Die Tücken von WLAN

Wie WLAN Ihre Internet Geschwindigkeit bremsen kann

Immer wieder bekommen wir Beschwerden "das Internet wäre zu langsam" und immer wieder stellt sich heraus, dass nicht das Internet, sondern das heimische WLAN die Bremse ist.

Ein einfacher Test ist es, die Geschwindigkeit an einem per LAN Kabel angeschlossenen Laptop zu messen und das Resultat zu vergleichen mit einem Gerät (möglichst das gleiche), das per WLAN angeschlossen ist.

Sie werden staunen.

Faktoren, die Ihr WLAN beeinflussen

  • Die auf der Verpackung angegebene WLAN Geschwindigkeit Ihrer FritzBox
  • Die WLAN Geschwindigkeit Ihres Laptop/Tablet/Handy
  • Verfügbare Kanalbreite
  • Anzahl Geräte die gleichzeitig surfen
  • Anzahl WLANs von Nachbarn
  • Ein Repeater
  • Das langsamste Gerät
  • Position des WLAN Gerätes
  • Position des Repeaters
  • Decken, Wände und sonstige Hindernisse
  • WLAN Frequenzband der Fritz!Box

Brutto WLAN Geschwindigkeit der FritzBox

Nur knapp die Hälfte dessen, was auf der Verpackung steht, ist theoretisch möglich. Es kann nicht einfach ein Datenpaket von Ihrem WLAN Gerät an Ihr Endgerät gesendet werden und davon ausgegangen werden, dass es heil ankommt. Es muss geprüft werden, dass es angekommen ist. Es muss mit anderen Geräten koordiniert werden wer gerade dran ist. Dieser sogenannte Daten "Overhead" halbiert das, was auf der Verpackung steht.

Fraglich ist, warum bei der WLAN Geschwindigkeit nicht mit der effektiven Geschwindigkeit geworben wird. Die angegebene Geschwindigkeit kann beim Datentransfer nicht erreicht werden. Ein wenig, als ob ein Autohersteller beim Basismodell 1,6 Liter Benziner eine Höchstgeschwindigkeit von 400 km/h angeben würde. Die wäre tatsächlich möglich, wenn es den Luftwiderstand nicht gäbe...

Es hat sich aber so eingebürgert und ein Hersteller alleine kann das wohl kaum ändern.

Die WLAN Geschwindigkeit Ihres Endgerätes

Ganz klar: wenn Ihr Laptop nur 54.000 KBits kann, dann nützt eine Fritz!Box mit 450.000 KBits nichts. Sie werden trotzdem nur mit knapp der Hälfte der 54.000 surfen. UND: dieses Gerät wird modernere Endgeräte, die schneller können, bremsen. Einfach weil es durch seine langsame Geschwindigkeit die Fritz!Box länger auslastet. Wie ein Traktor auf der Bundesstraße der alles aufhält.

Verfügbare Kanalbreite

Am Beispiel einer modernen FritzBox: sollen die angegebenen (brutto) 450 Mbits erreicht werden, die auf der Verpackung stehen, werden 40 MHz an Kanalbreite benötigt. Der zugelassene WLAN Standard im 2,4 GHz Bereich (=2.400 MHz) geht von 2.400 MHz bis 2.483 MHz. Da für die Übertragung von 450 MBits ganze 40 MHz benötigt werden, ergibt sich rechnerisch, dass höchstens zwei WLANs koexistieren1) können, wenn die höchste Datenrate gehalten werden soll. Kommen sich bereits 3 Nachbarn "ins Gehege", regeln Ihre FritzBoxen die Kanalbreite selbständig auf die Hälfte runter. Ohne dass Sie etwas getan haben, ist Ihre WLAN Geschwindigkeit halbiert!

Einfacher ausgedrückt: um mehr Daten gleichzeitig per WLAN übertragen zu können, werden mehr Kanäle benötigt. Nicht anders als im echten Leben verhält sich das mit einer Autobahn. 2 Spuren erlauben unabhängige Geschwindigkeiten. Ist aber ein Schwerlasttransport unterwegs, werden alle blockiert. Und anders als im echten Leben, wo eine Autobahn mit viel Aufwand auf 3 Spuren ausgebaut werden kann, gibt es im WLAN Bereich keine freie Frequenz nebenan um mehr Kanäle zu haben.

Anzahl WLANs von Nachbarn

Dies steht in direktem Zusammenhang mit der Kanalbreite. Desto mehr WLANs „einander sehen (hören)“, desto geringer die verfügbare Geschwindigkeit. Dies allerdings erst, wenn alle tatsächlich surfen. Und wann ist das? Abends ab 17 h, wenn alle zuhause sind, und an verregneten Sonntagen. Bevor Ihre gebuchte Internet Geschwindigkeit schuld ist, sind es höchstwahrscheinlich Ihre Nachbarn und Kinder (sofern man dies „schuld“ nennen kann).

Bedenken Sie auch, was sich bei Ihnen in den letzten 10 Jahren in Sachen WLAN getan hat. In 2006 bei unseren ersten Installationen gab es ein PC im Arbeitszimmer, der per LAN Kabel angeschlossen war. Heute? Laptops, Tablets, Handys, TVs, Drucker, Lautsprechersysteme. In so gut wie jedem Haushalt.

Repeater

Wussten Sie es? Ein Repeater mag die Reichweite Ihres WLANs vergrößern (wenn richtig platziert), er halbiert aber dessen Geschwindigkeit. Und ein weiterer Repeater gerade nochmals.

Warum? Während Ihre FritzBox sendet, hört der Repeater zu und während er zuhört kann er nicht senden. Und umgekehrt. Das Resultat: halbierte Geschwindigkeit. Auch wenn Sie direkt neben der FritzBox per WLAN surfen, halbiert Ihr WLAN Repeater die Geschwindigkeit.

Ein bisschen wie stille Post spielen. Mit dem Unterschied, dass im echten Leben am Ende meist was ganz anderes ankommt, als losgesendet wurde. Bei WLAN nicht. Viel „Datenoverhead“ verhindert Fehler. Aber das Prinzip „erst hören dann weitersagen“, das passt.

Das langsamste Gerät

Wenn Sie eine FritzBox und einen Repeater mit unterschiedlicher Geschwindigkeit einsetzen, dann bestimmt das langsamste der Geräte Ihre WLAN Geschwindigkeit.

Ein extremes Beispiel: Sie setzen eine moderne FritzBox 7430 oder 7490 mit einem 2,4 GHz Band und 450 MBits zusammen mit Ihrer alten Fritz!Box 7170 als Repeater ein, dann verlangsamen Sie Ihre 7430 (oder 7490) auf 54.000 und somit effektiv auf höchstens 25.000.

Anzahl der Geräte, die gleichzeitig surfen

Sie haben es erraten: wenn zwei gleichzeitig surfen, halbiert sich die Geschwindigkeit. Dies im Idealfall. Tatsächlich ist es so, dass sich die Geschwindigkeit mehr als halbiert. Overhead ist hier der Grund.

Serielle Kommunikation

Warum: es geht nicht anders als „einer nach dem anderen“. Und das bedeutet „halbe Geschwindigkeit“. Die Annahme das drei Laptops, die eine WLAN Geschwindigkeit von 150.000 können, gleichzeitig die volle Leistung haben in einem WLAN mit einer FritzBox die 450.000 kann, die ist falsch2).

Stellen Sie sich vor, Sie telefonieren mit Ihrer Schwiegermutter und Ihrer Tochter gleichzeitig am Telefon. Eine am linken Ohr und eine am rechten. Keine Chance! Da die eine nichts von der anderen hört, wird Sie immer wieder unvermittelt los reden und entsprechend stören. Für die technischen Leser: hier ist die Rede vom „Hidden node“ Effekt.

Wenn zwei Laptops, die in guter Distanz zur FritzBox und zu einander sind, dann verhält sich das anders, als wenn die beiden Laptops zwar die FritzBox empfangen, aber sich gegenseitig nicht.

Sind die beiden Laptops (Handys, Tablets) selbst in Funkreichweite, dann nehmen diese Gerät „Rücksicht“ aufeinander, indem sie nicht losfunken, wenn der andere bereits dabei ist.

Sind die beiden Geräte selbst außer Reichweite zueinander, dann können sie nicht wissen, dass das andere Gerät am senden ist und senden dann einfach „wild drauf los“. Die FritzBox, die bereits mit dem ersten Gerät beschäftigt ist, hört nicht und antwortet nicht, was das zweite Gerät dazu führt nun seine Anfrage in unregelmäßigen Abständen weiter zu senden, bis es irgendwann eine Antwort bekommt. Dazwischen wurde mit dem dauerenden „dazwischen reden“ die Kommunikation zwischen den anderen beiden gestört. Das mag sich alles im Millisekundenbereich abspielen, aber in der Summe haben wir auch hier einen Faktor, der bei ungünstigen Konstellationen nochmals Ihre Geschwindigkeit halbieren kann.

Dies hat nicht nur Auswirkung innerhalb Ihres WLANs, sondern auch unter unterschiedlichen WLANs. Dieser „Hidden node“ Effekt wirkt eben auch zwischen den WLANs von Nachbarn.

Position des WLAN Gerätes

Es versteht sich von selbst, dass eine zentrale Position im Haus/Wohnung der richtige Platz für Ihr WLAN Gerät ist 3).

In dieser Position durchqueren die Funkwellen am wenigsten Decken, um in die weiteren Zimmer zu gelangen. Baubedingt kann aber auch das nicht immer zutreffen. Es ist gut möglich, je nach Bauweise, dass bereits eine Decke „reicht“ um das WLAN Signal fast gänzlich auszuschalten.

Erstaunlicherweise erweisen sich Fachwerkhäuser fallweise als noch schwieriger als Beton. Dies hat mit dem in Decken und/oder Wänden verarbeiteten „Hasengitter“ zu tun, was kräftig abschirmt.

Ist das WLAN Gerät im Keller, dann haben Sie optimalen Empfang im Keller selbst, in der Garage, in der Vorratskammer und dem Heizungsraum. In der Küche direkt oberhalb noch OK. Im Wohnzimmer quer gegenüber „gerade noch so“ in den Schlafzimmern im oberen Stockwerk ist es vorbei.

Dass Sie an der optimalen Stelle (meist im Bereich des Wohnzimmers) nicht mit einem Netzwerkkabel hinkommen, mag so sein. Es ändert aber nichts daran, dass alles andere eine ungenügende Lösung ist.

Wenn Sie Ihr Badezimmer neben dem Schlafzimmer haben wollen, wird nichts daran vorbei führen, die Wasserleitung dorthin zu verlegen. Nicht anders als bei den Daten in Ihrem Netzwerk.

Decken, Wände und sonstige Hindernisse

Funk kann nicht zaubern. „Beam me up Scotty“ gibt es nicht. Hindernisse sind ein Hindernis. Das fängt am Standort der FritzBox an: direkt hinter dem PC an der Wand ist schlecht. Das WLAN Signal muss sich dann erstmals „durch“ Ihren PC und dem Bürotisch arbeiten bevor weitere Hindernisse in den Weg kommen. Die Fritzbox (oder sonstiges WLAN Gerät) gehört an eine Stelle mit freier Sicht. Dass es dann Beschwerden aus dem Haus gibt wegen der schlechten Optik, passt nicht zu den gleichzeitigen Beschwerden wegen dem schlechten WLAN Empfang. Entweder oder J.

Decken sind das schwierigste Hindernis. 30 Zentimeter Stahlbeton. Womöglich noch Fußbodenheizung und Fliesen. Senkrecht durch macht das 30 Zentimeter. Quer durch steigt der Weg durch den Beton. Je nach Winkel mehr als das doppelte.

Durch Wände kommt das Signal in der Regel besser (wenn es nicht tragende Wände sind).

Position des Repeaters

Immer wieder sehen wir, dass ein Repeater dorthin gesetzt wird, wo schlechter Empfang ist. Das ist aber gänzlich falsch. Ihr Repeater wird dann genau so schlecht empfangen wie Ihr Handy/Laptop/Tablet zuvor. Der Repeater kann dann höchsten das schlechte Signal gut weiter geben. Sie mögen es dann mit „4 oder 5 Balken“ empfangen, weil Sie direkt daneben sitzen. Aber der Repeater selbst empfängt mit 0 oder 1 Balken. Er hat dann ein sehr schlechtes Signal mit optimaler Leistung weiter gegeben.

Wohin damit? Auf halbem Weg ist die Antwort. Dort wo der Empfang noch gut genug ist um das Signal brauchbar weiter zu geben.

Bedenken Sie: ein Repeater ist kein Verstärker. Repeater = Wiederholer. Er schnappt das Signal auf und gibt es mit der Ursprungsleistung weiter. Wenn er das Signal schlecht aufschnappt, kann er es zwar mit guter Leistung weiter geben. Aber eben nur so schlecht wie selbst empfangen.

Somit: im Stockwerk direkt unterhalb oder oberhalb Ihrer FritzBox ist der Empfang am besten. Platzieren Sie also ein Repeater dorthin. Siehe dieses Beispiel:

Das WLAN, was quer durch das Haus funkt, hat zwar die kürzere Gesamtstrecke, durchläuft dabei aber doppelt so viel Bausubstanz wie das, was erst senkrecht und dann horizontal verläuft.

Das WLAN Frquenzband der Fritz!Box

Es gibt Fritz!Boxen (Modell 7390 und 7490) die nebst dem bislang genutzten Funkkanal im Bereich von 2,4 Gigahertz gleichzeitig auch 5 Gigahertz können. Damit sind theoretische (brutto) Geschwindigkeiten von bis zu 1.300 MBits (Modell 7490) möglich was netto circa 700 MBits bedeutet). Es gibt aber noch so gut wie keine Laptops/Handys oder Tablets, die diese Geschwindigkeit auch nur ansatzweise können. Unsere Praxistests zeigen darüber hinaus, dass diese Frequenz deutlich schlechter durch Wände und Decken kommt. Dieses Frequenzband eignet sich also nur im Nahbereich direkt neben Ihrer FritzBox oder höchstens im Zimmer nebenan.

Ein (derzeit noch) erheblicher Vorteil: die meisten Nachbarn haben noch keine WLAN Geräte im 5 GHz Bereich. Sie sind also (noch) alleine und somit ungestört.

So gut wie alle derzeitigen Handys und Tablets „verstehen“ 5 GHz. Moderne Laptops auch. Bereits Laptops, die 2 Jahre alt sind, jedoch nicht.

Fazit

Wenn Sie obige Faktoren kombinieren, zeigt sich, dass Ihre WLAN Geschwindigkeit ganz schnell langsamer ist als Ihre gebuchte Internet Geschwindigkeit. Wir haben einen Test unter optimalen Bedingungen durchgeführt. Dabei wurde eine 1 GB Datei von einem PC mit einem SSD Laufwerk zu einem NAS Server mit einer 1 Gigabit Netzwerk Schnittstelle kopiert. Der Kopiervorgang dauerte 9,3 Sekunden was mit 110,1 MB pro Sekunden ziemlich nahe am möglichen Bestwert von 117 MB pro Sekunde lag.

Danach haben wir verschiedene Kopiertests zum gleichen NAS Server per WLAN gemacht. Jeweils per WLAN „durch“ eine Fritz!Box 7490 und danach zusätzlich durch einen Repeater und Fritz!Box.

In allen Tests hatten Fritz!Box, Repeater und PC jeweils Sichtverbindung zu einander (was in der Realität kaum so sein wird). Siehe hier das erstaunliche Ergebnis.

Wenn Sie eine ältere FritzBox mit WLAN Geschwindigkeit von 54.000 haben (Typ 7050, 7170 oder 7012) surfen Sie bereits direkt neben Ihrer FritzBox allerhöchstens mit 25.000. Sobald Sie nicht alleine surfen, ein Repeater dabei ist, mehrere Nachbarn, Decken und Wände, dann bleiben unter Umständen deutlich weniger als 10.000 übrig. Egal wie viel Sie gebucht haben und bezahlen. Ein Upgrade von 16.000 auf 25.000 oder gar 50.000 bringt dann nichts.

Auch moderne Fritz!Boxen mit 450 MBits kommen ganz schnell unter Ihre gebuchte Internet Geschwindigkeit, wenn genügend der obigen Faktoren einen Einfluss haben.

Fußnoten

1) Für die technischen Leser: dass zwei WLANs jeweils 40 MHz ungestört nebeneinander funken können stimmt nicht ganz. Beide strahlen jeweils bis zu 20 MHz am oben und unteren Ende in das benachbarte Band ab. Störungsfrei kann (abhängig von der Distanz) eigentlich nur ein WLAN in der verfügbaren Bandbreite arbeiten.

2) Für die technischen Leser: neue Geräte basierend auf MIMO Technologie (Multiple Input Multiple Output) versprechen, dass mehrere Endgeräte (Laptops/Handy/Tablet) gleichzeitig bedient werden können. Dafür sind aber mehrere Antennen notwendig. Die WLAN Geräte sehen dann so oder so ähnlich aus:

Wie gut aber die Praxis(bestehend aus zusätzlichen Steuerdaten, Abstrahlung zwischen einander, Abstand der einzelnen Geräte zu einander, Richtung in die zu den Geräten gefunkt wird) sein wird, werden wir in naher Zukunft sehen, wenn mehr und mehr Haushalte solche Geräte einsetzen.

3) Bei ungünstigen baulichen Bedingungen kann es sehr gut sein, das hier auch der „Hidden Node“ Effekt hinzu kommt, weil ein Gerät im unteren Stockwerk zwar die Fritz!Box im mittleren empfängt, aber nicht das weitere Gerät im oberen Stockwerk. Schon ist Ihr WLAN schlechter geworden, nur weil zwei Geräte räumlich außer Reichweite zu einander sind. Sind die beiden Geräte zusammen im gleichen Raum wie die Fritz!Box tritt das Problem nicht auf.

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