- 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 für einen oder mehrere Computer 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 technisch sehr aufwändig und macht entsprechende Router teuer. 6 GHz gilt derzeit noch als etwas exotisch.
Frequenzbänder
2,4 GHz Frequenzband
| In Europa ist der 2,4 GHz Bereich in 13 Kanäle von je 5 MHz unterteilt. Übertragungen, die mit 5 MHz auskommen (z. B. Türsprechanlagen oder Babyphone), können jeden der 13 Kanäle nutzen. Für WLAN reicht eine Bandbreite von 5 MHz nicht aus, die Übertragungsrate wäre zu gering ausgefallen. Darum werden benachbarte 5 MHz Bänder mitbenutzt. Überlappungen der Frequenzbereiche müssen auf jeden Fall vermieden werden. Überlappungen führen zu Störungen und veranlassen den Router, auf ältere Standards zurückzugreifen und die Übertragungsrate zu senken. • Der ältere Standard IEEE 802.11b arbeitet mit 22 MHz Kanalbreite. Um Überlappungen zu vermeiden, benutzt man die Kanäle 1, 7 und 13. • Die neueren Standards IEEE 802.11g und IEEE 802.11n arbeiten mit 20 MHz Kanalbreite. Um Überlappungen zu vermeiden, benutzt man die Kanäle 1, 5, 9 und 13. • Wenn ältere Geräte mit IEEE 802.11b und moderne Geräte im gleichen WLAN betrieben werden, sollte man zur Vermeidung von Kompatibilitätsproblemen die Kanäle 1, 7 und 13 nutzen. |
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5 GHz Frequenzband
| 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: Kanäle 36 bis 48 GHz mit 200 mW, Kanäle 100 bis 140 dürfen mit 1 Watt funken. Zum Vergleich: Über 2,4 GHz sind nur maximal 100 mW erlaubt. Das sorgt in der Praxis auch meist für eine vergleichbare Reichweite, obwohl Funkwellen auf der 5-GHZ-Frequenz grundsätzlich eine höhere Dämpfung erfahren. Die Kanäle 120 bis 128 werden vorrangig vom Wetterradar und militärischem Radar genutzt. 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. |
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WLAN-Reichweite vergrößern
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 für die Stromversorgung gebraucht. Es ist im Prinzip 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.
Mit einem WLAN-Repeater haben Sie diesen Aufwand nicht. Stecken Sie ihn 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 Access Points 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. Deshalb sollten Sie alle Geräte beim gleichen Hersteller kaufen.
Empfehlung: Werfen Sie Ihr Geld nicht für eine unausgereifte Technik hinaus und lösen Sie Reichweitenprobleme mit Repeatern und Access-Points. Diese müssen nicht notwendigerweise vom gleichen Hersteller sein.
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. Noch mehr als 3 Datenströme erhöhen den Datendurchsatz nur noch geringfügig.
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. Denn jeder zusätzliche Datenstrom braucht Platz für die Antennen und Elektronik, zusätzliche Energie und mehr Rechenleistung. Mobile Geräte müssen mit Akkuleistung und Volumen sparen.
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 für höhere Modulationen und MIMO-Datenströme. Hier ist meist nur eine Antenne vorhanden und damit nur ein Datenstrom möglich.
Dynamic Frequency Selection
In einem Teil des 5-GHz-Bereiches 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
Wenn ein Dual-Band-Gerät die Funktion DFS (Dynamic Frequency Selection) nicht beherrscht, darf es nur die unteren Kanäle 36 bis 48 benutzen. Die Kanäle 100 bis 128 sind dann tabu.
Problematisch wird es, wenn der Router DFS nutzt, aber einige Clients diese Fähigkeit nicht haben. Diese kommen dann nicht ins WLAN, wenn die Basisstation einen Kanal über 48 nutzt. Dann gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder Sie tauschen diese nicht-DFS-fähigen Geräte aus, oder Sie stellen im Router einen Kanal unter 48 fest ein. Dann kann der Router aber nicht mehr auf einen anderen Kanal ausweichen, wenn der fest eingestellte Kanal überlastet ist.
In den meisten Fällen ist die Übertragung über 5 GHz trotz eventueller Einschränkungen schneller. Denn fast überall sind immer noch mehr WLAN-Geräte über 2,4 als über 5 GHz unterwegs, so dass selbst eine nicht optimale Transferrate über 5 GHz deutlich besser ist als der Datenaustausch über 2,4 GHz.
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.
Es kann sinnvoll sein, das Band-Steering zu vermeiden. Beispielsweise, weil Sie das 5 GHz Band für einen oder mehrere Hauptnutzer reservieren wollen, und alle anderen Nutzer dürfen nur das 2,4 MHz Band nutzen. 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