Jugend forscht: WLAN

Als besondere Lernleistung im Rahmen des Abiturs haben Michael Thiel und ich uns für den Wettbewerb Jugend forscht angemeldet. Bei der ersten Runde in Münster haben wir den ersten Platz im Bereich Mathematik/Informatik zuerkannt bekommen. Mittlerweile ist auch die Landesrunde geschafft - dort gab uns die Jury gleich zwei Preise: einmal den Sonderpreis für die beste interdisziplinäre Arbeit und den "Preis für eine Arbeit zum Thema Mobilfunk - Anwendungen und Auswirkungen mobiler Kommunikation". Auf Bundesebene wurde uns der VDE-Sonderpreis zuerkannt. Für die erste Teilnahme bei Jugend forscht ein gutes Ergebnis ;).

Kurzfassung

Die EU hat in ihrem 7. Forschungsrahmenprogramm im Sektor ICT (Information and Communications Technology) angeregt, nach Wegen zu suchen, die u.a. dazu beitragen, die bestehenden Funknetzwerke zu optimieren. Vor diesem Hintergrund haben wir folgende Projektidee entwickelt: es gilt zu zeigen, dass eine Antenne für Computernetzwerke konstruierbar ist, die sich (semi-)automatisch auf die bestmögliche Empfangsposition ausrichtet. Damit wären Funknetzwerke mit einer Reichweite von mehreren hundert Metern bis hin zu wenigen Kilometern denkbar. Solche beweglichen Antennen sind ein Novum und auf dem Endverbrauchermarkt nach unserer Recherche bisher nicht bekannt. Die herkömmlichen Funknetzwerke besitzen neben ihren Vorteilen u.a. zwei Nachteile:

  • geringe Reichweite
  • potentielle Kanalüberlagerung

Wir haben ein Verfahren entwickelt, durch Einsatz einer speziellen Richtantenne beide Nachteile zu vermeiden. Damit ist auch die automatische Nachverfolgung eines sich bewegenden Funknetzwerkes möglich.

Vorgehensweise

Unterstützt durch die Kreissparkasse und die beiden Gymnasien in Steinfurt haben wir zunächst in mehreren Schritten eine geeignete Antenne entwickelt die als Richtantenne computergesteuert horizontale und vertikale Bewegungen ausführt. Diese Antenne erlaubt neben der herkömmlichen Sende- und Empfangsfunktion die Ortung der Funknetzwerke -- ohne benachbarte Netze zu stören. Hierzu wurde eine eigene Mechanik und im zweiten Teil unter Benutzung frei verfügbarer Programmteile eine spezielle Steuerungssoftware entwickelt.

Ergebnisse

Nach mehreren aufeinander aufbauenden Messungen stand fest: während man bei herkömmlichen Antennen unter vergleichbaren Bedingungen eine Reichweite von maximal 200m erfasst, ist bei dem von uns entwickelten Verfahren ein Signalaustausch bei einer gleichbleibenden Sendeleistung von nur 100mW über mindestens 20km bei schlechten und über knapp 60km bei guten Bedingungen möglich. Der Endverbraucher kann die Antenne mit dem Computer ohne Fachwissen steuern.

Diskussion

Bereits in der jetzigen Form erlaubt der Prototyp Einsatzmöglichkeiten im privaten Bereich - etwa als Relay, um Internetverbindungen in Gebieten zu ermöglichen, in denen das Verlegen von Kabeln unrentabel wäre. Einsatzmöglichkeiten beständen auch im öffentlichen Bereich, sofern im Rahmen von Ermittlungsarbeiten - etwa im Zuge der Terrorismusbekämpfung -- Funknetzwerke exakt gepeilt oder über große Distanzen analysiert werden sollen.

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