Tipps zum Thema WLAN und Mesh

Tipps zum Thema WLAN und Mesh

WLAN ist heute mit geschätzten 20 Milliarden Endgeräten der beliebteste Funkstandard der Welt. Doch obwohl quasi jeder von uns tagtäglich das drahtlose Netz nutzt, gibt es weiterhin einige Unklarheiten und Missverständnisse darüber, was WLAN eigentlich ist und kann. Höchste Zeit also, sich alles Wissenswerte sowie die wichtigsten Neuerungen anzuschauen.

Unter den vielen Funkstandards muss sich WLAN in Sachen Verbreitung und Nutzung nur mit Mobilfunk messen lassen. Während GSM allerdings in regulierten Frequenzen funkt, für die Mobilfunk-Anbieter viel Geld bezahlt haben, ist WLAN mit 2,4 und 5 GHz im lizenzfreien ISM-Band unterwegs, das jeder nutzen und in dem jeder sein eigenes Funknetz aufbauen darf. Bei fast allen Funktechniken werden mit einer Funkzelle gleich mehrere Endgeräte bedient. So können beim Mobilfunk über mehrere Handys gleichzeitig Gespräche geführt oder auch Daten ausgetauscht werden. Beim WLAN wiederum sind mehrere Clients wie Laptop oder Spielkonsole zur selben Zeit mit dem Router verbunden. Anders als beim CB-Funk, dem Funk der Flugverkehrskontrolle oder dem Polizeifunk werden allerdings nicht alle Teilnehmer für alle hörbar übertragen. Stattdessen wird jeder Teilnehmer der Reihe nach abgefragt und bedient. Diese Technik nennt sich Time Division Multiplex (TDM). Dabei bekommt jeder Teilnehmer einen winzigen Zeitschlitz zum Versenden und Empfangen. Das Prinzip funktioniert also ähnlich wie das Bestellen im Biergarten, wo die Kellnerin der Reihe nach abfragt, wer was trinken möchte, und später ebenfalls der Reihe nach die Getränke liefert. Nur geht das bei GSM und WLAN natürlich deutlich schneller als im Biergarten. Das Bier kommt hier quasi im Millisekundentakt.

Zwei mal drei macht vier und drei macht neune?

Wer sich mit WLAN beschäftigt, wird früher oder später mit dem kleinen Einmaleins bzw. einem 2 x 2, 3 x 3 oder 4 x 4 konfrontiert. Gemeint ist damit die Antennentechnik oder genauer gesagt die Anzahl der Sende- und Empfangsantennen. Bei 2 x 2 stehen zwei Antennen für den Empfang und zwei Antennen zum Senden zur Verfügung. Das ist die Multi-Antennentechnik, kurz MIMO (Multiple Input Multiple Output). In unserem Beispiel mit der Kellnerin im Biergarten gäbe es also noch eine Kollegin, die Bestellungen aufnimmt, und noch zwei Kolleginnen, die dann die Getränke bringen.

MU-MIMO: Ein Vieraugengespräch mit dem Router

In Österreich steigt die Zahl der WLAN-Endgeräte Jahr für Jahr. Pro Kopf sind es mittlerweile über vier Endgeräte. Um diesem Wachstum gerecht zu werden, hat man nach einer Lösung gesucht und diese mit WLAN ac auch bereits gefunden: das Multi-User-MIMO. Bei dieser Methode wird jedem Endgerät quasi das Gefühl vermittelt, es sei das einzige im Raum. Es findet also ein Vieraugengespräch statt. Und weil das Device nicht mehr warten muss, bis es an der Reihe ist, wird viel Akkuleistung gespart – denn nach dem Display ist das WLAN-Modul der größte Stromfresser.

Band-Steering: Erst 2, dann 5 – und dann wieder 2

Auf 2,4 GHz kann jedes WLAN-Gerät funken. Neuere Geräte nutzen zusätzlich auch das 5-GHz-Band, das physikalisch keine so große Reichweite hat, jedoch mehr Daten transportiert. Zudem bietet das 5-GHz-Band bis zu 23 nutzbare Kanäle, während mit 2,4 GHz in der Praxis nur drei Kanäle verwendet werden können, da sich die WLAN-Netze gegenseitig stören. Nun können moderne WLAN-Router und -Repeater mittels „Band-Steering“ automatisch das Frequenzband zum Endgerät wechseln. Im Nahbereich und für höchste Leistung wird der Router das Endgerät im Normalfall im 5-GHz-WLAN ansprechen. Bewegt sich der Anwender etwa in den Garten, wechselt der Router automatisch ins 2,4-GHz-Netz, das eine deutlich höhere Reichweite bietet. Ähnliche Flexibilität ermöglicht auch das sogenannte „Crossband-Repeating“. Standardmäßig senden und empfangen Repeater im selben Frequenzbereich. Dabei wird die WLAN-Geschwindigkeit auf der Funkstrecke Router > Repeater > Endgerät halbiert. Bei Repeatern mit Crossband-Funktion erfolgt die Übertragung hingegen auf jeder der beiden Teilstrecken in unterschiedlichen Frequenzen – dadurch bleibt die Bandbreite vollständig erhalten.

Beamforming: Der gezielte Funkruf

Mit WLAN ac kam neben dem Multi-User-MIMO auch das herstellerübergreifend nutzbare „Beamforming“ als weiteres Leistungsmerkmal hinzu. Mithilfe mehrerer Antennen wird die Funkwellenübertragung so gezielt auf einen WLAN-Client ausgerichtet. Ohne Beamforming senden Router/Repeater ihren Funk mit gleicher Signalstärke in alle Richtungen. Mit „Explicit Beamforming“ verfolgt man diese Idee noch konsequenter und sendet von jeder der Antennen spezielle Datenpakete an den WLAN-Client, um die Funkumgebung zu testen und jede Antenne einzeln optimal einzustellen. Explicit Beamforming funktioniert also nur dann, wenn sowohl Router als auch die WLAN-Clients
MU-MIMO und Explicit Beamforming unterstützen. Die Kellnerin fragt dann nicht mehr ziellos, wer was trinken will, sondern spricht mich gezielt an.

Mesh: Cleveres Funkgeflecht

Eine der neuesten WLAN-Innovationen ist „Mesh“ (deutsch: Masche bzw. Geflecht), das alle Technologien zur Verbesserung und Effizienzsteigerung kombiniert und darüber hinaus noch eine praktische Zusatzfunktion bietet. Normale WLAN-Netze bestehen aus einem oder mehreren Access-Points (Router, Repeater und Co), die Funkzellen bereitstellen. Geht man nun mit einem WLAN-fähigen Gerät durch sein Zuhause, sollte es sich im Idealfall mit der jeweils nächsten Funkzelle verbinden. Mit herkömmlichem WLAN klappt das jedoch nicht.
Beim Mobilfunk ist seit der Einführung des digitalen GSM-Netzes ein reibungsloser Wechsel des Endgerätes zwischen den Funkzellen fest im Funkstandard integriert. Ganz selbstverständlich bleibt eine Mobilfunkverbindung auch bei 200 km/h im Auto bestehen, während das Telefon etwa alle 90 Sekunden per sogenanntem Handover in eine neue Funkzelle wechselt. Ein ähnliches Prinzip hält nun auch beim WLAN Einzug, sodass sich Geräte immer mit dem besten Access-Point verbinden können. Beim WLAN ist dieser Wechsel in eine neue Funkzelle nicht im Standard verankert und die Endgeräte helfen hier auch (noch) nicht mit. Daher muss der meshfähige Router viel Intelligenz mitbringen, eigenständig entscheiden, in welcher Funkzelle das Endgerät den optimalen Empfang hat, und es dementsprechend hin und her schubsen.

Allerdings löst jeder Anbieter die Mesh-Frage ein wenig anders. Der folgende Überblick über die aktuellen Mesh-Systeme geht auf die wichtigsten Unterschiede ein:

Netgear Orbi:

Als einer der ersten Hersteller hat Netgear mit Orbi bereits 2015 seine erste WLAN-Mesh-Lösung vorgestellt. Das System besteht aus Basis und Satellit, der das Netz wie ein Repeater vergrößert. Die Orbi-Basis wird per Kabel an den Router angeschlossen, dessen WLAN man deaktiviert. Die Einrichtung erfolgt per Smartphone-App in wenigen Minuten. Je nach Umgebung und Einsatzort können an einer Basis mehrere Satelliten angeschlossen werden, die ein gemeinsames WLAN-Netzwerk unter einer einheitlichen SSID und einem gemeinsamen Passwort aufspannen. Orbi funkt in 2,4 und 5 GHz mit den WLAN-Endgeräten und nutzt zur Kommunikation zwischen Basis und Satellit einen separaten 5-GHz-Kanal. Daher wird es auch als Triple-Band-Mesh-System bezeichnet. Das dreiteilige Set Netgear Orbi RBK23 mit zwei Satelliten kostet etwas über 300 Euro.

Google WiFi:

Kein Unternehmen profitiert mehr von der Internet-Nutzung als Google. So war es keine große Überraschung, als der IT-Gigant zunächst einen WLAN-Router und dann ein Mesh-Produkt entwickelte, das seit kurzem auch in Europa vermarktet wird. Google legt größten Wert auf einfachste Einrichtung und Bedienbarkeit. Das ist zwar gelungen – doch wurden damit leider auch jedwede Änderungen am System ausgeschlossen. Für passionierte Netzwerkadministratoren ist das System gänzlich ungeeignet. Das 3er-Pack von Google WiFi gibt es in Österreich ab 340 Euro.

TP-Link:

Der chinesische Hersteller TP-Link bietet mit der Deco-Serie seit Mitte 2017 ein Mesh-System an, das aus vielen kleinen Repeatern besteht, die wie Rauchmelder ausschauen. Beim Einstiegsmodell Deco M5 verwenden die Chinesen – wie übrigens auch Google – zur Kommunikation zwischen Basis und Satelliten nur zwei Bänder. Die neueste Modellreihe M9 hingegen hat, wie Netgear, Triple-Band-Mesh an Bord. Das Dreier-Set des TP-Link Deco M9 Plus kostet rund 370 Euro.

AVM:

Der FRITZ!Box-Hersteller ist nicht nur der einzige europäische Anbieter von WLAN-Mesh, sondern stellt das Netzwerk-Feature per Software-Update selbst für bestehende FRITZ!-Produkte zur Verfügung – und das kostenlos. Zu den Besonderheiten beim AVM-Mesh gehört, dass sowohl WLAN-Repeater als auch WLAN-fähige Powerline-Adapter oder auch weitere FRITZ!Boxen integriert werden können. Und dass sich Mesh nicht allein auf das WLAN, sondern auch auf andere Einstellungen, Funktionen und Eigenschaften des Heimnetzwerkes auswirkt – wie beispielsweise auf Smart-Home-Endgeräte von AVM und anderen Herstellern. Ein „Mesh-Basispaket“ aus FRITZ!Box 7530 und FRITZ!WLAN Repeater 1160E gibt es ab 170 Euro (Router: 130 Euro/Repeater: 40 Euro); meshfähige Powerline-Adapter im Set bereits ab 74 Euro (AVM FRITZ!Powerline 540E).