WLAN

Reichweite steigern
WLAN Repeater
WLAN Access Point
Unterschied Access-Point und Repeater
WiFi Mesh
Mehr über Technologien
Gast-WLAN
MIMO
Dynamic Frequency Selection
Band Steering
Access Point Steering

WLAN

Ein Router baut die Verbindung zum Internet auf und stellt über üblicherweise vier LAN-Buchsen den Internetzugang bereit. Hat der Router Antennen, wird er als WLAN-Router bezeichnet und stellt einen zusätzlichen Internetzugang über WLAN bereit.

Als Basisstation für das WLAN muss der Router die Zugangsberechtigungen und die Frequenzen verwalten. Für WLAN werden drei Frequenzbereiche genutzt: 2,4 GHz, 5 GHz und neuerdings auch 6 GHz. Mit den niedrigen 2,4-GHz-Frequenzen ist die Reichweite am höchsten, mit den höheren Frequenzen steigt der Datendurchsatz.
Den 2,4-GHz-Bereich teilt sich WLAN mit Bluetooth, Schnurlostelefonen, Funkfernbedienungen, Babyfones, Smart-Home-Geräten und Mikrowellenherden. Selbst wenn alle diese Geräte keine Störungen verursachen, bleiben von den 13 möglichen Kanälen nur die Kanäle 1, 5, 9 und 13 übrig, die sich nicht gegenseitig stören.
Im 5-GHz-Bereich sind 19 Kanäle möglich. Immer mehr WLAN-Geräte konkurrieren miteinander, besonders in Mehrfamilienhäusern. Und einige der Geräte fordern immer höhere Datenraten, z. B. für Videoübertragungen in 4k-Auflösung.
Die Nutzung des 6-GHz-Bereichs ist derzeit noch etwas exotisch und macht entsprechende Router teuer.

Frequenzbänder
In Europa ge
KanalTrägerfrequenzFrequenzbereich
12412 MHz2399,5 – 2424,5 MHz
22417 MHz2404,5 – 2429,5 MHz
32422 MHz2409,5 – 2434,5 MHz
42427 MHz2414,5 – 2439,5 MHz
52432 MHz2419,5 – 2444,5 MHz
62437 MHz2424,5 – 2449,5 MHz
72442 MHz2429,5 – 2454,5 MHz
82447 MHz2434,5 – 2459,5 MHz
92452 MHz2439,5 – 2464,5 MHz
102457 MHz2444,5 – 2469,5 MHz
112462 MHz2449,5 – 2474,5 MHz
122467 MHz2454,5 – 2479,5 MHz
132472 MHz2459,5 – 2484,5 MHz


Über 5 GHz können Router, Repeater und Clients breitere Funkkanäle nutzen, was eine höhere Übertragungsrate ermöglicht. Außerdem steht über 5 GHz ein deutlich größeres Frequenzspektrum für WLAN zur Verfügung – 455 MHz gegenüber 83,5 MHz bei der 2,4-GHz-Frequenz. Das bedeutet mehr überlappungsfreie Kanäle, weshalb mehr unterschiedliche Funknetze über diese Frequenz übertragen können, ohne sich gegenseitig zu stören. Zudem dürfen Geräte über 5 GHz eine höhere Strahlungsleistung nutzen – je nach Kanal 200 mW oder 1 Watt –, während über 2,4 GHz nur maximal 100 mW erlaubt sind. Das sorgt in der Praxis auch meist für eine vergleichbare Reichweite, obwohl Funkwellen auf der 5-GHZ-Frequenz grundsätzlich eine höhere Dämpfung erfahren.

Abhängig von den Bedingungen bei Ihnen kann das Reichweitenproblem aber auch ein wichtiges Argument gegen 5 GHz sein: Muss das WLAN-Signal viele Wänden und Decken durchqueren, kann sich das Tempo so stark reduzieren, dass eine Verbindung über 2,4 GHz die bessere Lösung ist.


Reichweite

Die Reichweite des WLAN kann auf zwei Wegen vergrößert werden: Mit einem WLAN-Repeater oder einem WLAN Access Point. Was sind die Unterschiede?

WLAN Repeater

Ein WLAN Repeater verbindet sich mit dem WLAN-Router über WLAN und sendet dessen Signal über WLAN weiter. Das englische Wort „repeat“ heißt auf Deutsch „wiederholen“. Ohne den Aufwand, ein LAN-Kabel zu verlegen, kann die Reichweite eines WLANs vergrößert werden. Lediglich eine Steckdose wird gebraucht. Es ist sogar möglich, das WLAN-Signal über eine Kette von mehreren Repeatern zu einem entfernten Endgerät zu leiten.
Durch den WLAN-Repeater wird ein Netzwerk mit dem gleichen Netzwerknamen (SSID) erstellt. Die meisten Repeater könnten auch eine neue SSID vergeben.

Crossband Repeating und Sameband Repeating

Neuere WLAN-Router und -Repeater können die Frequenzbänder 2,4 und 5 GHz benutzen. Dadurch kann der Repeater Datenpakete über das 5 GHz Band empfangen und praktisch gleichzeitig über das 2,4 GHz Band weiterleiten. Oder umgekehrt. Die gleichzeitige Nutzung zweier Frequenzbänder wird als Crossband Repeating bezeichnet.

Ältere Geräte nutzten nur das 2,4-GHz-Band und können nur das „Sameband Repeating“ nutzen. Datenpakete werden vom Repeater empfangen und erst anschließend weitergeleitet. Das halbiert die Geschwindigkeit der Übertragung. Würden Router und Repeater beide Bänder unterstützen, könnten sie gleichzeitig empfangen und senden.


WLAN Access Point

Ein WLAN Access Point wird mit dem Router über LAN-Kabel verbunden. Die Kabelverbindung hat eine hohe Übertragungsleistung (1000 Mbit/s beim üblichen Gigabit-Netzwerk). Der Access Point bekommt eine eigene feste IP-Adresse und eine eigene SSID. Smartphones und Tablets melden sich automatisch beim jeweils stärksten Sender an.
Einen Access Point können Sie für unter 50 Euro kaufen oder Sie benutzen einen ausrangierten WLAN-Router dafür.
Es sind zahlreiche Geräte auf dem Markt, die sich wahlweise als Repeater oder als Access Point verwenden lassen.

Unterschied WLAN Access-Point und WLAN Repeater

Für einen Access Point müssen sie ein Netzwerkkabel verlegen, oder Sie stellen die Netzwerk-Verbindung über eine Powerline-Brücke her. Eine WLAN-Repeater stecken Sie einfach in eine Steckdose – und fertig.

Die maximal vier Kanäle im 2,4-GHz-Bereich plus 19 im 5-GHz-Bereich sind, besonders in einem Mehrfamilienhaus oder einer Firma, schnell ausgelastet. Jedes Gerät, das den Router nur über einen Repeater erreichen kann, belegt zwei dieser kostbaren Kanäle: einen zum Repeater und einen weiteren vom Repeater zum Router. Läuft eine entfernte Verbindung über eine Kette von mehreren Repeatern, umso schlimmer. Der Router muss dann mehrere Übertragungen in einen Übertragungskanal schachteln und die Datenrate bricht ein. Daher kann man einen Repeater nur bei relativ geringen Auslastungen des WLAN empfehlen. Immerhin kann man, wenn die Auslastung steigt, die meisten Repeater auf Access-Point-Betrieb umstellen.

Für Firmen sollte ein oder mehrere Access Points die bevorzugte Lösung sein. Für größere Firmen ist zu bedenken: ein WLAN Router kann maximal 64 Geräte verwalten. WLAN Access Points können weitere Benutzer verwalten, die teureren mehrere hundert.

WiFi Mesh

Der englische Begriff „Mesh“ bedeutet so viel wie „ineinandergreifen“. Mesh-Systeme bestehen aus einem Mesh-Router beziehungsweise einem Hauptgerät, das mit dem DSL-Router verbunden wird, und einem oder mehreren Mesh-Repeatern (auch Satelliten genannt), die das Signal intelligent im Raum verteilen. Die einzelnen Knoten (Router und Repeater) kommunizieren untereinander über das Protokoll IEEE 802.11s und bieten den Endgeräten je nach Standort die bestmögliche Signalstärke.

Ein echtes Mesh setzt voraus, dass es zwischen zwei Knoten mindestens zwei oder mehr Verbindungsmöglichkeiten gibt, unter denen der Knoten “intelligent” die beste wählen kann. Das kleinste Mesh-Netz hat also mindestens drei Knoten.

Bei einem Mesh-System sind mehrere Repeater über WLAN miteinander verkoppelt. Das gesamte Mesh-Netz hat eine einheitliche SSID. Der WLAN-Benutzer sieht nur einen einzigen Netzwerknamen, gleichgültig mit welchem Router oder Repeater sein WLAN-Laptop oder Smartphone gerade verbunden ist. Konfigurationen des WLAN (z.B. SSID, Passphrase, Gastnetz, Nachtschaltung etc.) gelten im Mesh für alle Bänder und alle AP simultan.

Ist ein Client-Gerät in Bewegung, tauschen sich die Repeater über den Client-Status per WLAN aus, damit der aktuell stärkste Repeater die Verbindung zum Client stellt. Der Client wird automatisch zum jeweils sendestärksten Router oder Repeater weiterverbunden (unterbrechungsfreies Roaming). Die Verbindungswege zwischen den vermaschten Repeatern passen sich vollautomatisch und dynamisch an wechselnde Funk-Umgebungsbedingungen an.

Ist ein Mesh Netzwerk für den privaten Bedarf sinnvoll?

WLAN wurde ursprünglich für einen einzelnen Router/Access Point entwickelt und nicht für die Zusammenarbeit mehrere Access Points. Den Standard 802.11s für die Zusammenarbeit mehrerer Knoten hat das IEEE bereits 2005 geschaffen, doch die standardkonforme Umsetzung ist offenbar so schwierig zu organisieren, dass bis heute (2022) jeder Hersteller sein eigenes Süppchen kocht. Werfen Sie Ihr Geld nicht für eine unausgereifte Technik hinaus und lösen Sie Reichweitenprobleme mit Repeatern und Access-Points.


Diverse Technologien

Vorteil eines Gast-WLAN

Viele Router stellen ein Gast-WLAN zur Verfügung. Das Gast-WLAN ist vom Home-WLAN völlig getrennt.
Gäste bekommen Zugang zum Internet, aber nicht zu den PCs des Heimnetzes. Das hat zwei Vorteile: Erstens kommen die Gäste nicht an Ihre privaten Dokumente heran. Zweitens kann ein möglicherweise infizierter Gast-Computer nicht Ihr Home-Netz infizieren.

MIMO

MIMO steht für „Multiple Input, Multiple Output“. Geräte mit MIMO-Technik haben mehrere Antennen und können daher gleichzeitig mehrere Datenströme senden bzw. empfangen. Im Single-User-Betrieb (SU-MIMO) kann sich die Basisstation nur mit einem WLAN-Client verbinden: Wenn Basisstation und Client je vier Antennen haben, wird der Datenstrom über vier Antennen übertragen, mit vierfacher Datenrate. Hat jedoch der WLAN-Client nur eine Antenne, bleiben drei der Antennen der Basisstation ungenutzt.

MU-MIMO (Multi-User-MIMO) kann die Leistung aller Antennen für einen vorrangigen Client bündeln, aber auch mit jeder Antenne einen anderen WLAN-Client bedienen.

Mehr zu MIMO

Mit 3 Datenströmen erreicht man bereits optimale Systemvoraussetzungen für den MIMO-Praxiseinsatz. In Wohnungen und Büroräumen erreicht man damit das beste Kosten-Nutzen-Verhältnis. Mehr als 3 Datenströme erhöhen den Datendurchsatz aber nur noch gering.

WLAN-Router haben je nach Bauform bis zu 4 Antennen. 2 davon werden für den Frequenzbereich 2,4 GHz verwendet und die anderen 2 für 5 GHz. Bei WLAN-Clients sind mehr als 2 Antennen eher ungewöhnlich. Und die werden entweder für den Frequenzbereich 2,4 oder 5 GHz verwendet. Aber nicht gleichzeitig.
Mehr als zwei Datenströme wird man in kleinen mobilen Geräten selten erreichen können. Dazu muss man wissen, dass jeder zusätzliche Datenstrom, den ein Gerät beherrscht, Platz für die Antennen und Elektronik braucht. Und auch zusätzliche Energie. Die geringe Akkuleistung und der knappe Platz sind dabei die begrenzenden Elemente in mobilen Geräten.
Aber, das stimmt nur bedingt. Richtig ist, jeder Datenstrom kostet mehr Rechenaufwand und zieht mehr Akkuleistung. Weil WLAN-Clients nach abgeschlossener Übertragung den Akku schneller schonen können, relativiert sich der höhere Energieverbrauch für die höhere Rechenleistung zum Teil wieder.

Bei kleinen tragbaren Geräten, wie Smartphones und Wearables, spielt der Kompromiss zwischen Preis und Leistung eine große Rolle. In Smartphones ist kein Platz für mehrere WLAN-Antennen. Und die Rechenleistung ist nicht groß genug, um höhere Modulationen und MIMO-Datenströme zu unterstützen. Hier ist meist nur eine Antenne vorhanden und damit nur ein Datenstrom möglich.

Dynamic Frequency Selection

Im 5-GHz-Bereich haben Radaranlagen (Flugsicherung, Militär, Wetterradar) Vorrang. WLAN-Basisstationen, die den 5-GHz-Bereich nutzen wollen, müssen deshalb über Dynamic Frequency Selection verfügen. Wenn DFS einen vorrangigen Nutzer erkennt, muss die Basisstation auf eine andere Frequenz wechseln. Die Prüfung kann mehrere Minuten dauern. Zero Wait DFS beschleunigt die Prüfung auf vorrangige Nutzer und verringert die Wartezeit.


Dual-Band-Geräte

Zudem lassen sich mit einigen Dual-Band-Geräten die meisten 5-GHz-Kanäle gar nicht nutzen: Beherrschen Router oder Client die Funktion DFS (Dynamic Frequency Selection) nicht, dürfen sie nur über die unteren Kanäle 36 bis 48 funken. In diesem Fall lässt sich ausschließlich ein einziger 80 MHz breiter Funkkanal nutzen, und Ihr WLAN kann anderen Funknetzen in der Nachbarschaft, die ebenfalls über diesen Kanal übertragen, nicht auweichen. In der Folge verringert sich das Übertragungstempo, weil die Netzwerke aufeinander warten müssen.

Versteht der Router DFS, aber einige Clients nicht, kommen diese gar nicht ins WLAN, wenn die Basisstation einen Kanal über 48 nutzt. Dann müssen Sie einen Kanal darunter fest im Router einstellen, mit den erwähnten Konsequenzen für das Tempo.

Fazit: In den meisten Fällen ist die Übertragung über 5 GHz schneller. Denn fast überall sind immer noch mehr WLAN-Geräte über 2,4 als über 5 GHz unterwegs, sodass selbst eine nicht optimale Transferrate über 5 GHz deutlich besser ist als der Datenaustausch über 2,4 GHz.

Bei Problemen mit Geräten ohne DFS sollten Sie über deren Austausch nachdenken, damit Sie die Tempovorteile von 5 GHz tatsächlich nutzen können.

Band Steering

Aktuelle WLAN-Router arbeiten mit 2,4 und 5 MHz und verwenden üblicherweise für beide Frequenzen die gleiche SSID. Mit der Funktion „Band Steering“ kann der Router den Clients wechselnde Frequenzen anbieten. Warum ist das sinnvoll?

Im Frequenzbereich 5 MHz sind höhere Übertragungsraten möglich. Entfernt sich ein Client vom Router, kann die Übertragungsrate im 5-MHz-Band so weit einbrechen, dass eine Verbindung im weiter reichenden 2,4-MHz-Band eine höhere Übertragungsrate bringt. Auch kann es bei einer Überbelegung im 5-MHz-Bereich sinnvoll sein, einige Clients ins 2,4-MHz-Band umzulenken. Eine Überbelegung kann beispielsweise entstehen, wenn Clients beginnen, Videos in hoher Auflösung zu streamen.
In so einem Fall würden Sie bei einer Fritz!Box unter „System“ → „Ereignisse“ einen Eintrag finden „WLAN-Gerät wurde umgemeldet (Band-Steering): Automatischer WLAN-Bandwechsel zur verbesserten Datenübertragung“.
WLAN-Clients sollten die WLAN-Standards 802.11k und 802.11v unterstützen, damit sie vom Band-Steering profitieren können.
Wenn Sie das Band-Steering vermeiden wollen, dann weisen Sie den Frequenzbändern unterschiedliche SSID zu und danach können Sie die Frequenzbänder manuell zuweisen.

Access Point Steering

Die Endgeräte wechseln selbstständig die Verbindung zum nächstgelegenen Zugangspunkt. Läuft man mit dem Smartphone vom Wohnzimmer, wo der Router ist, ins Arbeitszimmer und ist dort ein Repeater, wechselt die Verbindung vom Router zum Repeater.

Anleitung

Alte Fritz!Box als Repeater oder Access Point konfigurieren