Alles zu WLAN
AC1900, Wave 2, 4x4-mimo – alles klar? Wenn Sie jetzt schon wissen, dass es um WLAN geht, sind Sie auf einem guten Weg zum WLAN-PROFI. Der nächste Schritt: dieser Artikel, der Erklärungen zu allen wichtigen Wlan-fachbegriffen liefert.
Tipps für Router, Repeater und Stick: Finden Sie heraus, wie schnell und stabil Ihr WLAN ist.
Das technische Datenblatt eines Wlanrouters oder -Repeaters erinnert häufig an den Beipackzettel eines Medikaments: Es wimmelt nur so von Fachbegriffen, Abkürzungen und großen Zahlen. In vielen Fällen machen diese Informationen es dem Käufer schwerer statt einfacher einzuschätzen, wie leistungsfähig das WLAN-GERÄT ist und wie gut es in sein heimisches WLAN passt. Deshalb erklären wir ausführlich die wichtigsten Wlan-begriffe, damit Sie jederzeit sicher beurteilen können, wie die Herstellerangaben auf den Produktkartons und in den Datenblättern zustande kommen und was sie tatsächlich für Tempo und Zusammenarbeit im Heimnetz bedeuten.
Wlan-standards: Das bedeuten 11ac, 11n & Co.
Die wichtigsten Fragen zu einem Wlanprodukt sind: Arbeitet es mit anderen Geräten zusammen? Und wie schnell ist es? Um die Kompatibilität zu klären, müssen Sie auf Angaben zum Wlan-standard achten – beispielsweise 802.11ac oder 802.11n. Grundsätzlich sind zwar alle Standards zueinander kompatibel, für schnelle und stabile Verbindungen sollten jedoch möglichst viele Geräte in Ihrem WLAN mit einem gemeinsamen Standard arbeiten – idealerweise mit dem aktuellen 11ac.
Die Wlan-standards, die die Arbeitsgruppe 802.11 des weltweiten Technikgremiums IEEE entwickelt, sind für alle Hersteller verbindlich. Allerdings ist auch trotz des gleichen Standards nicht gewährleistet, dass Wlan-geräte optimal und mit der besten Geschwindigkeit zusammenarbeiten: Denn neben grundlegenden verbindlichen Funktionen umfasst ein Standard auch eine Vielzahl von optionalen Ergänzungen, die die Hersteller in ihre Geräte integrieren können – oder eben nicht. Bei 11ac sind dies zum Beispiel eine Kanalbandbreite von 160 MHZ, vier Mimo-streams, die verbesserte Modulation 256QAM und Multi-user-mimo (Mumimo). Die ersten 11ac-produkte arbeiteten mit den verbindlichen Funktionen, erst später folgten schnellere 11ac-geräte mit optionalen Erweiterungen, die unter dem Werbebegriff „Wave-2“verkauft werden.
Oft hört man auch die Empfehlung, auf das Wi-fi-certified-logo der Wi-fi-alliance zu achten. Dieser Herstellerzusammenschluss vergibt das Logo an Geräte, die erfolgreich auf ihre Zusammenarbeit mit anderen Geräten eines bestimmten Standards getestet wurden. Die entsprechenden Produkte finden Sie in einer Datenbank unter www.wi-fi. org/product-finder. Allerdings verzichten viele Hersteller aus Kostengründen auf diese Tests, zum Beispiel gibt es keine Geräte von AVM in der Datenbank und auf den Fritzboxkartons auch kein Wi-fi-certified-logo. Zusätzlich zu den Übertragungsstandards wie 11ac und 11n finden Sie in den technischen Daten eines Wlan-produkts häufig Hinweise auf andere Standards: Für einen aktuellen Router wie eine Fritzbox mit Fritzos 7 bringt es Vorteile, wenn die Gegenstelle die Standards 802.11v und 802.11k unterstützt: Denn damit kann der Router verbundene Geräte auf ein anderes Frequenzband umleiten, das eine schnellere und störungs-
„Nur wer die vielen WLANFachbegriffe durchschaut, findet verlässliche Infos zu Tempo und Kompatibilität.“
freiere Übertragung verspricht. Verstehen sich die Wlan-geräte zudem auf den Standard 802.11w, so können sie mit Protected Management Frames (PMF) arbeiten und sind dann weniger anfällig für Spoofing-attacken, durch die sie auf einen manipulierten Router umgeleitet werden können.
Tempoklassen: So schnell kann Ihr WLAN sein
Der Standard sagt nichts über die Geschwindigkeit eines Wlan-produktes aus. Ein 11nGerät kann schneller sein als eines mit 11ac. Deshalb arbeiten viele Hersteller gerne mit ausgedachten Tempoklassen, um ihre Produkte zu differenzieren. Sie finden dann Angaben wie zum Beispiel N450, AC1200 oder AC5300 in den technischen Daten. Diese basieren auf Marketingbezeichnungen von Wlan-chip-herstellern wie Broadcom oder Qualcomm Atheros und sind theoretische Maximalwerte der Hardware für die Datenrate in Mbit/s. Hierbei werden einfach die Übertragungsraten der einzelnen Funkeinheiten im WLAN-GERÄT summiert. Die wiederum hängen von der Zahl der Mimo-streams ab, die mit der Anzahl der eingebauten Sende- sowie Empfangsantennen zusammenhängt. Die Anzahl der Mimo-streams finden Sie häufig in einer Form wie 3x3 oder 4x4 in den technischen Daten: Sie bedeutet, dass beispielsweise ein Router gleichzeitig drei beziehungsweise vier Datenströme gleichzeitig senden und empfangen kann.
Wie hoch die Datenrate eines Datenstroms ist, hängt von der Frequenzbreite des Funkkanals ab und von der verwendeten Modulation. Bei einem Gerät mit 11ac wird dabei eine Datenrate von 433,3 Mbit/s pro Datenstrom zugrunde gelegt, die jedoch nur zustande kommt, wenn es über einen 80 MHZ breiten Funkkanal überträgt und den Modulationstyp 256-QAM verwendet. Bei 11n kann ein Datenstrom üblicherweise bis zu 150 Mbit/s transportieren (Kanalbandbreite: 40 MHZ, Modulation: 64-QAM). Ein Router, der mit der Tempoklasse AC1750 beworben wird, kann also drei Datenströme gleichzeitig per 11ac über 5 GHZ und drei per 11n über 2,4 GHZ übertragen: 3x 433,3 + 3x 150 = 1750. Ein langsameres WLANGerät überträgt weniger parallele Datenströme und hat weniger Antennen, ein schnelleres hat mehr Antennen oder setzt eine herstellerspezifische Modulation ein. Für die Fritzbox 7590 etwa gibt AVM eine maximale Datenrate von 1733 Mbit/s über
11ac und 800 Mbit/s über 11n an: Das erreicht der Router durch 4x4-mimo-streams (1733 = 4x 433 über 5 GHZ), wobei er über 11n die nicht standardkonforme Modulation 256-QAM benutzt, die 200 Mbit/s pro Datenstrom ermöglicht (800 = 4x 200 über 2,4 GHZ). Welche Datenraten sich hinter den verschiedenen Tempoklassen verstecken, sehen Sie in der Tabelle unten.
Wlan-praxis: Das beeinflusst die Datenrate am meisten
Sie wissen natürlich, dass Sie das WLANTempo, das die Hersteller versprechen, in
der Praxis niemals erreichen werden: Denn beim Wlan-transfer werden ja nicht nur Nutz-, sondern auch viele Verwaltungsdaten übertragen. Außerdem wird die Ausbreitung der Funkwellen, die die Daten transportieren, fast immer gestört – durch Menschen, Gegenstände und andere Funksignale. Aus diesem Grund müssen viele Daten erneut übertragen werden, was die Transferrate reduziert. In der Wlan-praxis können Sie diese Störungen verringern – etwa durch eine geringere Entfernung zwischen Router und WLAN-GERÄT, durch eine optimale Platzierung des Routers und da-
durch, dass Sie im Router einen möglichst störungsfreien Übertragungskanal wählen. Bei der Auswahl der Wlan-geräte können Sie ebenfalls darauf achten, dass eine hohe Übertragungsrate nicht an der Hardware scheitert. So kann zum Beispiel das maximale Tempo nur zustande kommen, wenn Sender und Empfänger die gleiche Anzahl Mimo-streams unterstützen: Ein 4x4-router wie etwa die Fritzbox 7590 kann an eine 2x2-gegenstelle nie 1733 Mbit/s übertragen. Während aktuelle Router oftmals mit 4x4 oder 3x3 arbeiten, sind die meisten Notebooks, Smartphones oder USB-WLANADAPTER mit 2x2 ausgestattet.
Ein Router, welcher drei oder vier MimoStreams überträgt, ist aber durchaus sinnvoll, wenn er die Funktion Multi-user-mimo (Mu-mimo) unterstützt – und Sie in Ihrem Funknetz andere Geräte betreiben, die das auch können. Dann kann der Router nämlich mehrere Geräte gleichzeitig mit Daten versorgen. Davon profitieren aber nicht nur die Mu-mimo-geräte. Der Grund: WLANGeräte ohne Mu-mimo müssen in diesem Fall nicht mehr so lange warten, bis sie bei der Übertragung an die Reihe kommen. Das Tempo, das Wlan-geräte erzielen können, hängt des Weiteren ganz erheblich von der Frequenzbreite des Übertragungskanales ab. Das maximale Tempo eines 11acGerätes mit 2x2-mimo beträgt theoretisch 867 Mbit/s, jedoch nur, wenn die Übertragung über 80-Mhz-kanäle erfolgt. Hier gilt ebenfalls, dass die Gegenstelle beim Datentransfer diese Kanalbandbreite technisch unterstützen muss für die beste Geschwindigkeit. Wichtig ist vor allem, dass die Umgebungsbedingungen eine so große Kanalbandbreite überhaupt zulassen: Je mehr Raum der Übertragungskanal im Frequenzband einnimmt, desto wahrscheinlicher ist es, dass er auf Störsignale trifft.
Deshalb nutzen Wlan-geräte über die Frequenz 2,4 GHZ zumeist Kanäle mit 20 MHZ Bandbreite, obwohl der Standard 11n auch 40 MHZ erlaubt. Und so kommt es, dass zum Beispiel ein 11n-wlan-stick mit 2x2mimo anstatt der 300 Mbit/s, die der Hersteller verspricht, in der Praxis lediglich mit maximal 144 Mbit/s arbeiten kann. In den meisten Routern lässt sich einstellen, dass 40-Mhz-kanäle verwendet werden können, sofern keine anderen WLANS dadurch gestört werden. Andernfalls reduziert der Router die Kanalbreite wieder auf 20 MHZ. In der Fritzbox zum Beispiel heißt diese Option „Wlan-koexistenz aktiv“.
Da über 5 GHZ mehr Frequenzen zur WLANÜbertragung genutzt werden dürfen, arbeiten 11ac-geräte meist mit 40-Mhz-kanälen – schon deshalb ist ein 5-GHZ-WLAN meist schneller als eines, das über 2,4 GHZ funkt. Denn in diesem Frequenzbereich können neun Funknetze ungestört nebeneinander arbeiten, während es bei 40-Mhz-kanälen über 2,4 GHZ nur zwei WLANS sind. Selbst bei einem Übertragungskanal mit 80 MHZ ist über 5 GHZ Platz für fünf Funknetze, die sich gegenseitig nicht stören. Wollen Sie aber die maximal mögliche Kanalbreite von 160 MHZ nutzen, die zum Beispiel die Fritzbox 7590 seit Fritz-os 7 anbietet, wird es wieder eng im Äther: Dann arbeiten lediglich noch zwei WLANS ungestört nebeneinander.
Ganz störungsfrei kann Ihr WLAN aber über 5 GHZ nicht arbeiten: Denn wenn der Router auf einem Kanal über 48 funkt, muss er regelmäßig prüfen, ob auch eine Radaranlage diese Frequenz benutzt. Diese hat immer Vorrang, weshalb Ihr Router diesen Kanal frei machen muss und auf einen der Kanäle 36 bis 48 wechselt. Diese Funktion heißt Dynamic Frequency Selection (DFS) – und nur, wenn ein WLAN-GERÄT sie unterstützt, darf es über 5 GHZ überhaupt die Kanäle ab 48 nutzen. Um also die Möglichkeit zu haben, störenden 5-GHZ-WLANS in der Nachbarschaft durch einen Wechsel auf einen hohen Kanal zu entgehen, sollten Sie darauf achten, dass Ihre Wlan-ausrüstung DFS beherrscht.
Wer funkt wo: Wlan-kanalanzeige verstehen
In der Fritzbox in der Menüoption „WLAN –› Funkkanal“, einem WLAN-TOOL wie Inssider Lite oder einer App wie FRITZ-WLAN sehen Sie, welche Kanäle Ihr WLAN und die benachbarten Funknetze nutzen.
Dort wird Ihnen ein bestimmter Kanal für die Übertragung angezeigt. Aber im dazugehörigen Diagramm erkennen Sie, dass das WLAN-GERÄT mehrere Kanäle zu einem Block zusammenfasst – bei der Fritzbox sind diese grün gefärbt: Bei der 2,4-Ghzfrequenz benutzt ein Router, der Kanal 6 zum Übertragen verwendet, auch die Kanäle 4, 5, 7 und 8, um auf die Bandbreite von
20 MHZ zu kommen. Wenn Ihr WLAN diesem Funknetz aus dem Weg gehen soll, um störungsfrei arbeiten zu können, dürfen Sie also nicht einen dieser Kanäle bei Ihrem Router einstellen, sondern sollten auf Kanal 1 oder Kanal 11 wechseln. Denn dann nutzt Ihr WLAN die Kanäle 1 bis 3 beziehungsweise 9 bis 13, die das andere Funknetz nicht verwendet. Sind auch diese Kanäle belegt, so sollten Sie aus Kanal 1, 6 und 13 denjenigen wählen, auf dem am wenigsten andere WLANS arbeiten: In diesem Fall kann Ihr Funknetz nur dann übertragen, wenn es die anderen WLANS auf diesem Kanal gerade nicht tun – die Datenrate sinkt dadurch in jedem WLAN, aber die Übertragungen können weitgehend fehlerfrei stattfinden. Sind zwei WLANS dagegen auf Kanälen aktiv, die sich überschneiden – beispielsweise eines auf Kanal 6, ein anderes auf Kanal 7 –, können sie ihre Übertragungen nicht aufeinander abstimmen, sondern senden einfach drauf los. Dadurch stören sie sich gegenseitig erheblich und müssen öfter fehlerhafte Datenpakete erneut senden, was die NettoTransferrate mehr reduziert, als wenn sie bei der Übertragung auf demselben Kanal aufeinander warten müssten.
Realitätscheck: So schnell ist Ihr WLAN wirklich
Mit Windows-bordmitteln oder Netzwerktools finden Sie ganz einfach heraus, wie schnell eine Wlan-verbindung sein kann.
Die entsprechenden Angaben zeigen auch der Router oder der Wlan-treiber in Ihrem Notebook oder PC an.
In Windows 10 gehen Sie dafür in den Einstellungen zu „Netzwerk und Internet, Status, Netzwerkeigenschaften anzeigen“. Im Abschnitt zu Ihrem Wlan-adapter finden Sie dort die Tempo-information in der Zeile „Verbindungsgeschwindigkeit“. Alternativ dazu rufen Sie in der Systemsteuerung das „Netzwerk- und Freigabecenter“auf und klicken dann auf den blauen Link mit dem Verbindungsnamen: Die Info zum WLANTempo steht bei „Übertragungsrate“. Beim WLAN-TOOL Inssider Lite finden Sie das maximale Verbindungstempo der erkannten Netzwerke in der Spalte „MAX DATA RATE“. Die Fritzbox zeigt die entsprechende Angabe im Netzwerkdiagramm unter „Heimnetz –› Mesh“beziehungsweise wenn Sie bei einem angeschlossenen Gerät auf „Details“klicken: Achten Sie hier auf den Wert in der Zeile „aktuelle Datenrate“.
Dieser Wert entspricht der Phy-link-rate, der Übertragungsrate, auf die sich Router und Wlan-gegenstelle aufgrund der technischen Möglichkeiten der beiden WLANGeräte und der Signalqualität einigen können. Die maximal mögliche Link-rate erhalten Sie, wenn sich Router und Gegenstelle möglichst nahe sind. Wenn die Gegenstelle ein Notebook oder ein Smartphone ist und sich vom Router entfernt, werden Sie beobachten, dass die Link-rate sinkt: Dann
haben die beiden Geräte festgestellt, dass es beim Datenaustausch zu Übertragungsfehlern gekommen ist, die sich bei geringer Transferrate vermeiden lassen. Wie häufig die Geräte die Anpassung vornehmen und auf welche Datenrate sie sich einigen, hängt vor allem vom Treiber ab.
Besonders bei Verbindungen über 2,4 GHZ wird die angezeigte Datenrate auch unter optimalen Bedingungen oft von der Herstellerangabe abweichen. Der Grund dafür ist, dass die Hersteller das maximal mögliche Tempo stets auf Basis eines 40-Mhz-kanals berechnen. In der Wlan-praxis funken die 2,4-Ghz-geräte jedoch fast immer über einen 20-Mhz-kanal: So sehen Sie dann bei einem N300-gerät meistens die Angabe 144 Mbit/s, bei N450 wird 216 Mbit/s angezeigt. Bei 5-Ghz-produkten zeigt sich dieser Unterschied seltener, weil sie auch in der Praxis häufig einen 80-Mhz-kanal benutzen können, den die Hersteller ihrer Angabe der maximalen Datenrate zugrunde legen. Die tatsächliche Netto-datenrate, also die Geschwindigkeit, die Ihr WLAN beim Surfen, Streamen oder Kopieren erzielt, fällt allerdings wesentlich niedriger aus: Denn die Link-rate umfasst auch Verwaltungsund Korrekturdaten. Außerdem müssen in der Praxis aufgrund von Übertragungsfehlern zahlreiche Datenpakete erneut gesendet werden. Im Endeffekt ist das tatsächliche Tempo meistens nicht einmal halb so hoch wie die angegebene Link-rate.
Frequenzfragen: Was Dual-band und Tri-band unterscheidet
Sämtliche AC- sowie viele N-geräte funken auf zwei Frequenzen: 2,4 und 5 GHZ. Dafür sind entsprechende Antennen eingebaut – entweder als Dual-band-variante, wie beispielsweise in der Fritzbox 7590, oder jeweils eine Antenne pro Frequenz wie in der Fritzbox 7490. Außerdem muss das WLANGerät eigene Funkkomponenten für jede Frequenz haben, also WLAN-CHIP plus Leistungsund Signalverstärker. Ein Dual-bandRouter baut dann zwei Funknetze auf und kann so gleichzeitig mit einer 2,4- und einer 5-Ghz-gegenstelle Daten austauschen. Tri-band-router haben diese Ausstattung dreimal, nutzen aber auch nur die beiden Frequenzen 2,4 GHZ und 5 GHZ. Allerdings ist bei diesen Routern eine Funkeinheit für die unteren 5-Ghz-kanäle zuständig, die zweite für die höheren. Auf diese Weise kann er über drei Funknetze an bis zu drei Gegenstellen parallel Daten übertragen. Um die Wlan-geräte jeweils auf der besten Frequenz zu verbinden, benutzen aktuelle Router die Funktion Band Steering – sofern seine WLANS alle dieselbe Netzwerkkennung (SSID) haben und die Gegenstellen mindestens einmal mit dem Router verbunden waren, damit er von ihrer Dual-bandUnterstützung erfährt. Dann kann der Router die Geräte bei Bedarf vom 2,4-GHZ- in das 5-Ghz-band oder umgekehrt schieben. Viele Tri-band-router können nach einem ähnlichen Prinzip die Wlan-clients über ihre drei Funknetze verteilen. Aufgrund ihrer zusätzlichen Komponenten sind Tri-band-router meist teurer als Dualband-modelle. Letztere reichen für die allermeisten Heimnetze vollkommen aus – außer Sie haben zahlreiche 5-Ghz-geräte, die in kurzer Entfernung vom Router häufig eine hohe Datenrate – wie beispielsweise für Videostreaming – benötigen. Ansonsten genügt auch für größere Heimnetze ein Dual-band-router mit Mu-mimo.
Die Entscheidung zwischen Dual- und Triband ist auch für Wlan-verstärker wie Repeater und Mesh-systeme interessant. Ein Wlan-repeater mit nur einem Frequenzband kann zwar die Reichweite des Funknetzes erweitern, halbiert aber die Datenrate, da er gleichzeitig immer nur zum Router oder zur Gegenstelle übertragen kann. Ein Dual-band-repeater verwendet hingegen eine Frequenz für die Verbindung zum Router und die andere für den Client: AVM nennt dies Crossband-repeating, Netgear spricht von Fast Lane. Dual-band-meshSysteme wie Google Wifi arbeiten so, indem sie über eine Frequenz die Mesh-knoten verbinden und über die andere die WLANClients. Tri-band-repeater und -Mesh-systeme wie zum Beispiel der Fritz-repeater 3000 oder Orbi von Netgear nutzen dagegen ein WLAN nur für die Verbindung zum Router oder zum nächsten Mesh-knoten – diese interne Verbindung wird als BackHaul bezeichnet. Über die beiden anderen WLANS mit 2,4 GHZ und 5 GHZ lassen sich dann gleichzeitig Clients verbinden.