Code gegen Störsender

Die Frequenzbänder für drahtloses Internet per WLAN sind zunehmend überlastet. US-Forscher haben nun eine softwarebasierte Lösung entwickelt, die Signaleinstreuungen umgehen kann.

Internet per Funk gibt es mittlerweile in fast jeder deutschen Wohnung: Die WLAN-Technik (Wireless Local Area Network) in Laptop, PC, Tablet oder Smartphone samt kostengünstiger Router am Breitbandanschluss macht's möglich. Das Problem: Besonders in Städten ist das Gedränge im dabei verwendeten Hauptfrequenzbereich um 2,4 GHz mittlerweile groß.

Zudem funken im gleichen Segment, dem sogenannten ISM-Band (Industrial, Scientific, Medical), auch noch zahlreiche andere Geräte: Es ist lizenzfrei und kann für jedwede Anwendung genutzt werden, sei sie nun kommerziell oder wissenschaftlich. Dazu gehören beispielsweise Bluetooth-Headsets, manche Schnurlostelefone, Garagentoröffner, drahtlose Videokameras und sogar einige Küchenmikrowellen im eingeschalteten Zustand.

Die Intelligenz, mit solchen Signaleinstreuungen umzugehen, hält sich beim aktuell verbreiteten WLAN-Standard 802.11b/g allerdings in Grenzen. Algorithmen, die die Störfestigkeit erhöhen sollen, dezimieren die mögliche Datenrate und funktionieren keineswegs perfekt. Auch ist es oft nicht möglich, belegte Bereiche ad hoc zu wechseln: Viele Geräte sind auf feste Kanäle eingestellt. Die beste Ausweichmöglichkeit bietet deshalb die Verwendung einer anderen Frequenz. Bei der neueren WLAN-Variante 802.11n ist dies das wesentlich weniger überlaufene 5-GHz-Band. Allerdings steckt 802.11n beileibe nicht in jedem Rechner, Smartphone oder Router. Das ältere 802.11b/g dürfte uns deshalb noch lange erhalten bleiben – es gilt als universeller "Fallback", wenn neuere Standards nicht funktionieren.

Forscher an der University of Wisconsin in Madison um den Computerwissenschaftler Shravan Rayanch wollen deshalb versuchen, das Frequenzband um 2,4 GHz besser und effizienter zu nutzen. Damit das geht, muss zunächst bekannt sein, was hier überhaupt funkt. WLAN-Module in Routern und Rechnern kennen die Signaturen anderer auf der Frequenz funkender Geräte nicht – sie beherrschen nur WLAN, aber nicht um das Spektrum konkurrierende Verfahren wie Bluetooth, Zigbee oder den in Amerika populären Drahtlostelefonstandard FHSS.

Rayanch und seine Kollegen haben deshalb eine neuartige Software geschrieben, die Standard-WLAN-Module um Erkennungsroutinen erweitert. Sie hört auf den Namen "Airshark" ("Lufthai") und scannt ständig ihr Umfeld. Airshark soll intelligent genug sein, auch zuvor noch nicht bekannte Funkverfahren zumindest rudimentär zu detektieren.

Momentan befindet sich die Software, die bei einer Suchauflösung von 1 MHz eine Genauigkeit von bis zu 90 Prozent haben soll, im Prototypstadium. Doch die University of Wisconsin-Forscher haben damit noch einiges vor. Sie können sich vorstellen, dass die Technik in der Firmware von Routern platziert wird, damit diese die verwendeten Funkfrequenzen besser anpassen können. Nach der Erkennung eines Störsignals würde das WLAN-Modul dann den Kanal wechseln – und das möglichst passgenau, um nicht unnötig viel Spektrum zu verbrauchen.

Wer nicht weiß, wo ein Störsender sitzt – es könnte sich ja beispielsweise um ein Gerät beim Nachbarn oder die bislang als unverdächtig geltende Mikrowelle in der Küche handeln – soll Airshark auch zur Lokalisierung der Quelle der WLAN-Probleme nutzen können. Dazu muss die Software allerdings in mehreren Routern oder Computern laufen, um zu triangulieren.

Die aktuelle Version von Airshark arbeitet auf einem regulären Mac-Laptop und kann in Form von Graphen darstellen, mit welchem aktuellen dBm-Pegel das WLAN gestört wird. Dabei werden sogar mehrere Quellen gleichzeitig detektiert. Damit die Software auch in einem Router implementiert werden kann, müsste sie für die auf den Geräten zumeist laufenden Linux-Umgebungen angepasst werden. Was fehlt, sind allerdings noch Routinen, mit denen das Funkmodul den entdeckten Störsignalen auch ausweichen könnte. "Airshark erkennt zunächst nur fremde Funksignale mit WLAN-Karten", erläutert Rayanch. (bsc)