Home-Network und AV-Streaming - Netzwerk-Technik Grundlagen

Autor: Detlev Schnick, HIFI-REGLER; update: 31.12.2004

Inhalt

Wichtige Hinweise: Dieses Special ist für Leser geschrieben, die sich bisher vorwiegend mit HiFi- und Heimkino-Technik befasst haben und sich nicht als Computer- oder Netzwerkspezialisten sehen. Unsere Herangehensweise an das Thema Netzwerk dient einzig dem Zweck, unsere Leser dabei zu unterstützen, sich selbst zuhause ein gut funktionierendes privates Netzwerk, nennen wir es "Home Network", aufzubauen, um damit Video-, Audio und Bilddaten im ganzen Haus komfortabel im Zugriff zu haben. Sollten professionelle Netzwerk-Spezialisten auf diesen Text stoßen, so bitten wir um Nachsicht, dass wir in vielen Fällen zu wenig in die Tiefe gehen, manches vielleicht etwas oberflächlich behandeln und andererseits zuviel über banale Grundlagen ausführen. Soweit redundante Textpassagen vorkommen, so sind diese beabsichtigt, damit auch über den Index quereinsteigende Leser in sich verständliche Informationen erhalten.

Wozu braucht man ein Netzwerk im Haus?

Der privat genutzte PC wird immer mehr zur zur häuslichen Multimedia-Zentrale. Music-Files werden aus dem Internet heruntergeladen und auf der Festplatte verwaltet und digitale Fotos aus dem Urlaub finden sich dort ebenso, wie mittels DivX oder Xvid umgewandelte Videos oder Filmdaten. Den PC nutzt man meist dezentral in einem Arbeitszimmer.

Daneben gibt es den Fernseher - immer öfter ein Plasma-TV mit exzellent guter Bildwiedergabe - und die Heimkino-Anlage mit perfektem 5.1-, 6.1- oder 7.1-Sound. Hinzu kommt meist ein Sat-Receiver mit PVR-Funktion (Private Video Recorder) oder ein HDD-DVD-Recorder hinzu, auf dessen Festplatte die Lieblings-TV-Sendungen gespeichert werden. Ganz aktuell ist Video-on-Demand von T-Online-Vision (u.a. Anbietern) - entsprechende Receiver mit Festplatte (z.B. der Fujitsu-Siemens ACTIVY Media-Center 370D) sind bereits durchweg mit einer Ethernet-Netzwerk-Schnittstelle ausgestattet. Diese Anlagen steht fast immer zentral im Wohnzimmer. Im Schlafzimmer oder Küche könnte eine Stereoanlage stehen, die man gerne mit Internetradio oder MP3-Dateien vom PC füttern möchte.

Bisher sind dies zwei Welten, die in einem typischen Haus oder einer Wohnung sowohl räumlich, wie auch technisch ein voneinder getrenntes Eigenleben führen. Die Aufgabe einer Home-Network-Komponente - z.B. einem Netzwerk-AV-Receiver oder ein Netzwerk-DVD-Player - ist es nun, im Zusammenspiel mit dem PC beide Welten in einem Netzwerk - einem Home Network - zusammenzuführen. Damit sind wir beim Thema

Vorteile eines Home-Entertainment-Netzwerkes

Über ein Home Network oder "Haus-Netzwerk", lassen sich die auf dem PC verwalteten Musik- Bild- und Filmdaten ohne lästigen Umweg über einen Datenträger in jedem Raum im Haus wiedergeben - und zwar prinzipiell in der hohen Bild- und Tonqualität der Heimkino-Anlage. Damit sind die Voraussetzungen für integriertes Multimedia, d.h. für die "perfekte" Verbindung von Software (Files auf der Festplatte) und Hardware (Heimkinoanlage) geschaffen.

Damit sind wir aber auch schon bei dem Nachteil eines häuslichen Netzwerkes: Wer sich bisher glücklich schätzte, alle technischen Hürden seiner Heimkinoanlage gemeistert zu haben und sich nun anschickte, endlich einmal entspannt Heimkino zu genießen, der sieht sich nun vor eine neue Herausforderung gestellt: Netzwerktechnik aufbauen und verwalten.

Wenig ermutigend ist es da, dass für die meisten von uns das Thema Netzwerke aus dem Berufsalltag eher mit hoher Komplexität und Fehleranfälligkeit verbunden ist. Wenig geneigt mag man da sein, sich damit nun auch noch zuhause belasten zu müssen. Zumal die meisten von uns beruflich nicht gerade als Netzwerk-Administrator arbeiten.

Doch wir können Sie beruhigen auch für uns bei HIFI-REGLER und bei AREADVD ist oder besser war das Thema Netzwerk im Sinne von Home Network neu. Und so schlimm, wie es sich anhört ist es gar nicht. Es macht sogar riesig Spaß - wenn es denn funktioniert. Und jetzt, wo wir unser "Multimedia-Home-Entertainment-Netzwerk" managen können, mögen wir es uns gar nicht "ohne" vorstellen. Und wir brennen darauf, unsere Kunden, Freunde und Leser mit dem Thema Netzwerk vertraut zu machen. Beginnen wir mit ein wenig Grundlagenwissen, um dann später mit Kenwood's Networking-Technologie und Onkyo's Net-Tune in zwei konkrete Anwendungsbeispiele einzusteigen ...

Grundlagen Netzwerktechnik

Wenn Sie sich mit EDV und Datentechnik auskennen wird Sie dieses Kapitel vermutlich langweilen. Schlimmer noch: Sie würden uns wahrscheinlich eine oberflächliche Behandlung des Themas vorwerfen - mit Recht. Doch wir wenden uns hier bewusst an "Netzwerk-Laien", d.h. an alle, die zwar technisch interessiert sind, sich aber bisher nicht sonderlich mit dem Thema Computertechnik auseinandergesetzt haben und mehr im Bereich Heimkino und HiFi zuhause sind. Wir schaffen hier die die Grundlagen für das Verständnis der Einsatzmöglichkeiten speziell der Netzwerkprodukte von Kenwood und Onkyo, die wir in späteren Specials behandeln. Die wichtigsten Netzwerk-Fachbegriffe finden Sie kompakt nochmals in unserem Special Netzwerk-Fachbegriffe erklärt. Darüber hinaus finden sie sich auch im HIFI-REGLER-Fachwort-Lexikon.

Von einem Netzwerk, kurz auch einfach "Netz" genannt, spricht man, wenn mehrere Computer (PCs) oder Preripherie-Komponenten (z.B.: Drucker, Festplattenlaufwerke etc.) über ein Medium (Kabel, Funk oder Stromnetz) mit einander verbunden sind und mittels bestimmter Software-Komponenten miteinander kommunizieren. Von einem LAN (Local Area Network) spricht man, wenn die Netzwerk-Komponenten räumlich nicht weit voneinander getrennt sind, also z.B. in einem Gebäudekomplex installiert sind. Ein WLAN ist ein Wireless LAN (wireless = "drahtlos"), dessen Verbindung über Funk-Router, -Bridges oder Access-Pionts stattfindet. Ein Sonderfall des LAN ist das dLAN (direct Local Area Network). So bezeichnet man kleine, auf eine Wohnung beschränkte Netzwerke bei denen die Datenübertragung über das Stromkabel-Netzwerk im Haus erfolgt (s.a. HomePlug / PowerLine).

In einem Home Network werden häufig drei Fachbegriffe verwendet, die man sonst eher selten hört: AV-Streaming, Streaming-Client und Streaming-Server. Als Streaming wird die Technik bezeichnet, Audio- und Videodaten "live" als in Echtzeit über ein Netzwerk - meist über das Internet - abzuspielen. Dabei stehen die Buchstaben AV für "Audio" und "Video", wobei "Video" nicht wörtlich zu nehmen ist, sondern übergreifend für alle digitalen Filmdaten (= bewegtes Bild) verwendet wird. Der Zugrundeliegende Dowonload, d.h. die Datenübertragung, wird als kontinuierlicher Datenstrom vom Sender an einen Empfänger übertragen und gleichzeitig entschlüsselt. Voraussetzung für ein reibungsloses Streaming ist, dass die Datenrate, die der Datenstrom erfordert und die maximale Transferrate des Netzwerkes übereinstimmen. Weiterhin müssen die Audio- oder Videodaten Streamingfähig sein. Der Streaming-Server stellt dem Netzwerk Streaming-fähige Daten auf seiner Festplatte zur Verfügung. Streaming-Clients rufen die Streaming-Datenströme ab, ohne sie notwendigerweise selbst zu speichern. Streaming-Server und Streaming-Clients können reine Software-Produkte sein, z.B. der Windwos Media Player oder Apple's QuickTime oder in einem Home Network auch Hardware-Komponenten, wie z.B. der Netzwerk-AV-Receiver Kenwood VRS-N 8100. als Streaming-Client oder der PC im Arbeitszimmer als Streaming-Server.
 

Welche Komponenten benötigt man für ein lokales Netzwerk und welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein?

1. Will mann ein Netzwerk mit einem dedizierten Server (Client-Server-Netzwerk) aufbauen, so benötigt man einen Computer, der als Server dient und wenigstens einen Computer, der als Arbeitsplatzstation oder "Client" die Resourcen des Servers nutzt.
2. Alternativ dazu kann man ein Netzwerk nach dem Peer-to-Peer-Prinzip aufbauen. Hier sind alle Computer im Netzwerk gleichberechtigt.
3. Jeder angeschlossene Computer muss mit einer Netzwerkkarte ausgestattet sein.
4. Die Kommunikation der Computer kann Peer-to-Peer erfolgen oder über einen Hub, einen Switch oder einen Router, der den Datenverkehr steuert und optimiert.
5. Die Computer müssen über ein Verbindungsmedium (Ethernet-Kabel, Funk oder Stromnetzkabel) miteinander in Kontakt stehen.
6. Es muss ein Netzwerkbetriebssystem oder ein netzwerkfähiges Betriebssystem - z.B. Windows XP oder Linux - vorhanden sein.
7. Die Treibersoftware für die Netzwerkkarten (im Lieferumfang der Netzwerkkarte) muss vorhanden und installiert sein.
8. Last but not least muss die Anwendungssoftware, die auf dem Netzwerk laufen soll netzwerkfähig sein.

Die einzelnen Computer oder Komponenten in einem Netzwerk müssen eindeutig identifizierbar sein, um miteinander kommunizieren zu können. Dazu wird jeder Komponente eine eindeutige, d.h. einmalige Netzwerkadresse zugewiesen. Das bekannteste Beispiel einer Netzwerkadresse ist die IP-Adresse (Internet Protocol Adress), mit der sich ein Computer identifiziert, der sich im Netzwerk Internet bewegt. Eine Netzwerkadresse im LAN ist nach dem gleichen Prinzip aufgebaut: Sie besteht aus 4 sogenannten Oktetts, wobei jedes Oktett mit einer Dezimalzahl von 0 bis 255 dargestellt wird und durch einen Punkt von dem jeweils anderen getrennt ist. Beispiel einer IP-Adresse, die zufällig in allen Oktetts den Wert 255 hat: 255.255.255.255 oder ein realistischeres Beispiel: 128.17.0.105. In einem LAN beginnen Netzwerkadressen immer mit den zwei Oktetten 192.168. Für das dritte Oktett kann - sofern eine manuelle Zuweisung erfolgt - eine beliebige Dezimalzahl zwischen 0 und 255 gewählt werden, diese sollte dann aber im gesamten Netzwerk bei jeder weiteren Netzwerkadresse gleich bleiben. Für das vierte Oktett muss bei jeder Netzwerkadresse eine unterscheide Dezimalzahl gewählt werden.

In einem LAN werden die Netzwerkadressen - auch IP-Adresse genannt, obwohl es sich ja hier nicht ums Internet handelt - entweder manuell statisch vergeben (konfiguriert) oder über das DHCP (Dynamic Host Configuration Protokol), ein Bestandteil der Server-Software, dynamisch, d.h. automatisch vergeben.

In der Fachliteratur wird oft dieses Beispiel verwendet: Netzwerk- oder IP-Adressen sind etwa das, was im realen Lebe Telefonnummern sind, mittels derer sich Menschen anrufen und Daten miteinander austauschen können. Damit sich die Benutzer IP-Adressen besser merken können, wird den numerischen Adresse oft ein "sprechender" Name zugewiesen: Der Domain-Name oder die Domaine. Im Internet ist dies typischerweise eine www.domain.de, z.B.: www.hifi-regler.de. Zur Rückübersetzung der Namen dienen verschiedenene DNS-Verfahren, wobei DNS für Domain Name System steht.

Ein Netzwerk hat intern ein bestimmtes Regelwerk, nach dem es funktioniert und Netzwerkadressen verwaltet: Das Netzwerkprotokoll. Das am häufigsten verwendete Protokoll, nach dem sowohl das Internet wie auch fast alle heutigen LANs funktionieren ist das TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Als User werden Sie mit diesem Begriff nicht in Berührung kommen. sie sollten ihn nur kennen und zuordnen können.

Netzwerkadressen können logisch, d.h. dynamisch durch die Netzwerksoftware oder manuell vergeben bzw. zugewiesen werden oder sie können fest in der Hardware, z.B. in einem ROM (Read Only Memory) der Netzwerkkarte gespeichert sein. Eine solche fest verdrahtete, vom Hersteller vorgebene Netzwerkadesse wird MAC-Adresse genannt (MAC steht für Media Access Control) und besteht bei heute im Handel befindlichen Netzwerkkarten nicht mehr nur aus 4 Oktetts (s.o.) sondern aus 6 Oktetts. Dies entspricht bereits dem zukünftigen Format der erweiterten IP-Adresse für das Internet. MAC-Adressen sind einmalig, d.h., es gibt sie weltweit nur einmal. Die o.g. logischen Netzwerkadressen können manuell, d.h. mittels Vergabe durch den User, oder automatisch durch die Netzwerksoftware DHCP (s.o.) generiert oder zugewiesen werden.

Ethernet nennt sich die heute gängigste Netzwerk-Technologie. Ursprünglich hatte neben Ethernet auch Token Ring (von IBM progagiert) eine Bedeutung. Heute kann man mit Recht davon ausgehen, dass ein Netzwerk fast immer mit der Ethernet-Technologie funktioniert. Auch das hat keine praktische Bedeutung. Man sollte es eigentlich nur wissen. Ethernet gibt es in 3 unterschiedlichen Geschwindigkeiten: 10 Mbit/s ("gelbe" Coax-Leitungen, veraltet), 100 MBit/s (Twisted-Pair- bzw. CAT5-Kanel, aktueller Standard), auch FastEthernet genannt und gerade im Kommen: 1 GBit/s, das die gleichen Kabel verwendet wie das aktuelle FastEthernet.

In einem LAN oder WLAN gibt es Komponenten, sogenannte Netzknoten, die den Datentransfer umsetzen, steuern und verteilen. Diese nennt man je nach Funktion Acess-Piont, Bridge, Hub, Switch oder Router. Der Access Piont stellt funktional eine Brücke dar zwischen dem drahtgebundenem Teil eines Netzes und dem Funk-Netz dar. Er hat auf der einen Seite eine Ethernet-Buchse (RJ-45) zur Aufnahme des Ethernet-Netzwerkkabels und auf der anderen Seite eine Sende- und Empfangseinheit mit Antenne. Solche Access-Point werde auch Basisstation genannt. Mitunter werden sie auch nicht ganz korrekt als Bridge bezeichnet. Dies wäre allerdings nur dann zutreffend, wenn sie auch die Funktion einer Bridge erfüllen, nämlich zwei getrennte, jedoch gleichartige Subnetze transparent miteinander zu verbinden. Dies dürfte bei einem Home Network allerdings in der Praxis kaum vorkommen (es sei denn, man wollte z.B. Bluetooth und Ethernet miteinander verbinden), so dass wir auf Bridges nicht weiter eingehen wollen. Ein Access Piont dient also lediglich der Umsetzung von drahtgebundener Kommunikation in Funk-Kommunikation und umgekehrt. Ein Hub verteilt die Daten im Netzwerk sternförmig an alle Teilnehmer, ohne nach Empfängern zu selektieren. Heute wird der Hub in seiner Funktion immer mehr von dem intelligenteren Switch abgelöst, auch weil sich die Preise von Hubs und (bisher noch erheblich teureren) Switches immer mehr angleichen. Ein Switch hat eine Schaltfunktion, d.h. er filtert den Datenverkehr und leitet die Datenpakete nur an diejenigen Empfänger weiter, für die sie bestimmt sind. Das Netzwerk wird dadurch entlastet und gewinnt an Geschwindigkeit. Die weitaus wichtigste Schaltkomponente in einem Netzwerk ist jedoch der Router. Er hat die Funktion eines Switches und einer Bridge. Während die Bridge jedoch nur gleichartige Netze miteinander verbindet, ist ein Router in der Lage, Netze mit unterschiedlichen Protokollen miteinander zu verbinden. In der Praxis des Home Networks ist dies von Bedeutung, wenn der Router auch eine Verbindung zum Internet darstellt, das ja auch ein riesiges Netz ist, aber eben nach einem anderen Protokoll funktioniert, wie ein LAN. Wegen seiner Funktion, ein Zugangstor zum Internet oder anderen Netzen darzustellen wird der Router auch Gateway genannt. Gerade wegen seiner Gateway-Funktion, LAN mit WAN (Wide Area Network, wie das Internet in Abgrenzung zum LAN auch nennt) zu verbinden, ist im Router auch die Sicherheits- Hardware und -Software implementiert, die das LAN vor unberechtigten Zugriffen aus dem WAN schützen soll. Diese Sicherheits- und Schutzfunktion nennt man allgemein Firewall. Da Router sich mittlerweile im Preis kaum noch von Switches unterscheiden, sind sie, vor allem auch wegen ihrer Firewall-Funktion, im Home-Network die empfohlene Verbindungskomponente.

Planung des Netzwerks

In einem Firmennetzwerk lautet eine der Grundregeln, sich vor der Installation einige grundlegende Gedanken zur Planung zu machen. Im häuslichen Netzwerk muss dies zwar längst nicht so professionell und ausführlich geschehen, dennoch sollte man sich auch hier planmäßig vorgehen. Einige Punkte, die es zu bedenken gilt::

1. Ist meine Hardware für ein Netzwerk geeignet, wie ich es plane? Sind CPU und Hauptspeicher vielleicht schon jetzt am Rande Ihrer Leistungskraft? Sprich: Sollte gleich ein neuer Rechner her? Ist die Festplatte groß genug?
2. Betriebssystem: Ist das neueste Betriebssystem installiert. Mit neuesten Service-Packs? Harmonieren alle Komponenten mit den neuesten Service-Packs? Im Zweifel beim Hersteller nachfragen! Oft ist es besser ein oder 2 Stufen unter den aktuellen Service-Pack-Levels zu fahren damit alle Komponenten kompatibel zueinander sind.
3. Wie sehen die Rahmenbedingungen aus? Möchte ich nur einen PC mit meinem Netzwerk-AV-Receiver verbinden (Peer-to-Peer) oder möchte ich z.B. den Netzwerk-Receiver in ein bereits bestehendes oder geplantes Hausnetzwerk einbinden (Stern-Topologie)?
4. Wieviele und welche PC-Komponenten und AV-Komponenten möchte ich ins Netzwerk einbinden? Nach oben gibt es praktisch keine Grenze. So ist es z.B. durchaus möglich, zwei oder drei PCs und drei oder netzwerkfähige AV-Komponenten in unterschiedlichen Räumen miteinander zu vernetzen.
5. Über welches Medium soll die Verbindung Einbindung aufgebaut werden? "Drahtlos" oder kabelgebunden?
6. Wenn "drahtlos" - also über Funk oder über das Stromkabelnetz - habe ich mich ausreichend über die gesundheitlichen Risiken informiert?

Bedenkt man den Installationsaufwand und die bekanntermaßen kurze Halbwertzeit von Computer-Hardware, so empfiehlt es sich, gleich einen Rechner neueren Datums als Server zu verwenden. Man erspart sich erfahrungsgemäß allein damit eine Menge potentiellen Ärger. Die Faustregel lautet, ein möglichst aktuelles Betriebssystem, wie z.B. Windows XP Home oder Windows XP Professional oder auch (noch) Windows 2000 Professional zu verwenden. Allerdings kann der Schuss auch nach hinten losgehen, wenn irgendwelche Software-Programme vom alten Rechner übernommen werden sollen, deren Release vor dem des neueren Betriebssystems datiert. Diese älteren Programme laufen dann oft entweder gar nicht mehr oder bringen den Rechner regelmäßig zum Absturz. Dann heißt es entweder die Anwendungs-Software in der neuesten Auflage nachkaufen (Teuer!) oder man hätte rückblickend vielleicht doch besser das ältere (und vielleicht auch ohnehin stabilere) Betriebssystem installiert (Ärgerlich!). Der Klassiker wäre: Man möchte sich ein kleines Netzwerk mit einem Netzwerk-AV-Receiver aufbauen, installiert deswegen das neueste Betriebsystem und stellt dann fest, dass der Rechner für dieses Betriebsystem zu langsam ist. Nach Neukauf eines Rechners will man dann die "alte" Anwendungssoftware installieren. Läuft nicht mehr! D.h. man muss auch diese neu kaufen. Dann war das ganze ein ungeplant teures und damit ärgerliches "Vergnügen", das man mit etwas mehr Planung vielleicht hätte vermeiden können.

Beginnen wir mit der sogenannten Netzwerktopologie. Zunächst die kabelgebundenen Systeme:

"Peer-to-Peer" ist die einfachste Möglichkeit, ein Netzwerk aufzubauen: Netzwerkkarten werden über ein Ethernet-Crossover-Kabel miteinander verbunden. Mit diesem kann man zwei PCs oder aber den PC und den Netzwerk-AV-Receiver direkt miteinander verbinden. Die Verbindung ist vergleichbar mit dem Anschluss einer Digitalkamera via USB-Verbindung an den USB-Port des PCs. Wichtig ist, nicht blind zu irgendeinem Netzwerkkabel - Patchkabel genannt - zu greifen, denn ausschließlich die kreuzverschalteten Crossover-Kabel - z.B. ein Hama CAT5 Patch-Kabel Ctross-Over (3,0 m) - sind für diesen Direktanschluss geeignet. Die Stecker sind dabei die gleichen RJ-45-Stecker wie beim Standard-LAN-Kabel. Weil die Verbindung direkt ist, spricht man von "Peer-to-Peer" oder "Piont-to-Point" wenn zwei Komponenten durch ein Crossover-Kabel miteinander zusammengeschlossen werden.

Einsatz eines Hubs: Wer mehrere Komponenten in einem Netzwerk betreiben möchte, beispielsweise drei Rechner und zwei Laptops, kann dazu einen Hub einsetzen. Genau wie ein USB-Hub hat auch der Netzwerk-Hub die Aufgabe, die Daten, die er von einem PC empfängt, an die anderen Systemkomponenten im Netzwerk weiterzuleiten, quasi als "Verteiler". Ein Hub sehr einfach aufgebaut und verfügt über keinerlei Eingriffsmöglichkeiten in Bezug auf die ihm zur Verfügung gestellten Datenpakete. So ist der Hub z.B. nicht in der Lage, zu differenzieren und die Daten beispielsweise nur einer Komponente zur Verfügung zu stellen - er prüft also nicht die Zieladresse, sondern leitet die Daten undifferenziert an alle Komponenten des Netzwerks weiter, was den Hub schnell zur Geschwindigkeitsbremse im Netzwerk machen kann. Ein Hub wird mit "normalen" LAN-Kabeln (Patch-Kabeln )- z.B. einem Oehlbach LAN 300 (3,0m) - angeschlossen.

Einsatz eines Switchs: Ein Switch arbeitet erheblich intelligenter als ein Hub. In Aufbau und Funktion steht er ähnlich, wie der Hub im Zentrum eines Netzwerks. Im Unterschied zum Hub kann der Switch jedoch unterscheiden, welche Daten wohin gesendet werden sollen. So kann er bestimmte Daten nur an einige, ausgewählte Netzwerkteilnehmer weiterleiten. Einem Switch kann man also "sagen", in welche "Unternetze" die Datenpakete geliefert werden sollen. Dies erhöht vor allem die Geschwindigkeit im Netz, da der Switch die Zieladresse der angelieferten Datenpakete überprüft und die Daten nur zu den Rechnern weiterleitet, auf denen sie gebraucht werden. Dieses intelligente "Routing" erhöht die Geschwindigkeit. Auch ein Switch wird mit "normalen" LAN-Kabeln (Patch-Kabeln) angeschlossen.

Einsatz eines Routers: Ein Router hat die Funktion eines Switches und stellt darüberhinaus auch noch eine Verbindung zu einem anderen Netzwerk dar, in der Praxis wird dies das Internet sein. So können alle Teilnehmer des Netzes nicht nr untereinander kommunizieren, sondern auch gleichzeitig auf das Internet zugreifen. Darüber hinaus sind in einem guten Router auch Sicherheits-Hardware und -Software implementiert, die die Netzteilnehmer vor unberechtigten Zugriffen anderer Netzteilnehmer schützen, die sogenannte Firewall.

Netze lassen sich kabelgebunden oder "drahtlos", d.h. wireless betreiben. In der Praxis sind heute zwei Wireless-Systeme von Bedeutung:
 

Die "drahtlose" Verbindung der Komponenten - auch Wireless LAN oder WLAN genannt - ist im Gegensatz zur kabelgebundenen, klassischen Verbindung auf den ersten Blick ein feine Sache. Kein Kabelsalat an den Geräten und kein Kabelverlegen im Haus! Doch gilt es die gesundheitlichen Risiken zu bedenken. So manche ernstzunehmenden Kritiker und Umwelt-Physiker warnen vor der pulsenden Gigaherz-Strahlung (Ein Frequenzbereich, den Microwellenherde, Radar und Mobilfunk nutzen) im häuslichen Umfeld. Besonders wird hier immer wieder die Ecolog-Studie zitiert. Befürworter der W-LAN-Funknetzwerke argumentieren hingegen, dass diese zwar in einem grundsätzlich gesundheitsschädlichen Frequenzbereich arbeiten (die schädlichen Auswirkungen von Microwelle und militärischem Radar sind z.B. unbestritten), dass deren Sendeleistung mit etwa 0,1 Watt (Zum Vergleich: Mobiltelefone senden mit 2 Watt.) zu niedrig sei, um gesundheitsschädigend zu wirken, zumal sich diese Sendeleistung durch Frequenzspreizung (DSSS Direct Sequency Spread Spectrum) auf eine größere Bandbreite verteilt wird. Wie dem auch sei: Gerade wenn man im beruflichen Umfeld ohnehin unvermeidbar diesen negativen Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, sollte man sich in der Freizeit ein strahlungstechnisch "ruhigeres" Umfeld gönnen. Immerhin, wenn alle Komponenten bei Nichtgebrauch konsequent abgeschaltet werden (Strom "aus"!), dann sind die schädlichen Einflüsse nur dann da, wenn mit der Anlage gearbeitet wird. Übrigens wird mitunter die Meinung vertreten, dass die Wireless-Variante die mittels Adaptern über das Stromkabelnetz des Hauses funktioniert (Powerline) noch weitaus gesundheitsschädlicher sein soll als die Funk-Variante. Unser Tipp: Informieren Sie sich umfassend, (z.B. auf Seiten, wie www.ohne-elektrosmog-wohnen.de) bevor Sie teure Hardware anschaffen und dann vielleicht erst später von konkreten Gesundheitsrisiken erfahren. Wer neu baut, oder einen Umbau plant, der sollte jeden Raum konsequent mit CAT5-Kabeln (RJ-45) verbinden. dann ist man später maximal flexibel und sollte dann auch auf Kabelverbindungen einschwenken.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Abhörsicherheit. Tests haben ergeben, dass in Deutschland eine überwiegende Mehrheit gerade der privaten WLANs absolut keinen Schutz gegenüber Abhören von außen boten. Man mag zwar zunächst denken, wen interessieren meine Musik-Files oder meine Urlaubsbilder? Doch ehe man sich's versieht macht man dann auch mal Banküberweisungen über den PC - und schon funkt ein ebenfalls über Funk-Netz eingepflanzter Trojaner sensible Daten an den Laptop eines in der Nähe im Auto sitzenden Hackers. Und das ist kein Witz, sondern höchst real. Es soll bereits spezialisierte Hacker geben, die mit Scannern durch Wohngegenden fahren, um Funknetze (WLANs) aufzuspüren und dann anzuzapfen. Unser Tipp: Setzen Sie auf jeden Fall eine gute Firewall mit der jeweils neuesten Sicherheitssoftware ein! Auch wenn's Geld kostet.

Eine besonders intelligente und multifunktionale Einrichtung ist der oben schon erwähnte Router:

Ein Router hat die Funktion einer Schaltzentrale zwischen verschiedenen Netzwerkkomponenten und dient zusätzlich der "Mittler" zwischen verschiedenen Netzwerk-Technologien. So verbindet verbindet der Router z.B. das heimische LAN mit dem Internet, das im Unterschied zum LAN auch WAN (Wide Area Network) benannt wird. Durch das Aufkommen hochgeschwindigkeitsfähiger Breitbandverbindungen (DSL) hat der Router in letzter Zeit eine besondere Bedeutung gewonnen. Sein Job ist es zum einen, Daten aus einem LAN in ein öffentliches Netzwerk mit anderer Technologie weiterzuleiten - und zwar auf schnellstmögliche und effizienteste Weise. Zum zweiten ist in einem guten Router eine Firewall implementiert. Dieses hochkomplexe Gebilde aus Hardware und systemnaher Software sorgt dafür, dass keine unerwünschten Teilnehmer aus dem öffentlichen Netzwerk in das LAN einbrechen und dort ihr Unwesen treiben. Allein durch diese Funktion macht sich die Anschaffung eines guten Routers schon bezahlt. Weltmarktführer in Sachen Router und ein Hersteller, der über die sicherste Firewall-Technologie verfügt ist der US-Hersteller Cisco. Für Home Networks kommen allerdings eher Firmen wie Netgear und D-Link in Frage, da sie eher auf preisgünstige Massenprodukte spezialisiert sind.

WLAN - Technische Grundlagen

Weil Home-Entertainment und Netzwerk sehr oft im Zusammenhang mit drahtloser Verkabelung gesehen wird, befassen wir uns im Folgenden etwas konkreter mit der Technik des Wireless LAN, kurz WLAN. Ein WLAN ist ein drahtloses Netzwerk, das Funkwellen als Übertragungsmedium nutzt. Ein WLAN kann zwischen verschiedenen PCs oder Notebooks  und anderen Netzwerkkomponenten wie Druckern oder AV-Receivern mit Netzwerkfunktion aufgebaut werden kann. Dabei werden mittlerweile Reichweiten von bis zu 500 Metern (Im Freien!) und Übertragungsraten von bis zu 108 Mbit/s (unter optimalen Bedingungen) erreicht. Realistisch sind in heutigen Wohnumgebungen (mit Stahlbetondecken) etwa 20-30 Meter Entfernung. Die Übertragungsfrequenzen liegen meist im Bereich von 2,4 GHz (genau: 2,4 bis 2,483 GHz). Für die Datenübertragung via Wireless LAN hat sich ein Standard etabliert: IEEE 802.11. Darin ist u.a. festgelegt, wie konkret die drahtlose Datenübertragung funktionieren soll. Produkte, die zu 100% dem IEEE-Standard entsprechen, sind herstellerübergreifend kompatibel. Der IEEE 802.11 Standard gliedert sich in folgende "Unterstandards" auf: IEEE 802.11b (Frequenzbereich 2,4 GHz, Übertragungsrate 11 Mbit/s), IEEE 802.11g (Frequenzbereich 2,4 GHz, Übertragungsrate 54 Mbit/s) = heutiger Defacto-Standard und der im 5 GHz-Frequenzband arbeitende IEEE 802.11a/h Standard, der allerdings nicht zum IEEE 802.11b-Standard kompatibel ist und in der Praxis noch keine Bedeutung gewonnen hat. Die oft genannte Transferrate von 108 Mbit/s "SuperG" (bzw. 22 Mbit/s "IEEE 802.11b+" im b-Standard) basiert nicht auf einem Standard sondern auf herstellerspezifischen Erweiterungen, die meist nur dann richtig funktionieren, wenn Sender und Empfänger von einem Hersteller stammen.

Geschwindigkeit: Die tatsächlich erreichte Datenrate weicht im Praxisbetrieb fast immer von der nominellen Datenrate ab. Durch Protokoll-Overhead, unvermeidliche Funklöcher, Reflexionen, Einstreuungen, Interferenzen und andere Störungen liegt die tatsächliche Datenrate (Nette-Datenrate) bei etwa 50% der theoretisch möglichen Brutto-Datenrate. Hinzu kommt, dass bei zunehmender Entfernung die Verbindung nicht gleich abreißt, sondern durch Einsetzen der Fehlerkorrekturprogramme erstmal langsamer wird (in mehreren Stufen, "Fallback-Raten" geht die Verbindung auf niedrigere Datentransferraten herunter). So wird man bei einem IEEE 802.11b-Netzwerk nur mit etwa 5-6 Mbit/s rechnen können, was für eine die Übertragung von originären DVD-Daten in Echtzeit (etwa 10 Mbit/s würde man dazu benötigen) absolut nicht ausreicht, wohl aber wenn die DVD via DivX konvertiert wurde (dann werden etwa 4 Mbit/s benötigt). Zum Vergleich andere Übertragungsraten: MPEG-2, DVB-S-konform: 3 bis 4 MBit/s, MPEG-2, SVCD-konform: 2,35 bis 2,8 MBit/s, Dolby Digital-Datenstrom: 0,5 Mbit/s, DTS-Datenstrom: 1,5 MBit/s, Audio-CD: 1,41 MBit/s, MP3: 128 bis (max.) 320 kBit/s, WAV: 1.526 kBit/s, Ogg Vorbis: max 300 kBit/s.

Wi-Fi: Da meistens nicht alle Netzwerk-Komponenten vom gleichen Hersteller stammen sorgt eine Organisation, die Wireless Ethernet Compatiblity Alliance, kurz WECA (www.wirelessethernet.org) für Ordnung und Kompatibiltät. Die WECA ist eine Arbeitsgruppe von Herstellern, die für kompatible Geräte das Wi-Fi-Siegel (Wireless Fidelity) vergeben. Es kann also nichts schaden, beim Kauf von Wireless-Komponenten auf das Wi-Fi-Siegel zu achten.

Verschlüsselung: Potentiell kann sich jeder im Empfangsbereich eine WLANs befindliche Außenstehende mit entsprechender Hard- und Software in das WLAN einwählen - mit verheerenden Folgen. deshalb müssen WLANs durch hochentwickelte Verschlüsselungstechniken geschützt werden. Der bisherige WLAN-Verschlüsselungsstandard heißt WEP (Wired Equivalent Privacy), wird aber seinem Namen bei weitem nicht mehr gerecht. Laut PC Professionell (WLAN & DSL-Praxis 01/2005, S. 76) hat WEP erhebliche Schwächen und es kursieren zahlreiche Cracker-Tools für WEP im Internet, so dass WEP nur noch eine eingeschränkte Sicherheit bieten kann. Der neue Industrie-Standard heißt WPA (Wi-Fi Protected Access) von dem im o.g. PC Professionell Special (S. 78) zu lesen ist: "... mit WPA hat die WLAN-Industrie beim zweiten Versuch einen bislang nicht zu knackenden Standard geschaffen." WPA ist abwärtskompatibel zu WEP, daher können durch Treiber- und Firmware-Updates bestehende Access-Points und WLAN-Karten auf WPA-Fähigkeit aufgerüstet werden.

Wie ist ein WLAN aufgebaut und welche Komponenten werden benötigt? Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Daten "drahtlos" zu übertragen. Will man auch gleich "wireless" ins Internet, so sollte man sich einen Wireless-Router mit integriertem DSL- bzw. ADSL-Modem zulegen. Dieser dient im internen Netzwerk als Schaltzentrale und stellt extern den sicheren Zugang zum Internet her. Beispiel eines solchen Routers: Netgear DG834GTB. Über den Router können problemlos mehrere drahtlos verbundene Rechner parallel aufs Internet zugreifen (siehe Abb. oben). Unbedingt beachten sollte man, dass die Router-Betriebssoftware auf dem jeweils neuesten Sicherheitsstand ist (s.o. WEP und WPA). D.h. die sogenannte Firewall des Routers muss perfekt funktionieren. Nur dann ist das WLAN über das "Einfallstor" Router effizient gegen illegale oder unerwünschte externe Zugriffe abgesichert. Ansonsten wäre es Fremden problemlos möglich, sich in Ihr Hausnetzwerk einzuloggen. Das kann sogar rein zufällig passieren, wenn der Eindringling z.B. in der Nähe wohnt oder sich mit einem Mobilen Computer in der Nähe Ihrer Wohnung aufhält und dort auch einen Wireless-Computer betreibt. Daher ist es ratsam, eine zwingende Routine einzurichten, die erfordert, dass jede einzelne Netzwerk-Komponente separat am Router angemeldet sein muss. Dann ist es zwar z.B. für Ihre Gäste nicht ohne entsprechende Anmeldung möglich, mit dem mitgebrachten Notebook über Ihr Netzwerk ins Internet zu gehen, dafür aber ist die Sicherheit weitaus höher: Nur die WLAN-Stationen, die der Router "kennt", können Zugriff auf Ihr Netzwerk erhalten. Sehen Sie hier einige ausgewählte Frequenzen des elektromagnetischen Spektrums, Standards und Nutzung:

Elektromagnetisches Spektrum, Nutzung, Standards	Wellenlänge (ca.)	Frequenz (ca.)
Kurzwelle (Radio)	10 bis 100 m	3 - 30 MHz
Ultrakurzwelle (Radio)	1 - 10 m	87,5 - 108 MHz
Mikrowellenherde, Radar	10 cm - 1 m	300 - 3.000 MHz
D-Netz-Handy	31,2 - 33,7 cm	890 - 960 MHz
E-Netz-Handy	15,9 - 17,5 cm	1.710 - 1.880 MHz
DECT-Mobiltelefone	16 - 16,5 cm	1, 8 bis 1,9 GHz
UMTS-Mobiltelefone (Handy)	15 - 16,5 cm	1,97 - 2,2 GHz
Bluetooth	0,1 - 1 mm	2,4 bis 2,483 GHz
WLAN, (IEEE 802.11b/g)	0,1 - 1 mm	2,4 bis 2,483 GHz
WLAN, (IEEE 802.11a)	0,1 - 1 mm	5,140 - 5,725 GHz
Infrarotlicht (nahes bis fernes, NIR bis FIR)	720 nm - 0,1 mm	3 THz (10¹²) - 6 GHz
Sichtbares Licht	380 - 720 nm	3 - 8 THz
Quelle: Voss, Dr. Andreas, PC & Internet Lexikon 2004, Data Becker, ISBN3-8158-2331-5

Besonders komfortabel sind modere Notebooks die bereits über ein fest eingebautes Wireless-Modul verfügen. In diesem Fall benötigt man keine externe Karte oder ein anderes externes Gerät, um sich in ein WLAN einzuklinken. Fehlt diese Wireless-Funktion, so ist dies auch kein Problem - dann kauft man einfach eine entsprechende PCMCIA-Karte für sein Notebook.
 

Drahtlos und sehr praktisch: Moderne Notebooks - oben im Bild unser Test-Norebook JVC-Subnote MP-XV841 (2.199 EUR) - verfügen gleich über eine eingebaute interne Wireless-Funktion. Externe Karten sind dann nicht erforderlich, um "wireless" zu gehen.  Sehen Sie hier, wie eine solche Karte aussehen kann:
 

Wenn bisher der Eindruck entstanden sein sollte, dass das alles nur an einem Laptop funktioniert, dann zeigen wir hier Lösungen für den "normalen" Desktop-PC:

Nachdem wir nun wissen, wie Notebooks oder Desktop-PCs in ein Funk-LAN eingebunden werden stellt sich die Frage, wie dies mit einem netzwerkfähigen AV-Receiver oder DVD-Player geschehen soll. Die Ethernet-Buchse an der Geräterückseite ist ja nur für den Anschluss eines Netzwerkkabels gedacht und eignet sich zunächst nur ein kabelgebundenes Netzwerk. Ein eingebauter Wireless-Adapter ist bei den bisher am Markt befindlichen Geräten (noch) nicht vorhanden. Was also tun, wenn man seine AV-Netzwerkkomponente drahtlos einbinden möchte? Als Lösung bietet sich zunächst einmal ein sogenannter Access-Point, auch kurz AP, "Ethernet zu Wireless Konverter", Basisstation oder nicht ganz korrekt "Bridge" genannt - an. Diese Module müssen zunächst so ins Home-Network eingebunden werden, dass Router und Access-Point sich "verstehen". Setzt man Router und Access-Point vom gleichen Hersteller ein, so gibt es i.d.R. keine Verständigungsprobleme. Andernfalls kann es schon mal vorkommen, dass Access-Point und Router nicht miteinander kommunizieren. In diesem Fall hilft nur ein Testen und Probieren.

dLAN / PowerLine / HomePlug - Technische Grundlagen

Wer das Verlegen von Kabeln in seinem Wohnbereich vermeiden möchte, der hat alternativ zu WLAN auch die Möglichkeit, das verhandene 230-Volt-Stromkabelnetz in seinem Haus oder seiner Wohnung für seine Netzwerk-Verbindungen zu nutzen. Für diese Technik sind im Wesentlichen drei Fachbegriffe geläufig: dLAN (direct Local Area Network), PowerLine Network, und HomePlug (siehe auch: www.homeplug.org). Ein Stromkabel-Netzwerk ist einfach zu installieren und bietet von vorneherein eine höhere Abhörsicherheit als WLAN. Zum einen wird auch hier eine Verschlüsselung eingesetzt (Werkseinstellung nach Inbetriebnahme ändern!) und zum anderen wird der Datentransfer am Stromzählerkasten der Wohneinheit so stark gedämpft, dass er dort (normalerweise) endet. Einbrüche in eine Stromkabelnetzwerk wären laut Herstellerangaben so aufwändig, dass damit unter Normalbedingungen nicht zu rechnen ist. Von den im HomePlug-Standard genannten 14 MBit/s Bruttodatenrate bleiben in der Praxis rund 5 MBit/s netto übrig. Für MPEG-2-Datenströme ist das bereits etwas knapp (Laut C't 25/2003 S. 112), für SVCD jedoch voll ausreichend. Auch mit der Entfernung von 200 Metern im Stromkabelnetz (Devolo MicroLink dLAN Ethernet) dürfte man in der Praxis keine Probleme bekommen.

Die Stand heute (Anfang 2005) noch vorhandene Beschränkung der Bandbreite bei 14 Mbit/s des HomePlug 1.0 Standards (die sich zudem auch noch alle Stationen teilen müssen, die das Stromkabelnetz als "Backbone" nutzen) wird laut Pressemitteilungen der HomePlug^® Powerline Alliance schon bald der Vergangenheit angehören. Die Spezifikationen des HomePlugAV Standards sind bereits verabschiedet und wir rechnen bereits in der ersten Jahreshälfte 2005 mit den ersten marktfähigen Produkten. Neben zahlreichen Verbesserungen - die Rede ist u.a. von weiterentwickelten Störfrequenzfiltern, nochmals verbessertem Plug-and-Play und von QoS-Unterstützung - wird HomePlugAV mit bis zu 200 Mbit/s aufwarten und mit dieser Bandbreite problemlos auch HDTV-Signale im Haus transportieren können - bei voller Abwärtskompatibiltät zum heutigen HomePlug 1.0 Standard. Wenn HomePlugAV Wirklichkeit wird, dann könnte sich dLAN bzw. PowerLine zum Vernetzungsstandard für Home Networks entwickeln.

Bei einem dLAN auf HomePlug-Basis werden die zu übertragenden Daten in einem Frequenzband 4,3 bis 20,9 MHz auf die Stromleitungen aufmoduliert. Dabei wird nach Angaben der Hersteller nur ein "sehr kleiner Teil" derSignalleistung an die Umgebung abgegeben. Die niedrige Sendeleistung (max. 3 Watt) und die geringen Distanzen (bis 200 m Stromnetzstrecke) sorgen ebenfalls für geringe Abstrahlung. Den theoretischen Werten nach zu urteilen dürfte also dLAN bzw. HomePlug weniger gesundheitliche Risiken mit sich bringen als WLAN. Man muss jedoch feststellen, dass bereits die Strahlungswirkung normaler häuslicher Netzsteckdosen unter Baubiologen höchst kritisch beurteilt wird. Wie sich deren Antennen- und Strahlungswirkung verändert, wenn zusätzlich HF-Signale im Kurzwellen-Frequenzband in die Stromleitungen im Haus eingespeist werden, ist nach unserem Kenntnisstand bisher nicht untersucht worden. Wenn einer unserer Leser dazu Infos hat, sind für für Hinweise via E-Mail dankbar.

Nicht zu verwechseln ist das dLAN-PowerLine oder HomePlug mit dem Powerline-Projekt (Powerline Communications, PLC), das 2001 aufkam und mit dem öffentliche Stromversorger (Ascom und RWE) das Internet via Stromversorgung in die Haushalte führen wollten. Dieses Projekt wurde zwischenzeitlich als gescheitert eingestellt.

Home-Network Produkte

In der Prodktgruppe Home-Network finden Sie eine Auswahl von Produkten, die Sie zum Aufbau Ihres Netzwerkes benötigen:

• Als Streaming-Clients geeignete Netzwerk-AV-Receiver
• Netzwerk-DVD-Player als Streaming-Clients
• Router und Switches
• Netzwerkkarten und LAN-Adapter
• PowerLine- / HomePlug- / dLAN-Adapter Netzwerkverbindung über das Stromkabelnetz im Haus
• WLAN- (Wireless-) Produkte (Access-Points, Funk-Router, WLAN-Karten etc.)
• Netzwerkkabel: RJ45 Ethernet- / LAN-Kabel