Software deckt WLAN-Funklöcher auf

Forscher an der University of California in San Diego (UCSD) haben ein Diagnosesystem entwickelt, das WLAN-Netze in Gebäuden detailliert untersuchen kann. Sinn der Erfindung ist es, herauszufinden, warum die Datenrate an bestimmten Stellen heruntergeht, Signale ausfallen oder Laptops ganz aus dem Netz geworfen werden. Die Elemente des Systems, das aus einer Spezialsoftware besteht, die Messwerte aus mehreren Quellen kombiniert, könnten leicht in Büros und anderen Gebäuden verwendet werden, um Administratoren bei der Suche nach Problemfeldern zu helfen.

"Die Magie ist die Software, die alle Daten von verschiedenen Punkten aufnimmt und sie dann korrekt wieder zusammensetzt, um zu ermitteln, was im Netz passiert", meint Stefan Savage, Informatikprofessor an der UCSD, der zu den Projektleitern gehört. Der Code sei so gestaltet, dass das Programm automatisch ermitteln könne, warum bestimmte Einbrüche aufträten. All dies wird dann in einen Bericht verpackt, der die Wahrscheinlichkeiten einzelner Problembereiche enthält. Beispielsweise kann eine Videoübertragung an einen Laptop stottern, weil eine Mikrowelle auf gleicher Frequenz "funkt", weil viele Nutzer gleichzeitig ein Signal nutzen wollen oder weil die abgerufene Sendung schlicht gerade besonders viel Datenverkehr verkraften muss.

WLAN ist eine verhältnismäßig unzuverlässige Form der drahtlosen Kommunikation. Das liege teilweise daran, dass der Standard, der bestimmt, wie die Daten durch die Luft zu wandern haben, eigentlich nie dafür gedacht war, in derart großen Netzumfeldern zu operieren. Heute schauen sich Administratoren vor allem bestimmte Kernbereiche an, die mit einem schlechten Signal zu tun haben könnten: Hardware-Fehler, Software-Bugs und von außen hereingetragene Einstreuungen wie etwa die genannten Mikrowellen oder auch Schnurlostelefone. Doch diese Zustände können sich schnell verändern, was einen WLAN-Zusammenbruch schwer vorhersehbar macht. Zudem sei es nahezu unmöglich, Probleme nach ihrem Auftreten zu diagnostizieren, sagt Savage. Genau deshalb sei ein automatisiertes System zur Überwachung so wünschenswert.

In der Vergangenheit schufen Forscher Programme, die überwachten, wie die einzelnen Komponenten eines Netzwerkes seine Leistung beeinflussten – das Gesamtsystem sei aber selten vollständig betrachtet wurden: "Am Ende kann man sich nicht einzeln Komponenten ansehen, weil sie alle miteinander interagieren", sagt Savage.

Um WLAN-Probleme im Netz der UCSD zu identifizieren, bauten Savage und sein Team insgesamt 192 Monitoring-Geräte in der Anlage auf, in der es insgesamt 40 Basisstationen gibt. Die Monitoring-Geräte sammelten alle Informationen über den Datenverkehr und die Ereignisse im Netz – Signalstärke, Datenmengen und mehr. Eine Software namens Jigsaw brachte sie anschließend zusammen und schuf einen einzelnen, gemeinsamen Bericht über das WLAN-Geschehen in den Uni-Gebäuden.

Die Überwachung drahtloser Netze ist schwieriger als die drahtgebundener, erläutert David Wetherall, Direktor bei Intel Research Seattle. In drahtgebundenen Netzen könne man ganz einfach ein Stück Hardware an das Netzwerk anschließen und dann ablesen, wie viele Pakete in beide Richtungen fließen. Im drahtlosen Netz geht das nicht – und diese eventuell verlorenen Bits vernebeln das Gesamtbild tatsächlicher Aktivitäten. Um das Problem zu lösen, setzten die UCSD-Forscher auf einen neuartigen Algorithmus, der auch die Aktivitäten abbilden kann, die nicht direkt gemessen werden. Beispielsweise sieht ein Monitoring-Gerät, dass ein Laptop ein Paket erhalten hat, konnte den Versand aber nicht feststellen. Genau das kann aber der Algorithmus ermitteln, er interpoliert. Das Modell ermöglicht solche Berechnungen in vielen Netzwerkbereichen. Die Struktur des darunter liegenden drahtgebundenen Netzes wird ebenso einberechnet wie die Kodierung der drahtlosen Signale und die Art, wie Basisstationen und WLAN-Karten in Laptops Daten empfangen und senden.

Wetherall sieht darin einen gelungenen Versuch, Folgerungsalgorithmen zu erweitern und zu einem nutzbaren Gesamtsystem zusammenzusetzen. Er glaube, dass es nicht schwer sein werde, daraus ein kommerzielles System zu entwickeln.

Aber nicht nur der Test eines Netzes in einem oder mehreren Gebäuden ist möglich – mit einigen Modifikationen ließe sich sogar ein stadtweites WLAN überprüfen. Savage und sein Team versuchen genau das zurzeit – aber ein solches Projekt sei eben deutlich schwerer als bei begrenzt großen Gebäuden. "Wenn man einen großen Bereich abdecken will, gibt es größere Segmente, die man nicht sieht und von denen man keine Daten hat." In diesem Fall müssten die Folgerungsalgorithmen dann noch deutlich erweitert werden, um aus noch weniger Daten mehr Informationen zu beziehen. (bsc)