Funknetzwerke haben einen erheblichen Nachteil: Bei der Einrichtung ist es nicht absehbar, ob das fertige WLAN auch für alle Teilnehmer schnell genug sein wird. Dies liegt daran, dass die Datenrate von zu vielen Faktoren abhängt: 802.11-Standards, Frequenzbänder und deren Auslastung durch andere WLANs, Entfernung zum Sender, Antennen, eingesetzte Hardware und störende Einflüsse. Störungen gibt es überall – auch im Kabelnetz.
Ethernet verfügt daher über eine Fehlererkennung anhand einer Prüfsumme in der Schicht 2 (Datensicherungsschicht), in der auch die physikalischen MAC-Adressen von Sendern und Empfängern stehen. Allerdings enthält Ethernet keine Fehlerkorrektur. Es ist die Aufgabe des Protokolls in der höheren Schicht, bei Fehlern ein Paket neu anzufordern.
Im Kabelnetz geht dies recht flott, und Fehler fallen erst bei hohen Raten auf, etwa wenn das Kabel defekt ist oder gleich neben einer Stromleitung verlegt wurde. Im WLAN sind die Fehlerraten um ein Vielfaches höher, da die erlaubten, öffentlichen Frequenzen keine exklusiven Bänder sind und im urbanen Umfeld eine Menge anderer WLANs mit den vorhandenen Kanälen auskommen müssen. Wenn dann die WLAN-Verbindung eben noch bis in den Garten oder ins obere Stockwerk reicht, kann die Transferrate so gering sein, dass sie gerade mal für E-Mail und Web ausreicht.
Je nach Umgebung lässt sich über 10 bis 20 Meter Entfernung mit einer stabilen Verbindung rechnen. Beim Übertragen über die störanfällige 2,4-GHz-Frequenz reicht das WLAN aber meist nicht mal so weit. Bewegt sich der Datenverkehr im WLAN im Schneckentempo und nur über kurze Strecken, dann lohnt sich – neben der Suche nach einer besseren Ausrichtung des Routers oder Access Points sowie der Aufrüstung mit neuer Netzwerkhardware – die systematische Kontrolle einiger Einstellungen.
Standard 802.11n: nur AES für WPA und WPA2
Falls Sie die komplette WLAN-Infrastruktur auf 802.11n-Geräte umgestellt haben, überprüfen Sie Detaileinstellungen für die verwendete Verschlüsselungsmethode WPA oder WPA2. Sind 802.11n-WLANs langsam, so liegt dies häufig an der Unterstützung für TKIP bei der Verschlüsselung. Der Standard 802.11n erlaubt nicht den maximalen Durchsatz, wenn TKIP zum Einsatz kommt. Stattdessen wird die Leistung auf 54 Mbit/s sowie auf das Niveau des älteren 802.11g gedrosselt. Sämtliche aktuelle WLAN-Geräte, die mit WPA2 umgehen können, müssen laut Spezifikation AES (CCMP) unterstützen. Meist gibt es AES auch als nachträgliche Ergänzung für WPA. Gibt es noch ältere Geräte im Netzwerk, die nur TKIP können, ist es oft sinnvoller, mit einem Dual-Band-Router ein zweites WLAN ausschließlich für diese Geräte aufzusetzen. Zur Überprüfung, ob das WLAN für WPA/WPA2 mit AES oder TKIP konfiguriert ist, brauchen Sie nicht mal die Routereinstellungen zu öffnen. Die Freeware Wifi Info View zeigt diesen Parameter ebenfalls an. Die Bezeichnung der Spalte in der Auflistung der WLANs lautet „Cipher“.
802.11g/n: einen optimalen Kanal einstellen
Damit sich Drahtlosnetzwerke nicht stören, sind die für WLAN verfügbaren Frequenzbereiche in Kanäle aufgeteilt – das 2,4-GHz-Band in der EU in 13 Kanäle. Aufgrund der Kanalbreite von 20-MHz bei 802.11.g/n überlappen sich die benachbarten Kanäle. Es kommt zu Interferenzen, also zu einer Überlagerung von Funkwellen, die das Signal beider Sender stören. Während die Situation im 5-GHz-Band (802.11n/ac) mit einer größeren Anzahl von sich nicht überlappenden Kanälen entspannter ist, bleibt die richtige Auswahl eines Kanals für das 2,4-GHz-Band einer der wichtigsten Optimierungsschritte. Sämtliche Netzwerke in Reichweite mit Kanal und Sendeleistung zeigt unter Windows die englischsprachige Software Inssider.
Es nützt allerdings nichts, einfach den nächsten freien Kanal zu wählen. Da die Funkkanäle eng nebeneinander liegen, sollten Sie zu fremden WLANs in Reichweite mindestens fünf Kanäle Abstand halten. Funkt also beispielsweise ein WLAN auf Kanal 1, sollte Ihr Router Kanal 6 benutzen, und wenn dieser belegt ist, Kanal 11. In Europa sind außerdem die Kanäle 1, 7 und 13 möglich, wobei auch in Deutschland vereinzelt WLAN-fähige Geräte im Handel erhältlich sind, die über Kanal 11 nicht hinauskommen. Das beste Tempo erreichen WLAN-Geräte nach dem 11n-Standard, wenn sie 40 MHz breite Funkkanäle benutzen. Dann erreicht etwa ein WLAN-Router, der zwei parallele Datenströme übertragen kann, ein theoretisches Maximaltempo von 300 Mbit/s. Wenn Sie diese Option aktivieren, belegt der Router den breiten Funkkanal. Optional kann bei 802.11n auch eine Bandbreite von 40 MHz genutzt werden, und in diesem Fall sollten es acht Kanäle Abstand sein.
In dicht bebauten Gegenden und mehrstöckigen Wohnhäusern ist eine solche Optimierung allerdings schlicht nicht möglich, weil sich zu viele WLANs auf dem Frequenzband drängeln. In diesem Fall sollten Sie das eigene WLAN auf den gleichen Kanal legen wie das nächste fremde WLAN mit dem stärksten Signal. Denn dann greift die Koordinationsfunktion „Distributed Coordination Function“ (DCF) moderner Router immer noch besser als bei überlappenden, interferierenden Kanälen. Im 5-GHz-Band (802.11a/n/ac) überlappen sich die Kanäle nicht, und Router müssen gemäß den Vorschriften in Deutschland mittels Dynamic Frequency Selection (DFS) selbst einen freien Kanal suchen. In diesem Band können mehrere WLANs problemlos auch 40-MHz-Kanäle nebeneinander nutzen.
802.11b: veralteten Standard abschalten
Viele Router werden so ausgeliefert, dass sie mit möglichst vielen Geräten zusammenarbeiten – auch mit alten Komponenten, die nur den langsamen Standard 802.11b mit bis zu 11 Mbit/s beherrschen. Anders als der Nachfolger 802.11n nutzt der ältere Standard Kanalbreiten von 22 MHz und nicht von 20 MHz. Gemischte Netze müssen aus diesem Grund in einem verlustreichen Kompatibilitätsmodus arbeiten: Es dürfen abwechselnd lediglich 802.11b-Geräte oder Teilnehmer mit 802.11g/n/ac im WLAN funken. Geräte nach dem g-Standard büßen 30 bis 50 Prozent ihres maximal möglichen Datendurchsatzes ein.
Überprüfen Sie deshalb in den WLAN-Einstellungen des Routers, welche Funkstandards aktiviert sind. Ein 802.11b/g/n-Mischmodus ist nicht empfehlenswert. Sind noch Altgeräte mit diesem Standard vorhanden, lohnt sich deren Austausch mehr als jede andere Optimierungsmöglichkeit. Bei gemischten Netzen mit g-/n-/ac-Standard treten nachteilige Effekte dagegen nicht auf. Bei Dual-Band-Routern, die auf 5-GHz und auf 2,4-GHz funken, stören sich die beiden Frequenzbänder ebenfalls nicht.
Router und Access Point: einen idealen Standort finden
Wände, Türen und Möbel beeinträchtigen das elektrische Feld des WLANs. Es lohnt sich, Router und Access Points anders auszurichten und zu verschieben, da oft auch kleine Änderungen große Wirkung zeigen. Messen Sie währenddessen auf einem Notebook die Signalstärke. Dazu eignet sich die Freeware Wireless Net View. Das Tool zeigt neben der durchschnittlichen Signalstärke immer auch die momentane Signalstärke und hat eine simple Oberfläche mit einfacher Bedienung. Somit eignet es sich gut, um mit dem Notebook durch Büro oder Wohnung zu wandern.
Als „Heatmap“ bezeichnet man in Bezug auf Drahtlosnetzwerke eine Karte, die die Funkabdeckung anzeigt. Eine Karte für die eigenen vier Wände erstellen Sie mithilfe der Freeware Ekahau Heatmappe, die nach Registrierung mit einer funktionierenden E-Mail-Adresse einsatzfähig wird. In Verbindung mit einem Notebook/Ultrabook und Windows erstellen Sie damit eine komfortable Heatmap. Am genauesten wird die Karte, wenn Sie einen Grundriss der Räume haben. Falls nicht, zeichnen Sie einen groben Plan in einem Grafikprogramm oder scannen einen Grundriss auf Papier ein. Danach klicken Sie in Heatmapper auf „I have a map image“ und wählen diese Bilddatei aus. Alternativ entscheiden Sie sich für „I don‘t have a map“ und arbeiten stattdessen mit einem vorgegebenen Raster.
Antennen des Routers ausrichten
Stabantennen an WLAN-Routern arbeiten als omnidirektionale Antennen. Es handelt sich um Rundstrahler, die auf den horizontalen Achsen in alle Richtungen die gleiche Sendeleistung abgeben. Weniger gut „ausgeleuchtet“ bleibt bei dieser Antennenform die vertikale Achse. Konkret heißt das, dass diese Antennen ein ebenes Stockwerk gut versorgen, allerdings nicht den Keller oder den oberen Stock. Eine Neigung einer der Antennen kann daher große Auswirkungen auf die Signalqualität haben, und es lohnt sich der Versuch mit unterschiedlichen Winkeln, wenn andere Stockwerke abgedeckt werden sollen.
Neue Hardware: auf 5 GHz ausweichen
Wenn das Frequenzband zu dicht mit WLANs belegt ist, können Sie mit neuer Hardware auf andere Frequenzen ausweichen: Die Lösung sind 11n-Router, die sowohl auf 2,4-GHz-Band als auch auf dem 5-GHz-Band funken. Die Hersteller bezeichnen diese Produkte als Dual-Band-Router oder als Parallel-Band-Router. Aktuell ist dabei der Frequenzbereich um 5-GHz für 802.11n weniger anfällig für Interferenzen durch fremde Netze, da es zurzeit weniger 5-GHz-WLAN-Geräte gibt, mehr Kanäle zur Verfügung stehen und auch Mikrowellen und Babyphones nicht auf diesem Band stören. Natürlich müssen dann aber auch alle WLAN-Clients den 5-GHz-Standard von 802.11n unterstützen – mit der Anschaffung eines neuen Routers oder Access Points ist es deshalb nicht getan, da auch ältere Notebooks/PCs einen Dual-Band-WLAN-Adapter für 802.11n benötigen. Diese USB-Geräte sind etwas teurer und kosten aktuell (August 2014) zwischen 24 und 50 Euro. Der Asus USB-N53 n600 (25 Euro bei Amazon) fällt beispielsweise in diese Kategorie.
Neuester Standard: zu 802.11ac aufrüsten
Die derzeit schnellsten WLAN-Geräte nutzen den Standard 802.11ac. In der Praxis kommen sie auf Transferraten von rund 200 bis über 400 Mit/s über 5-GHz. Der neue Standard bringt allerdings nur Vorteile, wenn Sie auch passende Gegenstellen haben, die über die Frequenz 5-GHz funken können. Arbeitet das WLAN über 2,4-GHz, gibt es keinen Tempounterschied zwischen 11ac und dem Vorgängerstandard 802.11n. Die schnellsten WLAN-Router sowie Access Points beherrschen das 3x3-MIMO-Verfahren – sie können also pro Frequenz bis zu drei Verbindungen gleichzeitig aufbauen. Je nach Ausstattung kosten sie circa 100 Euro wie der TP-Link Archer C7 und bis zu rund 230 Euro wie die AVM Fritzbox 7490. Außerdem müssen Sie noch die Gegenstellen auf 11ac aufrüsten, denn nur wenige Notebooks, Tablets oder Smartphones haben den schnellen Standard bereits eingebaut. USB-Sticks wie der AVM Fritz-WLANC 430 kosten etwa 30 Euro, arbeiten jedoch lediglich nach dem 1x1-Verfahren. Schnellere 2x2-Sticks kosten rund 10 Euro mehr. Einem PC können Sie zudem über eine PCI-Express-Steckkarte mit externer Antenne für rund 70 Euro zu einem schnellen WLAN verhelfen (Asus PCE-AC66).
WLAN bleibt WLAN – auch mit dem Standard 802.11ac: Die Maximalwerte, mit denen die Hersteller ihre Router schmücken, werden im echten Leben nie erreicht. Trotzdem ist 11ac das schnellste WLAN, das es bislang gibt, selbst wenn es in der Praxis nicht zu Gigabit-Tempo reicht. Diese Leistung ist auch notwendig, da immer mehr Geräte höheres Tempo benötigen – vor allem für Videostreaming. 5-GHz muss sein: Ein 11ac-Router muss neben 2,4-GHz auch über die Frequenz 5-GHz funken. Denn nur über 5-GHz erzielt 11ac sein Tempo-Plus.
Breitere Kanäle: Aktuelle 11ac-Router nutzen Funkkanäle mit 80-MHz, künftig werden Router außerdem Kanäle mit 160-MHz unterstützen. Je breiter der Funkkanal ist, desto mehr Daten lassen sich übertragen. 11n-Router arbeiten mit maximal 40 MHz breiten Kanälen. Um andere WLANs nicht zu stören, können sie meistens aber nur 20-MHz-Kanäle nutzen. Aktuelle Router können auf jeder Frequenz bis zu drei Datenströme (Spatial Streams) gleichzeitig übertragen, je einen pro Antenne. In Zukunft sollen bei 11ac über 5-GHz bis zu acht Spatial Streams möglich sein. Nutzen die Router dafür 160 MHz breite Kanäle, ist eine theoretische WLAN-Datenrate von knapp 7 Gbit/s möglich.
Effizientere Modulation: Optional dürfen 11ac-Router das verbesserte Modulationsverfahren 256 QAM verwenden, mit dem sich mehr Bits pro Subchannel übertragen lassen. Allerdings bringt das nur ein Tempo-Plus, wenn die Funkstrecke kaum gestört wird.
Beamforming: Um den Nachteil einer geringen Reichweite auszugleichen, bedient sich 802.11ac der Beamforming-Technik, um das Signal in eine Richtung zu verstärken. Die Antennen im Router arbeiten bei Bedarf zusammen, um in Richtung eines Empfängers ein stärkeres Signal zu senden. Beamforming gibt es bereits länger, allerdings ist es bei früheren Standards nicht einheitlich umgesetzt und funktioniert dort nur mit wenigen Geräten des gleichen Herstellers. Unter 802.11ac gehört die Technik hingegen zum einheitlichen Standard.
Ethernet-Kabel für stationäre PCs
Geht es um pures Tempo, bleibt das Netzwerkkabel die erste Wahl. Über das bei aktuellen Routern und Hauptplatinen verfügbare Gigabit Ethernet erreichen Sie problemlos 900 Mbit/s, und für PC-Arbeitsplätze, die sich sowieso in der Nähe des Routers befinden, gibt es kein Motiv für WLAN. Ethernet-Kabel sind auch der empfohlene Anschluss für ein NAS, da von dort aus generell hohe Datenmengen übertragen werden. Und auch wenn nur Fast Ethernet mit 100 Mbit/s zur Verfügung steht, ist dies einem Drahtlosnetzwerk vorzuziehen. Denn jedes Gerät, das Sie über Kabel verbinden, ist ein Sender weniger im WLAN.
(PC-Welt/ad)