen. VGA, DVI-D und ein HDMI/DP Anschluss.

 

Schnittstellen und Erweiterungen des modularen Embedded PC

Zusätzlich verfügt der modulare Embedded PC über 2 Gigabit LAN Anschlüsse mit Intel I210/217 Chipsatz, eine Realtek ALC886 5.1-channel Soundkarte, zwei USB 3.0 (Typ A), vier USB 2.0 (Typ A), optional zwei vertikale USB 2.0, sechs RS-232/422/485. Für weitere Erweiterungen gibt es einen PCIe x16 Slot, drei PCI Slots und einen Mini PCIe Slot (mPCIe).

Modularer Embedded PC - Anschlüsse
Der modulare Embedded PC ist mit vielen Anschlüssen ausgerüstet. Dazu zählen USB 3.0, Gigabit LAN und viel mehr.

Der mPCIe Slot kann für eine Erweiterung des Embedded PC mit LTE oder WLAN genutzt werden.

Unterstützte Intel Prozessoren

  • Desktop CPU (H81)
    • 4te Generation Intel® Core Prozessoren
    • Intel® H81 Express Chipsatz
    • 22nm Technologie
  • i7: i7-4790S, i7-4770S, i7-4770TE
  • i5: i5-4590S, i5-4570S, i5-4590T, i5-4570TE
  • i3: i3-4360, i3-4330, i3-4350T, i3-4340TE, i3-4330TE
  • Pentium: Pentium G3420, Pentium G3320TE
  • Celeron: Celeron G1820, G1820TE

 

  • Mobile CPU (H86)
    • 4te Generation Intel® Core Prozessoren
    • Intel® H86 Express Chipsatz
    • 22nm Technologie
  • Core i7: i7-4700EQ
  • Core i5: i5-440E, i5-4402E
  • Core i3: i3-4100E, i3-4102E
  • Celeron: Celeron 2000E, Celeron 2002E
Embedded PC - Mit und ohne Lüfter
Intel H81 für Desktop CPU mit Lüfter und Intel H86 für Mobile CPU ohne Lüfter

Auf Industrial Computer Blog Scratch Productions wurde einen Artikel mit dem Titel „Der Acubens – der praktische Quader“ veröffentlicht. Der Blog Artikel beschäftigt sich besonders mit dem flexiblen Einsatz des Acubens und dem intelligenten Wärmemanagement.

 

Embedded PC – Lüferloser Box PC alasco Serie

alasco Embedded PC

Die neuen lüfterlosen Embedded PC der alasco Serie zeichnen sich durch eine kleine und extrem flache Bauform aus. Die Embedded Computer gibt es mit den energiesparenden Intel Atom E3800 Dual Core oder Quad Core.

Der Embedded PC ist besonders leicht und kompakt und dabei lüfterlos. Gleichzeitig bietet das Embedded System die Kombination aus geringem Stromverbrauch und großer Performance. Durch Error Correcting Code (ECC) Speicher wird ein hohes Level an Datenintegrität, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit erreicht. Zudem hat der lüfterlose Embedded PC einen weiten Spannungseingang von 9-30 V DC und einen Betriebstemperaturbereich von -20 bis +70°C.

Die Quad Core Ausführung des lüfterlosen Embedded PC gibt es mit Intel Atom E3845, 1,91 GHz Taktfrequenz und 2 MB L2 Cache. Die Dual Core Ausführung gibt es mit Intel Atom E3825, 1,33 GHz Taktfrequenz und 1 MB L2 Cache.

Monitoranschlüsse

Der Embedded PC verfügt über zwei Anschlüsse für Bildschirme. Einen VGA Port und einen HDMI Port.

Lüfterloser Embedded PC - HDMI und VGA
Auf der Vorderseite des Embedded PC befindet sich der HDMI Port. Auf der Rückseite befindet sich der VGA Port.

Freier Slot für 2,5″ SSD

Im Gehäuse des Embedded PC gibt es die Möglichkeit eine 2,5″ SATA Festplatte oder SSD zu verbauen.

Embedded PC - Platz für 2,5 Zoll SSD
Einbau Schacht im Embedded PC für 2,5″ SSD

Die SSD wird von 4 Bolzen stabilisiert und passt sich sehr gut in das Gehäuse ein.

Lüfterloser Embedded PC - Einbau 2,5 Zoll SSD
Einbau 2,5″ SSD

Embedded PC Erweiterung mit microSD und mSATA

Es gibt zudem noch einen Slot für eine microSD Karte und einen mPCIe Slot für eine mSATA Festplatte.

mSATA und micro SD
Integrierter Slot für mSATA via mPCIe und microSD

Auch für kabellose Anwendungen mit WLAN und LTE

Durch zwei mPCIe Slots für IEEE 802.11ac WLAN und LTE kann das Gerät einfach erweitert werden. Externe Antennen können raus geführt werden. Alternativ kann der Embedded Computer auch mit einem CANBus 2.0B Modul EMUC-B201-W1 um zwei CANBus Schnittstellen erweitert werden.

WLAN und LTE durch mPCIe Module
Gut geeignet für Outdoor Digital Signage oder Fahrzeug Anwendungen wo kein kabelgebundenes Netzwerk verfügbar ist.

Perfekte lüfterlose Kühlung

Durch das geziehlte Wärmemanagement und den großflächigen Kühlkörper an der Oberseite des Mainboards direkt auf dem aufgelöteten Prozessor kann der Box PC komplett ohne bewegliche Teile auskommen.

Lüfterlos durch Kühlkörper
Perfektes Wärmemanagement durch großflächigen Kühlkörper. So kann der Industrie Computer komplett ohne Lüfter und bewegliche Teile auskommen.

Verfügbare Embedded PC Modelle

Die Geräte gibt es mit Windows 7, Windows 10, Windows Embedded und Linux.

Die Embedded PC der alasco Serie gibt es in verschiedenen Ausführungen.

EC700-BT4051-E454 – Quad Core
EC700-BT4051-E252 – Dual Core