Der kleine WLAN-/Airport-Führer
Nach viel Bastelei und Probiererei sowie der Lektüre diverser Quellen zum Thema WLAN und Funk im Internet fasse ich hier mein gesammeltes Wissen darüber zusammen. Vielleicht hilft es jemandem, ich wusste vieles jedenfalls so detailiert nicht und habe bei der Einrichtung meiner bisherigen WLANs ebenfalls einige Fehler gemacht. Der Artikel bezieht sich hardwareseitig auf den Mac und die Airport Extreme Basisstation von Apple, die grundlegenden Dinge gelten jedoch für jegliche WLAN-Hardware.
Ein paar Anmerkungen vorab
In einem WLAN gibt es grundsätzlich mindestens eine Basis (z.B. Airport Basistation) sowie mindestens einen Client (Mac, iPhone). Alle Parameter eines WLANs legt die Basis fest, nicht irgendein Client. Die Clients scannen die zulässigen Frequenzbereiche und suchen nach erkannten WLANs. Die Betriebsparameter der einzelnen Netze sind den Clients insofern egal, als dass sie sich an die entsprechenden Einstellungen anpassen. Ergo werden Kanal, Frequenzbereich usw. an der jeweiligen Basis eingestellt, nicht am Mac oder sonstwo.
Frequenzbereiche
Es gibt momentan zwei Frequenzbereiche für WLANs: das 2,4 GHz-Band und das 5 GHz-Band. Letzteres ist jedoch nur für 802.11a- und 802.11n-Geräte nutzbar. B- und g-Geräte arbeiten nur im 2,4 GHz-Band. N-Geräte können ebenfalls im 2,4 GHz-Bereich arbeiten. Betreibt man also ein n-WLAN im b/g-Kompatibilitätsmodus, landet man automatisch im 2,4 GHz-Bereich. Im a-Kompatibilitätsmodus funkt man im 5 GHz-Bereich, im reinen n-Modus selbstredend auch. Der 5 GHz-Bereich hat gegenüber dem 2,4 GHz-Bereich zwei entscheidende Vorteile:
- Die Sendeleistung darf bis zu 1000 mW betragen weil die Frequenzen zu hoch sind um schädlich zu sein. Der 2,4 GHz-Bereich ist Mikrowellenstrahlung und erhitzt folglich Wasser und mithin auch unsere Zellen. Deswegen ist die Sendeleistung im 2,4 GHz-Bereich auf 100 mW begrenzt (wenigstens in Deutschland soweit ich weiß).
- Der 5 GHz-Bereich ist im privaten Umfeld derzeit so gut wie ungenutzt, deshalb herrscht dort (noch) im wahrsten Sinne des Wortes relative Funkstille.
Kanalauswahl, Empfangsqualität, Bandbreite
Jeder Frequenzbereich ist in mehrere Kanäle unterteilt. Dies richtet sich nach den nationalen Bestimmungen zum Funkverkehr. In den USA sind dies im 2,4 GHz-Bereich 11 Kanäle, in Europa 13, in Japan sogar 14. Für den 5 GHz-Bereich sind es wesentlich mehr Kanäle (Kanal 36 bis 167). Jeder Kanal ist 5 MHz breit. Wikipedia liefert dazu eine gute Übersicht.
Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass man je nach Einstellung nur diesen einen Kanal benutzt. Im Falle von 802.11g werden immer 5 Kanäle belegt. Bei Einstellung auf Kanal 1 belegt ein WLAN also die Kanäle 1 bis 5, bei Einstellung auf Kanal 2 also 2 bis 6 usw. Dieses zu wissen ist extrem wichtig in Mehrfamilienhäusern mit mehreren WLANs! Dieser Umstand ist nämlich der Grund dafür, dass es nur drei vollkommen unabhängige Kanäle gibt, die bei gleichzeitigem Betrieb und ausreichender Empfangsstärke die volle Datenrate zur Verfügung stellen können: Es sind dies die Kanäle 1, 6 und 11, weil sie überlappungsfrei arbeiten! Wer also mehrere WLANs in der Umgebung hat, sollte durch Abstimmung dafür sorgen, dass alle auf einer dieser drei Kanäle arbeiten. Warum? Die WLAN-Standards sind so ausgelegt, dass die WLAN-Basen zusammenarbeiten und so jedem Teilnehmer im jeweiligen Frequenzbereich die optimale Bandbreite zur Verfügung stellen.
Beispiel 1: WLAN A arbeitet auf Kanal 1, WLAN B auf Kanal 6. Im g-Modus haben beide WLANs 54 MBit Bandbreite zur Verfügung (bei n 130 Mbit). Jetzt kommt ein dritter Teilnehmer dazu und betreibt sein WLAN C auch auf Kanal 6. Die Basen von B unc C berücksichtigen nun einander. Solange in WLAN C nichts passiert (kein Datentransfer) stehen dem WLAN B immer noch 54 (130) MBit zur Verfügung. Jetzt startet in WLAN C aber ein Download per 6000-er DSL-Leitung. Runde 6 MBit plus gewaltigem (!) Overhead für die Verschlüsselung und für sonstige Dinge gehen dem WLAN B jetzt an Bandbreite verloren. Wer wann wie viel Bandbreite hat, wird von den Basen geregelt und hängt vom Datenverkehr in den einzelnen WLANs ab.
Lösungsmöglichkeiten: WLAN B oder C wechselt zu Kanal 11. Dann beeinflussen sie sich gegenseitig nicht und jeder hat wieder das volle Vergnügen.
Beispiel 2: WLAN C arbeitet, weil der Betreiber "clever" ist und einen freien Kanal ausgewählt hat auf Kanal 3. Er verursacht dadurch Konflikte mit WLAN A UND B, denn Kanal 3 wird einerseits von WLAN A auf Kanal 1 mitbenutzt, andererseits überlappt WLAN C nun auch mit WLAN B, denn es belegt ja auch die Kanäle 6 und 7, die schon von WLAN B benutzt werden. Nun leiden drei WLANs untereinander, ganz schlecht. Lösung wie bei Beispiel 1.
Beispiel 3: Es gibt 4 WLANs in der Umgebung. Auch hier gilt: alle WLANs auf 1, 6 oder 11. Zwei WLANs müssen in den sauren Apfel beißen und gemeinsame Kanäle nutzen. Sinnvollerweise besorgt man sich einen WLAN Sniffer oder nimmt ein iPhone mit WiFiTrack und sucht sich das WLAN mit der geringsten Signalstärke, welches auf dem gleichen Kanal liegt wie der, den man selbst vor hat zu benutzen. Eine andere Lösung gibt es nicht.
Die Beispiele sollen vor Allem zeigen, dass man sich in der Nachbarschaft mit WLANs unbedingt abstimmen sollte. Als Alternativen kommen in Frage: Wechsel in den 5 GHz-Bereich wenn man nur n-Geräte hat oder Ethernet (Kabel). Gut, man könnte die eigene Wohnung auch mit Alufolie tapezieren. ;-) Es gibt außerdem noch die Möglichkeit mit zwei WLAN-Basisstationen jeweils dezidiert nur einen der beiden Frequenzbereiche abzudecken (siehe Airport Extreme Handbuch). Die beiden Basen werden per Ethernet verbunden. Eine davon ist die Hauptbasis, die ist für DHCP, DSL usw. zuständig. Der Vorteil dabei ist, dass man mit sehr wenigen Kabeln auskommt (Verbindung der Basen + DSL-Modem) und für schnelle Geräte den wenig benutzten 5 GHz-Bereich einsetzen kann. Damit hat man dort erstmal Ruhe. Für iPhone & Co. reicht die echte Netto-Bandbreite im 2,4-GHz Bereich allemal. So habe ich es bei mir zu Hause auch gemacht. Kostet halt nochmal eine Airport Extreme extra, dafür hat man die beiden Basen aber immer und spart sich die Verkabelung der Wohnung.
In Deutschland wäre es vorteilhaft im 2,4 GHz-Bereich die Kanäle 1, 7 und 13 zu benutzen, weil aber vielfach 6 oder 11 voreingestellt sind (in Anlehnung an die USA), werden 7 bzw. 13 kaum benutzt. Sie wären aber günstiger, weil sie einen zusätzlichen Abstand von 5 MHz zwischen den einzelnen Netzen bieten. Im 5 GHz-Bereich ist die Diskussion um Kanäle derzeit müßig. Es sind derer erstens wesentlich mehr als 11 bzw. 13 und außerdem vergibt die Airport Extreme im 5 GHz-Bereich den Kanal ausschließlich automatisch. Der Nutzer kann die Kanalauswahl derzeit nicht beeinflussen.
Aufstellung der Basistation
Hat man das o.g. alles berücksichtigt, kommt man zur Frage der günstigsten Aufstellung der Basis. Grundsätzlich gilt wie bei jedem Funkverkehr, je höher, desto besser (in gewissen vernünftigen Grenzen ;-) ). Entsprechend dieses interessanten Beitrages muss man sich die Form eines WLAN-Feldes wie ein liegendes M & M vorstellen. Idealerweise müssten also die Basis frei in der Mitte des Raumes schweben, um ihre volle Feldstärke ausnutzen zu können. Eine zu flache Aufstellung, z.B. im Erdgeschoss eines Hauses ist ganz bescheiden. Eine erhöhte Aufstellung ist in jedem Falle besser, denn ansonsten nutzt man nur die obere Hälfte des Feldes. Die Signalstärke wird durch eine günstige Aufstellung in jedem Falle massiv beeinflusst. Die Nutzung des 5 GHz-Bereiches ist auch hier vorteilhaft, weil sich diese Wellen leichter in Gebäuden ausbreiten (kürzere Wellenlänge). Außerdem verwenden viele moderne Basisstationen (also meist die mit n-Standard) Mimo-Technik, was die Sende- und Empfangsqualität entscheidend verbessert. Die Airport Extreme hat das auch.
Orientierung der Basisstation
Es wird immer wieder behauptet, dass die Orientierung der Airport Extreme von wesentlicher Bedeutung für die Feldstärke sei und dass man sie daher am besten horizontal aufstellen sollte. Rein theoretisch stimmt das, denn man verändert durch Drehung der Basis die Polarisation des Feldes. Ich habe das intensiv selbst durchprobiert. Das Airport Dienstprogramm bietet dazu eine hübsche grafische Anzeige, in der man Signal, Rauschen und Bandbreite schön dargestellt bekommt. Nach meinen eigenen Erfahrungen hat die Orientierung der Airport Extreme nur geringen Einfluss auf die Sende- und Empfangsqualität. Ich habe festgestellt, dass es in Bereichen mit sehr schwachem WLAN-Empfang (relativ weit weg von der Basis) geringe Unterschiede zwischen vertikaler und horizontaler Aufstellung der Airport Extreme gibt. Der Empfang ist bei horizontaler Aufstellung etwas besser. Allerdings wäre hier eine kleine Airport Express in einem WDS wahrscheinlich die effektivere Lösung. Warum ist das wichtig? Weil man sich die Airport Extreme mit dieser schönen Halterung sehr komfortabel an die Wand schrauben kann und mithin auch in eine vernünftige Höhe. Dies hat einen wesentlich größeren und vor allem positiven Einfluss auf die Sende- und Empfangsleistung als die Orientierung.
Fazit
WLAN ist eine hübsche Sache, aber mein weiß eigentlich nie verlässlich, wie viel Bandbreite man gerade wirklich hat. Außerdem ist man ggf. Einflüssen unterworfen, die man selbst nicht im Griff hat, benachbarte WLANs zum Beispiel. Es ist daher durchaus eine gründliche Überlegung wert, ob man nicht lieber ein paar ordentliche Cat 6 Kabel verlegt und die Ethernet-Ports der Airport Extreme bzw. der jeweiligen Basisstation nutzt. Dabei weiß man wirklich immer wie viel Bandbreite man hat, egal was der Nachbar macht.
Allen die sich bis hierher durchgekämpft haben und die obigen Tipps beherzigen möchten, wünsche ich nun gutes Gelingen und allzeit freie Fahrt auf den lokalen Zufahrtstraßen zur globalen Datenautobahn.