WLAN-Begriffe einfach erklärt

Was verbirgt sich hinter den kryptischen Kürzeln die den WLAN-Standard bezeichnen?

Eine Zahl taucht immer wieder auf, wenn es um die Standards der Funknetze geht: 802.11. Die Zahl ist der Name einer Arbeitsgruppe. Die Arbeitsgruppe ist Teil des IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Das IEEE ist der internationale Berufsverband für Ingenieure aus den Bereichen Elektrotechnik und Elektronik. Der Verband legt zahlreiche internationale Standards für elektrotechnische Bereiche fest. Das Projekt mit der Oberbezeichnung IEEE 802 befasst sich mit den technischen Normen für lokale Netzwerke (LAN). IEEE 802 nahm seine Tätigkeit im Februar 1980 auf, durch die amerikanische Schreibweise des Datums (1980-02) entstand der Projektname 802. Innerhalb des IEEE 802 existieren zahlreiche Projektgruppen, die Gruppe mit der Bezeichnung 11 widmet sich den drahtlosen Netzwerken. So entstand die Bezeichnung IEEE 802.11, die sämtlichen WLAN-Standards vorangestellt werden.

Übrigens stellt das IEEE auf seiner Webseite alle bereits veröffentlichten 802.11-Standards zum Download bereit. Die letzte Freigabe stammt aus dem Jahr 1999, denn danach wurden keine neuen Grundnormen mehr veröffentlicht. Ein WLAN-Standard muss ein halbes Jahr alt sein, erst dann wird er vom Komitee des IEEE veröffentlicht. Auf der Webseite des internationalen Berufsverbandes können Sie auch eine Reihe von Informationen, Empfehlungen und Whitepapers nachlesen.

Geräte mit dem Standard 802.11a bewegen sich im 5-GHz-Band. Ende 2019 werden aber erstmals Geräte zu kaufen sein, die mit 54-MBit und dem Standard 802.11a technisch kommunizieren.

Das 5-GHz-Band hat den Vorteil, dass es nicht so stark frequentiert ist, wie das 2,4-GHz-Band. Doch die IEEE arbeitet auch unter Hochdruck daran, die Schnelligkeit im 2,4-GHz-Band auf 20 Megabits pro Sekunde zu erhöhen.

WLAN-Standards, 11 ac und die Sache mit der Kompatibilität

Im Netzwerk sollte darauf geachtet werden, dass sämtliche Geräte mit dem gleichen WLAN-Standard ausgestattet sind. Kompatibel sind zwar alle WLAN-Standards untereinander, aber die Datenrate vermindert sich, wenn sie nicht der gleichen Norm entsprechen. Empfehlenswert ist derzeit der aktuelle Standard mit der Bezeichnung 802.11ac.

Bei der Kompatibilität der Geräte spielen aber nicht nur der Standard, sondern auch weitere technische Grundlagen eine Rolle. Dabei handelt es sich um Beigaben, die bei weitem nicht alle Hersteller in ihre Produkte integrieren. Diese optionalen Ergänzungen sind nämlich nicht Teil des offiziellen Standards, werden aber vom IEEE empfohlen. Damit WLAN-Geräte mit hoher Geschwindigkeit und sicher zusammenarbeiten, sollten sie unter dem Standard 11 ac die gleichen zusätzlichen Funktionen mitbringen. Das sind zum Beispiel vier Mimo-Streams, Multi-User-Mimo, eine Bandbreite von 160 MHz und die Modulation 256QAM. Sie können Geräte, die diese Funktionen aufweisen am Namen "Wave-2" erkennen. Dabei handelt es sich aber um einen frei erfundenen Begriff, der dazu dient, diese Produkte zu bewerben. Wer also ganz auf Nummer sicher gehen will, sollte auch bei diesen Geräten vor dem Kauf das technische Datenblatt genau lesen.

Vor dem Kauf eines neuen Routers sollten Sie im Gerätemanager Ihres Computers nachschauen, welches WLAN-Modul bei Ihnen verbaut wurde. Die genauen Einstellungen dieser Hardware können Sie über den Menüpunkt "Netzwerkadapter" abfragen.

Für die schnelle und sichere WLAN-Verbindung ist es sinnvoll, wenn die miteinander kommunizierenden Geräte bestimmte Standards unterstützen. Sollten Sie sich zum Beispiel für die Fritzbox mit der Software Fritz-OS 7 interessieren, dann ist es vorteilhaft, wenn Ihre bereits vorhandenen Geräte die WLAN-Standards 802.11 k und 802.11 v ausführen können. Nur wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, ist der Router dazu in der Lage, die mit ihm verbundenen Komponenten auf ein Frequenzband umzustellen, welches eine rasche Datenübermittlung garantiert.

Perfekt wird die Balance, wenn die Netzwerkgeräte zusätzlich auf der Basis des Standards 802.11 w kommunizieren können. 802.11 w ermöglicht die Verschlüsselung von Steuer- und Managementinformationen. Damit wird verhindert, dass fremde User in das Netzwerk eindringen können. Vielleicht ist Ihnen diese Art der Verschlüsselung schon einmal unter dem Begriff: Protected Management Frames (PMF) begegnet. 802.11 w unterstützt PMF, damit schützen Sie Ihr Netzwerk vor ungebetenen Mitsurfern und Datendieben.

Das Wi-Fi-Certified-Logo

In der Wi-Fi Alliance haben sich Unternehmen zu einem Netzwerk zusammengeschlossen. Ihr gemeinsames Ziel ist die Qualität und Weiterentwicklung der Geräte mit Funkschnittstellen. Die Alliance vergibt auch Zertifizierungen für Produkte, die nicht nur die WLAN-Funktionalität bescheinigt, sondern auch die Kompatibilität mit anderen bereits zertifizierten Geräten offiziell bestätigt.

Eine Zertifizierung ist immer mit hohen Kosten verbunden, deshalb verzichtet zum Beispiel der Hersteller AVM auf das Wi-Fi-Certified-Logo. Und auch bei den Fritzbox-Modellen sucht man dieses Logo vergeblich. Falls Sie sich einen Überblick darüber verschaffen möchten, welche Produkte von der Wi-Fi-Alliance zertifiziert wurden, können Sie diese auf der Webseite www.wi-fi.org/product-finder finden.

Neue Termini sollen einen besseren Überblick verschaffen

Der IEEE hat den kommenden Standard auf die Zeichenfolge: IEEE 802.11 ax festgelegt. Üblich dabei wäre dann die Verkürzung zu 11 ax. Das erscheint der Wi-Fi Alliance zu umständlich. Sie setzt sich dafür ein, dass die Hersteller von Soft- und Hardware den Begriff Wi-Fi 6 für IEEE 802.11 ax verwenden. Damit soll es den Usern leichter gemacht werden zu erkennen, welchen WLAN-Standard ein Gerät verwendet. Wenn die Wi-Fi Alliance in diesem Jahr die Tests für die Zertifizierungen für 11 ax startet, wird sie das Logo "Wi-Fi Certified 6" für zertifizierte Produkte vergeben.

In diesem Zusammenhang soll übrigens auch der Standard 11 ac in Wi-Fi 5 umbenannt und 11 n wird zu Wi-Fi 4. Immerhin ergeben die neuen Bezeichnungen dann eine chronologisch sinnvolle Reihe, daran kann sich der Anwender leichter orientieren. Noch sinnvoller wäre es, wenn an die jeweilige Wi-Fi Nummer auch die theoretisch maximale Datenübertragungsrate angehängt werden würde. Und damit kommen wir zum Thema: Geschwindigkeit.

Übertragungsraten und die Fantasie der Hersteller in Sachen Tempoklassen

Eines vorweg: Der jeweilige WLAN-Standard bietet keine Informationen über die Geschwindigkeit. Um ihre Produkte mit Alleinstellungsmerkmalen zu versehen, machen die Hersteller in ihren Datenblättern gerne Angaben, die auf erdichteten Tempoklassen basieren. Die Marketingabteilungen vergeben dabei vorzugsweise Kürzel wie AC5300 oder N450. Dabei handelt es sich um Bezeichnungen, deren namensgebende Quelle bei den Herstellern der WLAN-Chips liegt. Unternehmen wie Qualcomm Atheros oder Broadcom bezeichnen mit diesen Kürzeln die theoretisch erreichbare Datenübertragungsrate ihrer Hardware in Megabyte pro Sekunde. Allerdings handelt es sich bei dieser Rate um die Summe der einzelnen Raten aller im System eingebundenen WLAN-Komponenten. Diese Summe ergibt sich aus der Anzahl der Mimo-Streams. Dabei sind die Mimo-Streams dann ihrerseits abhängig von der Menge der integrierten Antennen zum Senden und Empfangen. Im technischen Datenblatt wird die Zahl der Streams zum Beispiel mit 4 x 4 angegeben. 4 x 4 definiert dann, dass der Router parallel vier Datenströme empfangen und senden kann.

Falls Ihnen das Datenblatt Ihres Routers nicht mehr vorliegt, können Sie diese Angaben auch in Ihrem Computer unter den WLAN-Eigenschaften Ihrer Hardware abfragen. Dort sind die Anzahl der Mimo-Streams mit den gleichen Kürzeln, also zum Beispiel 4 x 4 oder 3 x 3 hinterlegt.

Funkkanäle und deren Frequenzbreite

Der Speed bei der Datenübermittlung steht in Abhängigkeit von der Frequenzbreite des Kanals und der Art der dabei eingesetzten Modulation. Die Techniken die bei der Modulation eingesetzt werden, arbeiten mit einem Bandspreizverfahren. Dieses Verfahren ermöglicht die Aufteilung der Funksignale über ein breites Spektrum an Frequenzen. Mit dieser Aufteilung werden Funkstörungen minimiert, beziehungsweise ihr Einfluss auf die Geschwindigkeit bei der Datenübermittlung wird verringert.

Grundsätzlich gilt, dass ein weniger leistungsfähiges WLAN-Gerät mit einer eher überschaubaren Anzahl von Antennen auch eine geringere Anzahl an Datenströmen überträgt. Ein leistungsstarkes Gerät besitzt mehr Antennen und/oder unterstützt die vom Hersteller eingesetzte spezifische Modulation. Ein paar konkrete Zahlen sollen diese Aussage verdeutlichen: Wenn ein WLAN-Gerät über den Standard 11 ac arbeitet, dann kann die dabei angestrebte Datenübertragungsrate von 433,3 Megabyte pro Sekunde nur erreicht werden, wenn das Gerät zur Modulation den Typ 256-Qam nutzt und die Daten über einen Funkkanal von 80 MHz übertragen werden.

Oder: Ein Router mit dem Standard 11 n kommt nur auf einen Datenstrom von maximal 150 Megabyte pro Sekunde, wenn er den Modulationstyp 256-QAM verwendet und die Daten auf dem Kanal 40 MHz überträgt.

Ein WLAN-Router, der mit der Tempoklasse AC1750 vom Hersteller ausgezeichnet ist, kann nach dieser Logik drei Datenströme via 11 ac über den Funkkanal 5 GHz und drei via 11 n über den Kanal 2,4 GHz parallel übertragen.

Mit diesen Basics können Sie Ihren Datenströmen Speed verordnen

Bei all den wunderbaren Zahlen der Hersteller handelt es sich leider nur um rein theoretisch erreichbare maximale Übertragungsraten. Denn Funksignale sind anfällig für Störungen durch Objekte, Personen oder andere drahtlos übertragene Signale. Sobald ein Funksignal auf so ein Störungsfeld trifft, stoppt die Übertragung und ein neuer Vorgang zur Übermittlung wird gestartet. Damit die Übertragung möglichst störungsfrei funktioniert, sollte das WLAN-Gerät nah am Router platziert werden.

Um noch mehr Signalpausen zu verhindern, können Sie in der Konfigurations-Maske des Routers einen Kanal wählen, der die Lizenz zum fast störungsfreien Übertragen mitbringt. Sie finden die Liste unter dem Menüpunkt: "Funkkanal-Einstellungen", dort wählen Sie "Funkkanal-Einstellungen anpassen" und aktivieren dann via Klick die Option: ""WLAN-Koexistenz aktiv (2,4-GHz-Frequenzband)".

Flotte Datenströme dank leistungsfähiger Hardware

Die maximal möglichen Datenraten können nur dann erreicht werden, wenn Router und Gegenstelle eine Übereinstimmung bei der Anzahl der Mimo-Streams aufweisen. Router, die sich auf dem neuesten Stand befinden, unterstützen mindestens 3 x 3 Streams, noch hochwertigere Geräte arbeiten mit 4 x 4 Streams. Im Gegensatz dazu hinken die meisten Empfangsgeräte, wie Computer, Laptop, USB-WLAN-Adapter oder Smartphones mit 2 x 2 Streams hinterher. Trotzdem lohnt sich der Kauf eines Routers der neuen Generation, wenn er technisch dazu ausgerüstet ist, die MU-Mimo (Multi-User-Mimo) zu unterstützen. Um den maximalen Nutzen aus diesem Gerät zu ziehen, sollten einige Ihrer Empfangsgeräte diese Funktion aber auch unterstützen. Der Router schickt dann seine Daten parallel zu mehreren Geräten, also auch zu den Empfängern, die noch ohne MU-Mimo auskommen müssen.

Die Frequenzbreite als wichtiger Geschwindigkeitsfaktor

Für die ideale Geschwindigkeit müssen Sender und Empfänger die gleiche Kanalbandbreite verwenden. Außerdem sollte der Übertragungskanal nicht zu viel Platz im Frequenzband beanspruchen. Denn damit steigt die Wahrscheinlichkeit, dass er durch störende Signale eingeschränkt wird. Aus diesem Grund übertragen WLAN-Geräte die Daten meist auf 20-MHz-Funkkanälen. Rein theoretisch könnten die Geräte, wenn sie über den Standard 11 n verfügen, auch über den 40-MHz-Funkkanal senden und empfangen. Da sie aber nur die 20er Leitung verwenden, kommen sie auf wesentlich weniger Megabyte als vom Hersteller versprochen. Es lohnt sich auszuprobieren, ob der Umstieg im eigenen Netzwerk auf einen breiteren Kanal Sinn macht, oder ob damit die Störungsanfälligkeit eher zunimmt. In der Konfigurations-Maske der Mehrzahl der Router kann eine Umstellung auf den 40-MHz-Funkkanal vorgenommen werden. Bei der beliebten Fritzbox trägt diese Option die Bezeichnung: "WLAN-Koexistenz aktiv". Falls allerdings andere Netzwerke durch diese Umstellung gestört werden, dann schalten Router automatisch wieder auf den alten Kanal zurück.

Die Mehrzahl der WLAN-Geräte mit dem Standard 11 ac nutzen 40-MHz-Funkkanäle über 5 GHz, denn dort können gleich neun Netze parallel zueinander senden und empfangen. Ein Arbeiten mit dem 40er-Kanal über 2,4 GHz bietet gerade mal Raum für zwei WLANs. Und der Kanal mit 80 Mhz über 5 GHz reicht für fünf parallel arbeitende Netze aus.
160 MHz ist die größtmögliche Funkkanalbreite, allerdings können in diesem Bereich nur gerade mal zwei Netze störungsfrei miteinander auskommen.

Das Funken über 5 GHz benötigt einen Router der die Funktion DFS (Dynamik Frequenzy Selection) unterstützt. Diese Unterstützung ist Pflicht, denn beim Funken auf einem Kanal über 48 muss kontinuierlich geprüft werden, ob eine Radaranlage gerade diesen Kanal benötigt. Diese Kontrolle ist nur mit DFS möglich und es liegt in der Natur der Sache, dass auch dieser Umstand zu Störungen beiträgt.

So lesen und nutzen Sie die WLAN-Kanalanzeige wie ein Profi!

In der Konfigurations-Maske Ihres Routers, mit einer App wie zum Beispiel Fritz-WLAN oder mit einer Software wie WiFi Analyser oder Inssider Lite können Sie sehen, welche Funkkanäle Ihr eigenes und weitere WLANs in der näheren Umgebung nutzen.

Sie sehen unter der Option: "Funkkanal" den bestimmten Kanal, der für die Übertragung genutzt wird. Zu den dort hinterlegten Informationen gehört auch ein Diagramm, daraus wird ersichtlich, dass der Router mehrere Kanäle zu einer Gruppe bündelt. Störungen im Netzwerk können durch eine Überlagerung von Funkwellen, die in benachbarten Kanälen unterwegs sind entstehen.

Damit Ihr WLAN reibungslos funktioniert, sollten Sie mindestens 5 Kanäle von anderen WLANs entfernt sein. Wenn zum Beispiel ein anderes WLAN auf Kanal 1 aktiv ist, sollte Ihr Router den Kanal 6 verwenden. Sollte dieser auch schon belegt sein, dann wählen Sie den Kanal 11.

Wie hoch ist Ihre Datenrate wirklich? Zahlen bitte!

Nachdem Sie nun sämtliche Tricks zur Optimierung umgesetzt haben, wollen Sie sicher wissen, wie schnell Ihr WLAN nun arbeitet.

Die WLAN-Stärke lässt sich in der Systemsteuerung unter "Netzwerk- und Freigabecenter" erfragen. Innerhalb dieses Centers gehen Sie auf den Menüpunkt mit dem Namen Ihres WLANs und dort dann zu "Übertragungsrate".

Unter Windows 10 finden Sie die reale Verbindungsgeschwindigkeit im Netzwerkmenü, dort klicken Sie auf "Netzwerkeigenschaften anzeigen".

Sollten Sie eine Fritzbox verwenden, wird die Datenrate beim Unterpunkt "Mesh" angezeigt. Die Zeilen auf die es jeweils ankommt, tragen die Bezeichnungen: aktuelle Übertragungsrate oder aktuelle Datenrate.

Die angezeigten Werte beziffern die Geschwindigkeit der physikalischen Schicht, man spricht dabei auch von einer PHY-Link-Rate. Das ist die Datenrate, die der Router mit den angeschlossenen Geräten "ausgehandelt" hat.

Sie können eine maximale Übertragungsrate erreichen, wenn Ihr Router und Ihr Empfangsgerät möglichst nah beieinander stehen. Durch diese räumliche Nähe steigt die Signalstärke und diese wiederum ist die Basis für eine optimale Datenrate.

Sie werden höchstwahrscheinlich feststellen, dass Ihre Datenrate nicht mit der vom Hersteller versprochenen Leistung übereinstimmt. Der Grund dafür liegt in einer etwas realitätsfremden Mathematik, mit denen die Hersteller ihre Produkte bewerben. Sie rechnen nämlich stets mit der Übertragung über einen 40-MHz-Funkkanal. Doch in der Praxis arbeiten die 2,4-GHz-Router so gut wie immer über einen 20-MHz-Funkkanal.

Bei 5-GHz-Geräten sind die Differenzen zwischen Herstellerangaben und Realität geringer, weil diese Produkte meist auch über den 80-MHz-Kanal funken können.

Die reale Übertragungsrate entspricht nicht der im Programm angezeigten Phy-Link-Rate, da man von diesem Wert auch noch die Übertragungen der Korrektur- und Verwaltungsdaten subtrahieren muss. Zusätzlich müssen die Wiederholungen von Übertragungen mitgerechnet werden, die durch Störungen und Fehler nötig werden. Wenn Sie Ihre Link-Rate durch zwei dividieren, dann erhalten Sie als Ergebnis Ihre ungefähre reale Übertragungsrate.

Die Signalstärke zwischen Sender und Empfänger

Damit ein WLAN Tempo geben kann, ist es auf eine möglichst hohe Signalstärke zwischen Sendegerät und Empfangsgerät angewiesen. Die Signalstärke wird Ihnen in der Konfigurations-Maske Ihres Routers in dBm (Dezibel Milliwatt) angezeigt. Ein Wert von -0 ist der Idealwert, der aber so gut wie nie erreicht wird. Sehr zufrieden können Sie sein, wenn Ihnen ein Wert angezeigt wird, der nicht niedriger ist als -65 dBm. Im kritischen Bereich befindet sich Ihre Signalstärke wenn sich der Wert bei -80 bis -85 dBm bewegt.

Alles eine Frage der Frequenz: Dual-Band oder Tri-Band?

Geräte mit dem Standard AC und einige N-Router senden und empfangen auf den Frequenzen 2,4 und 5 GHz. Die inneren Werte können dabei recht unterschiedlich sein. Die Fritzbox 7490 besitzt eine Antenne je Frequenz, das Modell 7590 vom gleichen Hersteller leistet seine Arbeit mit einem Dual-Band.

Neben den Antennen gehören auch der WLAN-Chip und Verstärker für die Leistung und das Signal zur technischen Ausstattung.

Tri-Band-Geräte sind schneller, da sie mit drei separaten Funkverbindungen arbeiten. Mit einer funken sie auf der 2,4-GHz-Welle und mit zwei weiteren auf 5-GHz.

Für eine noch bessere Performance sorgt das Band Steering. Mit dieser Funktion kann der Router die bei ihm angeschlossenen Geräte auf die jeweils leistungsstärkste Frequenz schieben. Voraussetzung dafür ist, dass jedes WLAN-Gerät unter der gleichen Netzwerkkennung läuft und zumindest einmal mit ihm verbunden war. Diese einmalige Verbindung ist wichtig für die Unterstützung des Dual-Bandes.

Wir empfehlen die Anschaffung eines Tri-Band-Routers, wenn sich im Netzwerk einige Geräte befinden, die auf 5-GHz funken und dabei hohe Datenraten bringen sollen. Das ist zum Beispiel beim Videostreaming der Fall. Hier erreicht man nur mit einem Tri-Band-Gerät einen wirklich ungetrübten Filmgenuss.

Wenn die Ansprüche an die Übertragungsraten nicht ganz so hoch sind, dann reicht der preiswertere Dual-Band-Router vollkommen aus für das heimische Netzwerk.

Anders sieht es aus, wenn Sie in Ihrem Netzwerk über einen WLAN-Verstärker verfügen. Ein Repeater, der nur ein Band für die Frequenz hat, kann zur gleichen Zeit jeweils die Daten zum Router oder zum Gegenpart liefern. Repeater mit zwei Bändern arbeiten viel rasanter, da sie jeweils eine Frequenz für jede Verbindung aufbauen. Eine Frequenz für den Router und die Zweite für die Gegenstelle.

Das Mesh-System mit zwei Bändern von Google Wifi verbindet eine Frequenz über die WLAN-Gegenstellen und die zweite über den Mesh-Knoten. Andere WLAN-Verstärker verwenden ein WLAN einzig für die Verbindung zum Router oder alternativ zum nächstmöglichen Mesh-Knoten. Zu den Geräten die auf diese Weise arbeiten, gehören zum Beispiel der Orbi von Hersteller Netgear oder der Repeater 3000 von Fritz. Bei Repeatern macht es also auf jeden Fall Sinn, ein Modell mit zwei Bändern zu wählen.