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Empfehlungen für Schulen, die noch kein WLAN betreiben

Empfehlungen und Vorsorgemaßnahmen
In dem Fall, wo die Einrichtung eines Kommunikationsnetzes geplant ist, sollte folgende nach Priorität geordnete Reihenfolge geprüft werden:

1. Ist es möglich, eine Kabellösung (Ideallösung, da höchste Qualität) zu realisieren? Einige Bundesländer, z.B. NRW, haben alle Schulen bereits mit einem sehr leistungsfähigen, kabelgebundenen Breitband-Zu-gangsnetz (BK) ausgestattet. Darauf könnte sehr gut ein kabelgebundenes Netzwerk durch Verlängerung der Leitungen (z.B. mit Hilfe von POF, vgl. S. 12/13 im Diagnose-Funk Ratgeber) in jeden Klassenraum aufgebaut werden. Vorteile: hohe Leistungsfähigkeit, einfache, geringe Wartung, geringerer Energieverbrauch, alle Dienste werden umfasst, nicht anfällig für Störungen aus Nachbarnetzen und relativ abhörsicher.

2. Ist es möglich, mit der Einrichtung eines WLAN zu warten, bis die VLC-Technik verfügbar ist? VLC = Visible Light Communication, d.h. die Daten werden bei dieser Technik nicht über funkbasiertes WLAN, sondern über hochfrequent flimmerndes LED-Licht handelsüblicher LED-Lampen, die eine sehr geringe Pulsung und ein gleichmäßiges flimmerfreies Licht erzeugen, (z.B. PURE-Z, http://bio-licht.org und http://t1p.de/12jh) empfangen und gesendet (vgl. Abschnitt 4.1). Die VLC-Technik wird derzeit erprobt und ist wahrscheinlich in naher Zukunft verfügbar. Es lohnt sich, zu warten, bis die Erprobung abgeschlossen ist: Bei Nutzung der VLC-Technik werden gesundheitliche Risiken des heutigen WLAN aller Voraussicht nach vermieden, zumindest ist eine Reduzierung der Risiken durch WLAN-Strahlung wahrscheinlich. Sobald die VLC-Technik verfügbar ist, empfehlen wir die Einrichtung eines Kleinstzellennetzes mit Hilfe entsprechend ausgerüsteter LED-Lampen und optischer Sender / Sensoren an den Endgeräten (vgl. Abschnitt 4.2).

3. Wenn ein Abwarten nicht möglich/erwünscht ist, sollte ein risikoarmes Kommunikationsnetz am besten durch ein Netz von Kleinstzellen eingerichtet werden, deren Reichweite auf ein Klassenzimmer begrenzt ist und die nur nach Bedarf eingeschaltet werden. Als akzeptable Lösung werden WLAN-Router / Access-Points oder Femtozellen empfohlen, deren maximale Sendeleistung a) auf ein Minimum (< 1mW) begrenzt werden kann oder deren Sendeleistung sich b) dynamisch an den Bedarf anpasst.

Da die Strahlung der Endgeräte den größten Teil der Bestrahlung der Schüler ausmacht, darf diese Infrastruktur nur mit solchen Endgeräten (Laptops, Notebooks) genutzt werden, deren Strahlungsleistung begrenzt werden kann (meist in % gestuft, einstellbar im Betriebssystem). Endgeräte, deren Sendeleistung weder manuell noch automatisch regelbar ist, sind unbedingt zu vermeiden.

In solch einem Kleinstzellennetzwerk werden auch die Risiken eines WLAN großer Reichweite, über das problematische Inhalte zwischen den Schülern ausgetauscht werden können (Täuschung bei Prüfungen, Mobbing, Verbreitung von Materialien, die für Jugendliche ungeeignet sind) und bei dem der Datenschutz nicht gewährleistet ist, von vorneherein reduziert.

Empfehlungen zur Risikominimierung im Einzelnen

Das bei 60 GHz arbeitende WLAN nach IEEE 802.11ad10 mit dynamischer Sendeleistungsregelung stellt hierbei den derzeit neuesten Standard mit folgenden Vorteilen dar: Die Trägerfrequenz von 60 GHz kann Wände kaum durchdringen, so dass bei entsprechender Reduktion der Maximalleistung die Strahlung auf einen Klassenraum beschränkt bleibt und die Bestrahlung von Nachbarräumen bzw. Nachbarwohnungen vermieden wird. Der schnelle WLAN-Standard 802.11ad, auch WiGig und Gigabit-WLAN genannt, wird sich wohl im Laufe des Jahres 2015 weiter durchsetzen.

Der WLAN-Standard 802.11ad ist nicht abwärtskompatibel und es werden wohl erst im Laufe des Jahres 2015 mobile Endgeräte und Sticks in den Handel kommen, die den Standard 802.11ad unterstützen und/oder eine Sendeleistungsregelung besitzen, die die Strahlung auf das für die Kommunikation erforderliche Minimum reduziert.

Die Fähigkeit von WLAN-Geräten, ihre Sendeleistung reduzieren zu können, wird mit Transmit Power Control (TPC) bezeichnet. Hierzu gehören die WLAN-Standards 802.11h, 802.11n (ab 5 GHz), 802.11ac und 802.11ad.

Achtung: Eine Leistungsregelung ist erst bei Geräten ab 5 GHz vorgeschrieben, wird aber bei dem heute überwiegend genutzten Frequenzband im 2,4 GHz-Bereich leider nicht aktiviert. Solange dies der Fall ist, sollten mobile Endgeräte bei ihrer Nutzung so weit wie möglich vom Körper entfernt gehalten werden.

Eine Übersicht über die technischen Daten verschiedener WLAN-Standards nach IEEE 802.11 zeigt die Tabelle auf Seite 17 im Diagnose-Funk Ratgeber.

In der Praxis werden in der Regel nur die Datenraten erreicht, die die Tabelle unter den Netto-Werten angibt. Seit Oktober 2009 wird der WLAN-Standard IEEE 802.11n verbreitet, der bei gleichen Entfernungen – durch Verbreiterung der Übertragungskanäle von 20 MHz auf
40 MHz und den Einsatz von bis zu vier Antennen – deutlich höhere Datenraten als die älteren Standards ermöglicht. Je nach Produkt ist eine Reduzierung der Reichweite durch Begrenzung der gesamten Sendeleistung auf ein Niveau von ca. 1 mW möglich. Dies bedeutet, dass die Sendeleistung eines Access-Points auf die „Aus-leuchtung“ eines Raumes begrenzt werden kann, so dass nur darin befindliche und eingeloggte Mobilgeräte versorgt werden. Bei voller Leistung (200 mW im 5 GHz - Bereich) werden allerdings Nachbarräume und -wohnungen ggf. stärker als bei den älteren Standards bestrahlt. Bei Nichtbenutzung sollen die Geräte trotz Regelung abgeschaltet werden.

Der WLAN-Standard 802.11 wird ständig weiterentwickelt11. Neuere WLAN-Standards haben
2 Buchstaben hinter der Norm 802.11: z.B. verspricht der WLAN-Standard 802.11ac eine Übertragungsrate von 1.300 Mbit/s, in der Realität werden auch hier die Durchschnittswerte nur zwischen 350 und 400 Mbit/s liegen. Als Nachteil der höheren Übertragungsraten muss in Kauf genommen werden, dass die neueren Standards nicht mehr mit allen älteren Standards abwärtskompatibel sind. Ein Vorteil der neueren WLAN-Standards ist die verbesserte Verschlüsselungstechnik, die nicht mehr so leicht zu knacken ist wie der Standard 802.11b. Eine Infrastruktur mit WLAN-Sendern nicht regelbarer hoher Sendeleistung (100 mW) ist grundsätzlich abzulehnen.

Femtozellen oder Small Cells beherrschen eine umfassendere Dienstepalette als ein WLAN-Router bei Datenübertragungsraten bis zu 1 Gbit/s. Weltweit sind schon mehrere hunderttausend Small Cells verschiedenster Hersteller im Einsatz. Die technischen Möglichkeiten von Femtozellen sind ausführlich auf der Internetseite von ‚heise‘ unter http://t1p.de/or81 beschrieben.

Empfehlungen zur Zukunftsfähigkeit

Zukunftsfähige Kommunikationseinrichtungen sollten offen sein für die gesamte Breite der digitalen Dienste (Video- / Audio-Streaming, Sprachdienste, Cloud-Computing usw.). Die dazu erforderliche Technik ist praxiserprobt. Wichtig ist, dass bei jeder individuellen Lösung einer Schule eine Nachrüstung möglich bleiben sollte.

Weiterhin ist auf Homogenität des gesamten Systems zu achten. Heterogenität muss auf allen Ebenen vermieden werden. Nicht auf einander abgestimmte Systeme (zu geringe bzw. unterschiedliche Bandbreiten, Kanalkapazitäten oder zu hohe Sendeleistung u.a.) erzeugen ein hohes Störpotential und bewirken dadurch verringerte Übertragungsraten sowie Verbindungsabbrüche. Daraus folgt:

  • In einer Schule sollte durchgehend nur ein Standard (bzgl. Netzart, Endgeräte, Betriebssystem und Anwendungssoftware) eingeführt werden.
  • Alle Endgeräte sollten eine gemeinsame funktionale Grundmenge besitzen und auf Robustheit geprüft werden, um Langlebigkeit sicherzustellen. Auch Größe und Auflösung des Bildschirms muss überlegt werden, da sonst bestimmte Anwendungen nicht sinnvoll genutzt werden können.
  • Ein weiterer Tipp: Nutzen Sie die neuesten Produkte, überprüfen Sie sorgfältig das aktuelle Marktangebot auf Weiterentwicklungen der empfohlenen Verbesserungen.

Aber Vorsicht: Heterogenität kann auch entstehen, wenn vordergründige Vorteile akzeptiert und die damit verbundenen Nachteile nicht erkannt oder ignoriert werden:

  • Gerade wenn jedes Jahr anscheinend „umwerfende“ Neuigkeiten auf dem Markt erscheinen, ist an Schulen darauf zu achten, dass möglichst nachhaltig investiert wird: Permanent neue Geräte- und Vertragsmerkmale sind unerwünschter Wildwuchs, weil sie sich in Schulen nicht beherrschen lassen. Schulen müssen sich so gut wie möglich den immer kürzer werdenden Innovationszyklen entziehen und sollten eher nur Basiskenntnisse und –fertigkeiten vermitteln.
  • Netzwerke, die auf der Basis von Bring Your Own Device (BYOD) beruhen, sind unserer Meinung nach nicht zukunftsfähig: BYOD steht für die Idee, private mobile Endgeräte wie Laptops, Tablets oder Smartphones temporär in die Netzwerke von Schulen oder anderen (Bildungs-)Institutionen zu integrieren. Vordergründig können so Kosten gespart werden: Denn Schulen brauchen dann keine schuleigenen Geräte teuer beschaffen, sondern es können die zunehmend privat bereits verfügbaren Geräte der Lernenden für den Unterricht genutzt werden. Der nicht sofort sichtbare extrem große Nachteil liegt darin, dass die Betreuung der Nutzer hinsichtlich der heterogenen Sys-tem- und Anwendungsfunktionen, sowie die Fehlersuche sehr aufwendig und vom Lehrpersonal nicht zu leisten ist.
  • Auch die Annahme von gesponserten Endgeräten ist gut zu überlegen: Vom Sponsor angebotene Leistungen sind oft sehr spezifisch und produzieren an derselben Schule eine verwirrende Vielzahl von unterschiedlichsten Infrastrukturen, mobilen Endgeräten und Diensten, die nicht ohne Weiteres untereinander kompatibel sind. Dies kann bedeuten, dass Lehrer wie Schüler hauptsächlich und permanent mit der Instandhaltung, sowie mit der Synchronisierung und der Herstellung gleicher Funktionalität innerhalb einer Klasse beschäftigt sind, wodurch auch die persönliche Strahlungsbelastung erhöht werden kann. Die Situation würde bereits dadurch verbessert, wenn

- zu den Fähigkeiten gesponserter Endgeräte eine gute Sendeleistungsregelung (TPC) gehört,

- der bidirektionale Informationsfluss für möglichst alle Dienste über eine drahtgebundene Schnittstelle ablaufen kann (z.B. USB oder Netzwerkkarte). Es gibt eine ansteigende Zahl von Tablets (Android/iOS basiert), die mittels eines externen LAN-USB-Adapters drahtgebunden ins Internet gehen können,

- alle Geräte mit möglichst gleicher Anwendungssoftware (APP) ausgestattet sind,

- die Schule keine ausrangierten PCs oder Laptops annimmt, auch wenn es noch so gut gemeint ist und dadurch erst einmal Kosten eingespart werden, bzw.

- Sachspenden genau in die bisherige Hardware-Landschaft passen. Sie sollten sonst nicht angenommen werden.

Gründsätzlich gilt:

Vor jeder Einrichtung eines Kommunikationsnetzes in Schulen sollten die Betroffenen (Lehrer, Eltern und Schüler) unvoreingenommen und angemessen über die damit verbundenen Risiken und über mögliche technische Unzulänglichkeiten aufgeklärt werden. Dann erst sollte gemeinsam unter Berücksichtigung aller Aspekte und technischen Möglichkeiten ein Kompromiss gesucht werden, der von möglichst vielen mitgetragen werden kann. Es ist abzusehen, dass mit der herkömmlichen WLAN-Technik eine stundenlange und räumlich geballte Strahlung mobiler Endgeräte entsteht. Ziel muss es daher sein, risikoarme Kommunikationsnetze einzurichten, die aber auch energiesparend, leistungs- und zukunftsfähig sind.