WLAN-Planung mit Simulation und Pre-Deployment Site Surveys

Nachdem wir uns im ersten Teil dieser Artikelserie mit den Grundlagen der WLAN-Planung wie der Aufnahme der Nutzeranforderungen beschäftigt haben, zeigte der zweite Teil, welche Qualitätsparameter für WLAN relevant sind. Auf dieser Basis kann dann eine Simulation und/oder eine sogenannte Pre-Deployment Site Survey durchgeführt werden. Diese beiden Ansätze werden in diesem Artikel behandelt.

Simulation

Den ersten operativen Schritt in der WLAN-Planungsphase stellt die Simulation über eine Planungssoftware dar. Sie ermöglicht eine präzise Modellierung der Netzwerkinfrastruktur ohne Hardware. Einige Planer sind der Meinung, dass allein eine Simulation ausreichend ist. Die Erfahrung des Autors zeigt, dass dies insbesondere in funktechnisch komplexen Gebäuden nicht der Fall ist. Sie gibt jedoch einen ersten Anhaltspunkt vor einem Site Survey. Zudem ermöglicht sie es, eine Umgebung zu simulieren, die sich noch im Bau befindet. Beispielsweise kann eine Simulation Hinweise auf die notwendigen Verkabelungspunkte geben. Als Basis dienen die zuvor eingesammelten Nutzungsbereiche in den Gebäudegrundrissen mit den verwendeten Gebäudematerialien und den relevanten Umgebungsparametern, um eine realitätsnahe Funkwellenausbreitung zu simulieren. Marktführer im Bereich der Planungssoftware ist die Firma Ekahau.

Der Planungsprozess beginnt mit dem Import eines Gebäudeplans in die Software, wobei Wände, Decken und andere Hindernisse mit ihren jeweiligen Dämpfungswerten definiert werden. Anschließend werden in der Software Access Points (AP) ausgewählt und positioniert, wobei die Software die spezifischen Eigenschaften der eingesetzten WLAN-Hardware berücksichtigt, darunter Antennentypen mit deren Abstrahlcharakteristik. Bei Bedarf lassen sich auch unterschiedliche Antennentypen vergleichen. Zudem gibt man die zu erreichenden Qualitätsparameter je Nutzungsprofil, wie Empfangspegel und Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), Kanalbandbreiten, zu erreichende Datenraten der Clients, parallele Nutzerzahlen, sowie den Überlappungsbereich der WLAN-Access-Points bei einer definierten Sendeleistung, sowie die zu verwendeten WLAN-Standards mit den jeweiligen Frequenzbereichen (2,4 GHz, 5 GHz oder 6 GHz) an. In der Praxis empfiehlt sich eine Sendeleistung von 25 mW, um sich an den schwächsten Endgeräten zu orientieren und noch Leistungsreserven zu haben. Zudem ist eine Überlappung von 15 Prozent für reine Datennetze und 20 bis 25 Prozent für Voice-over-WLAN empfehlenswert.

Als Ergebnis erhält man eine sogenannte Heatmap, also einen Gebäudeplan mit Angaben zur WLAN-Ausleuchtung und Qualität. Darin visualisiert die Software die Signalstärke, das Signal-Rausch-Verhältnis sowie potenzielle Interferenzen und Funklöcher. Die Software berechnet die Kanalzuweisung automatisch. Auch übereinander liegende Etagen mit WLAN sollten Berücksichtigung finden.

Ein zentraler Bestandteil der Simulation ist die Kapazitätsanalyse, bei der Nutzeranforderungen und Gerätezahlen einbezogen werden. Dies stellt sicher, dass die verfügbare Bandbreite ausreicht und Überlastungen vermieden werden. Basierend auf den Simulationsergebnissen können Optimierungen an der AP-Platzierung und Kanalplanung vorgenommen werden, um eine möglichst effiziente Netzabdeckung und minimale Störungen zu erreichen. Die Simulation erfolgt im Normalfall für alle Frequenzbereiche und die Heatmap lässt sich somit für alle Bereiche einzeln betrachten.

Die Ergebnisse sollten sowohl neutral für Dritte im PDF-Format, aber auch für spätere Nachbearbeitungen in einem in der jeweiligen Software bearbeitbaren Format exportierbar sein.

Pre-Deployment Site Survey

Ein Pre-Deployment Site Survey ist ein entscheidender Schritt in der WLAN-Planungsphase, um eine optimale Netzabdeckung, minimale Störungen und eine hohe Leistungsfähigkeit sicherzustellen. Dabei wird die Umgebung vor der eigentlichen Implementierung des Netzwerks mit den realen WLAN-Access-Points in der jeweiligen Lokation unter realistischen Bedingungen gemessen, um potenzielle Störquellen zu identifizieren und die beste Platzierung der Access Points (APs) zu bestimmen. Die Basis hierfür liefern die Positionierungen aus der Simulation.

Dazu braucht es unterschiedliche Bestandteile: Die einzusetzenden WLAN-Access-Points, eine Hardware-Messkomponente für die jeweiligen Frequenzbereiche, eine Softwarekomponente zur Erfassung der Messergebnisse und Zubehör, wie Stative und Akkus. Die Access Points werden meist auf Stativen an den angedachten Punkten positioniert und ausgerichtet. So braucht es auch einen neigbaren Kopf, um die reale Abstrahlcharakteristik, wie beispielsweise Decken- oder Wandpositionierung zu erreichen. Auch die reale Höhe muss erreichbar sein, wie beispielsweise über Teleskopstangen am Stativ. Zusätzlich benötigt man einen Typ WLAN-Access-Points, die auch ohne Verbindung zu einem externen WLAN-Controller auskommen. Meist muss hierzu eine spezielle Firmware installiert werden. Sie werden zudem mit der avisierten Sendeleistung, Datenraten und den in der Simulation definierten WLAN-Kanälen konfiguriert.

Das Messgerät misst die WLAN-Qualitätsparameter in Echtzeit, während der Mitarbeiter, der den Site Survey durchführt, durch die relevanten Gebäudebereiche läuft und parallel dazu im Gebäudeplan in der Software den jeweiligen Standort markiert. Dabei werden Signalstärke, Signal-Rausch-Verhältnis und möglichen Interferenzen im 2,4-GHz-, 5-GHz- und gegebenenfalls auch 6-GHz-Band aufgezeichnet. Durch den Einsatz speziell abgestimmter WLAN-Funkscanner und eines Spektrumanalysators werden auch Nicht-WLAN-Störquellen wie Mikrowellen oder Bluetooth-Geräte erkannt. Auf Basis dieser Daten ermittelt die Software den jeweiligen Empfangsbereich, bewertet die Qualitäten und bereitet dies grafisch auf.

Damit der durchführende Mitarbeiter dies nicht mehrfach durchführen muss, sollte das Messgerät und die Software in der Lage sein, alle Frequenzbänder parallel zu messen. Alternativ könnte man zur Vereinfachung die höchste Frequenz definieren, die zum Einsatz kommen soll und auf deren Basis messen. Das liegt daran, dass der Ausbreitungsbereich von höheren Frequenzen geringer ist. Ein Beispiel dafür wäre 6 GHz für Wi-Fi 7.

Insbesondere bei länger andauernden Site Surveys in großen Gebäuden spielt auch das Gewicht der Messkomponenten eine relevante Rolle. Damit der Mitarbeiter keine unnötigen Gewichte umher tragen muss, bietet sich Messsoftware an, die auch für Tablets, wie beispielsweise iPad oder Android bereitsteht. Fahrbare Stative mit Arretierungsmöglichkeit können auch zur Erleichterung der Site Survey und problemlosen Umpositionierung der APs nützlich sein. Zudem empfehlen sich Akku-Packs mit PoE-Ausgangsfunktion, die eine mobile Stromversorgung für die APs bereitstellen können. Dadurch wird die Abhängigkeit von 230-V-Stromversorgungen vermieden, was insbesondere während der Bau- oder Umbauphase von Gebäuden von Vorteil ist, die Flexibilität erhöht und Stolperfallen bei der Site Surveys vermeidet.