Heim vernetzt

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Wer im Arbeitszimmer häufig Discs brennt, um sie im DVD- oder CD-Player im Wohnzimmer abzuspielen, sehnt sich früher oder später nach einem Multimedia-Netzwerk. Selbst die moderne Inkarnation des Turnschuhnetzwerks in Form eines tragbaren Festplatten-Videospielers stößt alsbald an ihre Kapazitätsgrenze. Ein zentraler Server, der alle Audio- und Videodaten beherbergt und auf Knopfdruck in allen Räumen bereitstellt, wäre wünschenswert. Schade nur, dass die bessere Hälfte einfach nicht verstehen will, dass das sich über den Fußboden windende Ethernet-Kabel die beste Verbindung mit dem nagelneuen Streaming-Client im Schlafzimmer herstellt. Löcher bohren und zig Meter CAT.5-Kabel verlegen? Zu umständlich. Also müssen weniger invasive Techniken her. Wie gut, dass die neue WLAN- und Powerline-Generation endlich über genug Bandbreite verfügt, um selbst HD-Videos zu streamen.

Abgesehen von den im Vergleich zu Ethernet-Karten und -Kabeln deutlich höheren Anschaffungskosten gibt es bei den Vernetzungsalternativen Unwägbarkeiten zu beachten, die einige Vorüberlegungen nötig machen, bevor man ins nächste Technikkaufhaus stürmt. Grundsätzlich bietet sich an, die Geräte online zu bestellen und im schlimmsten Fall von dem 14-tägigen Umtauschrecht Gebrauch zu machen. Denn WLAN wie auch Powerline haben eine Hub-Charakteristik: Beide arbeiten in einem „Shared Medium“, in dem sich die angeschlossenen Netzwerkadapter die verfügbare Sendezeit respektive Frequenzbänder teilen müssen. Im Unterschied dazu laufen bei einem verdrahteten Netzwerk mit Switch mehrere Übertragungen parallel, ohne dass der Durchsatz sinkt - zumindest solange der PC nicht gleichzeitig mehrere Streaming-Clients gleichzeitig beschicken muss. Zudem hängt der tatsächliche Durchsatz stark von den lokalen Gegebenheiten und Entfernungen zwischen den Netzwerkadaptern ab, wie der Test ab Seite 102 in c't 18/06 bestätigt. Ein Patentrezept außer der Binse „verlegen Sie möglichst überall Ethernet-Kabel“ können wir Ihnen daher nicht an die Hand geben, wohl aber einige hilfreiche Tipps, um ein kabelloses Mediennetz aufzubauen.

Vorüberlegungen

Zunächst einmal sollten Sie sich Gedanken darüber machen, ob Sie nur Musik oder auch Videos im heimischen Mediennetz streamen wollen. Ersteres stellt wesentlich geringere Ansprüche - für MP3 & Co. reichen sogar Geräte der ersten Funk- (802.11b, brutto 11 MBit/s) und Powerline-Generation (brutto 14 MBit/s). Wer auch Video streamen will, muss mindestens zu 11g-Funkern (54 MBit/s) oder Powerline mit 85 MBit/s greifen. Spätestens bei hochaufgelösten Inhalten in MPEG-2 knirscht es aber auch bei 11g-Geräten, die Übertragung klappt ruckelfrei in der Regel nur bei direkter Sichtverbindung, während 85-MBit/s-Powerline-Adapter in „guten“ Steckdosen durchaus reichen können. Spätestens wenn zwei Datenströme gleichzeitig durchs Stromnetz rauschen, ist aber auch hier Schluss - und die kommende 200-MBit/s-Klasse gefragt.

Streaming-Format	benötigte Bandbreite
WMA, AAC, MP3	<0,3 MBit/s
WAV/AIF (stereo)	1,5 MBit/s
MPEG-1/DivX/XviD	1-1,3 MBit/s
DivX/XviD (HD)	4-8 MBit/s
MPEG-2 (DVD)	<9,8 MBit/s
MPEG-2 (HD)	<20 MBit/s

Kanalwahl

Weil aktuelle Notebooks einen Funknetzanschluss schon ab Werk besitzen und die DSL-Anbieter mit funkfähigen, subventionierten Internet-Routern locken, hat sich WLAN 802.11g mit seiner Bruttodatenrate von 54 MBit/s in vielen Haushalten als bequeme Surfanbindung etabliert. Davon, dass netto bei optimaler Verbindung - sprich direkter Sicht zwischen Notebook und WLAN-Basisstation - höchstens 25 MBit/s Nettodatenrate übrig bleibt, merkt man erst etwas, wenn man tatsächlich mal Video vom PC aufs Notebook (oder den Netzwerk-Videoplayer) streamt. Schon hinter der ersten Wand sind die Funkbedingungen oft so schlecht, dass die Datenrate auf unter 10 MBit/s einbricht. Hier kommen die deutlich schnelleren Geräte gemäß dem Entwurf des nächsten WLAN-Standards IEEE 802.11n gerade richtig, die schon jetzt als „Draft-N“ oder „Pre-(11)n“ verkauft werden.

Die Beliebtheit von WLAN hat zur Folge, dass man heutzutage selten alleine funkt, sondern auch der eine oder andere Nachbar drahtlos surft. Im sechsstöckigen Mietshaus des Autors tummeln sich beispielsweise drei weitere Drahtlosnetzwerke, im Wohnblock des Kollegen Hansen gar fünf, beim Co-Autor immerhin zwei recht stark einfallende. Prinzipiell kann man hierzulande zwischen 13 Frequenzen wählen, um den Nachbarn auszuweichen und so (theoretisch) die gesamte WLAN-Bandbreite auszuschöpfen. Unglücklicherweise überlappen sich die rund 20 MHz breiten Kanäle, sodass es maximal drei überlappungsfreie Frequenzblöcke gibt, nämlich Kanal 1,6 und 11.

Kanal	Mittenfrequenz	Bereich
1	2412 MHz	2401-2423 MHz
2	2417 MHz	2406-2428 MHz
3	2422 MHz	2411-2433 MHz
4	2427 MHz	2416-2438 MHz
5	2432 MHz	2421-2443 MHz
6	2437 MHz	2426-2448 MHz
7	2442 MHz	2431-2453 MHz
8	2447 MHz	2436-2458 MHz
9	2452 MHz	2441-2463 MHz
10	2457 MHz	2446-2468 MHz
11	2462 MHz	2451-2473 MHz
12	2467 MHz	2456-2478 MHz (nur Europa)
13	2472 MHz	2461-2483 MHz (nur Europa)

Vielleicht können Sie sich mit Ihren Nachbarn darauf einigen, Kanäle zu verwenden, die ihre Funknetze möglichst gut voneinander trennen - immerhin kommt das beiden zugute. Ansonsten müssen sich die Netze die Bandbreite teilen und arbeiten langsamer. Viele Geräte sind von Werk aus auf Kanal 6 vorkonfiguriert, sodass sich die meisten WLANs von vornherein sehen. Weichen Sie oder der Nachbar (vermeintlich) clevererweise auf die Kanäle 3 und 9 aus, stören Sie gleich zwei Netze. Mit dem bereits im Herbst 2003 von Atheros mit seinen Super-G-Chipsätzen eingeführten Channel Bonding wird die Lage noch prekärer, weil hierbei doppeltbreite Funkkanäle zum Einsatz kommen - Störungen werden wahrscheinlicher.

Leider hilft der Dialog „Drahtlosnetzwerke suchen“ unter Windows XP bei der WLAN-Kanalwahl nicht: Er sieht zwar alle WLANs, verschweigt aber ihren jeweiligen Kanal. Das Centrino-Notebooks beiliegende Konfigurationsprogramm zeigt die Kanaleinstellungen wenigstens in den Details zu den Funknetzen an. Allen anderen hilft das Programm Netstumbler (siehe Soft-Link) weiter. Mit dem Laptop schreitet man jeden Raum der Wohnung, insbesondere Fenster, ab. Bei der Kanaleinstellung an Ihrem Router wählen Sie dann wenigstens vier Zähler, möglichst mit mehr Abstand zum stärksten Nachbar-WLAN. Wenn die Bandbreite Ihres Drahtlosnetzes unerklärlicherweise einbricht, lohnt sich eine Wiederholung der Prozedur; möglicherweise setzt ein weiterer Nachbar neuerdings ebenfalls Drahtlostechnik ein.

Generation Funk

Treffen in einem WLAN Geräte verschiedener Generationen aufeinander, etwa ein mit 802.11b arbeitender MP3-Streaming-Client, ein 11g-taugliches Notebook und ein ebensolcher Router, bestimmt in der Regel das langsamste Gerät den Durchsatz des gesamten Netzes, wenn es aktiv Daten überträgt. Da das ältere 11b mit einer anderen Modulation (DSSS) arbeitet als 11g (OFDM), kann es nicht feststellen, dass eine 11g-Übertragung läuft und erzeugt somit Paket-Kollisionen, die die Datenrate reduzieren. Um dies zu vermeiden, hat man für den Mischbetrieb im 11g-Standard den Protection-Modus eingeführt. Der Mechanismus sorgt durch ein spezielles Frame vor jeder 11g-Übertragung dafür, dass in einer Funkzelle nicht übermäßig viele Kollisionen auftreten. So kostet der Mischbetrieb das 11g-Netz „nur“ bis zu 20 Prozent seines Durchsatzes [1], die 11b-Verbindung wird ebenfalls abgebremst - reicht aber normalerweise noch für Audiostreaming und Surfen. Einige Router/APs aktivieren den Schutz automatisch, andere erlauben explizit ihn an- oder abzuschalten. In heterogenen Funknetzen bleiben Ihnen nur zwei Möglichkeiten: Entweder man separiert die beiden Netzwerke, benötigt dann aber auch eine zweite Basisstation, oder man versucht es mit einem Draft-N-Funker, der selbst mit angezogener Handbremse noch genug Reserven fürs Videostreaming hat.

Natürlich können auch 11g-Geräte eine Funkzelle ausbremsen - etwa wenn sie distanzbedingt auf niedrige Datenraten zurückschalten müssen. Will ein von der Basisstation weit entfernter, mit 1 MBit/s langsamer 11g-Teilnehmer ein MByte an Daten übertragen, wird er dafür rund elfmal so lange brauchen wie ein 11b-Teilnehmer, der nahe der Basisstation steht, seine bestmögliche Datenrate nutzen kann und die gleiche Menge übertragen muss.

Risiko Verschlüsselung

Dass WLAN-Geräte, die nur WEP-Verschlüsselung beherrschen, ein inhärentes Sicherheitsproblem sind, dürfte sich inzwischen herumgesprochen haben. WEP lässt sich mit den geeigneten Tools innerhalb weniger Minuten knacken. Oft hört man den Rat, man solle das Ausstrahlen des Funknetznamens (SSID) abschalten, den Zugriff auf bestimmte MAC-Adressen einschränken und könne so auch mit WEP-Verschlüsselung relativ sicher funken. Tatsächlich hilft das nicht gegen Netzknacker, denn das Abschalten der SSID verhindert nicht die Übertragung der binären Netzwerkkennung (die Windows lediglich nicht anzeigt); auch MAC-Adressen lassen sich leicht fälschen. Dafür behindert man so womöglich andere WLAN-Nutzer, die auf dem gleichen Kanal funken und sich wundern, warum ihre Verbindung so schlecht ist. Daher: SSID aktivieren, einen selbsterklärenden Namen (eventuell Mail-Adresse) wählen und WPA nutzen.

WEP-Geräte lässt man besser im Karton, bis der Hersteller ein Firmware-Update herausgebracht hat - im Falle der Roku SoundBridge warten die Kunden allerdings schon seit Jahren darauf, selbst das nagelneue Roku SoundBridge Radio unterstützt nur WEP. Geräte, die nur mit WEP arbeiten, aber zusätzlich über einen Ethernet-Anschluss verfügen, lassen sich über eine Ethernet-WLAN-Bridge (vorzugsweise 11g oder 11n) mit WPA-Verschlüsselung sicher ans Netz bringen. Beherrscht der Streaming-Client ohnehin nur das langsame 802.11b, schlägt man mit der Investition gleich zwei Fliegen mit einer Klappe.

Ausgeleuchtet

Die Weisheit „am besten platziert man den Access Point (AP) möglichst zentral in der Wohnung“ hilft häufig nicht, es sei denn, man will ihn mitten im Flur aufbauen. Will man den Router nicht unter die Decke schrauben, muss man daher fast immer einen Kompromiss eingehen. Freilich ist es auch nicht klug, die Basisstation in die am weitesten entfernte Ecke zu verbannen. Wer aufgrund der örtlichen Gegebenheiten nur einen Teil seiner Wohnung mit WLAN ausleuchten will, kann versuchen, die Reichweite mit einer Richtantenne zu vergrößern [2] oder aber Router/APs mit WDS (Wireless Distribution System) einsetzen - letzteres halbiert allerdings die für Nutzdaten bereitstehende Bandbreite. Viele Basisstationen unterstützen obendrein im WDS-Modus lediglich die schwache WEP-Verschlüsselung. Einige wenige Access Points wie die von Lancom (Point-to-Multipoint ab Firmware 3.52, Point-to-Point ab 4.0) bieten im WDS-Modus überhaupt WPA(2). Da WDS mit WPA nicht standardisiert ist, funktioniert die sichere WLAN-Ausdehnung meist nur mit Geräten eines Herstellers.

Wer in einem länglich geschnittenen Domizil wohnt, das aufgrund der Wandbeschaffenheit nicht komplett vom WLAN abgedeckt wird, kann beispielsweise an beiden Enden auf unterschiedlichen Kanälen (etwa 1 und 11) betriebene WLAN-Basisstationen aufstellen und den Zwischenraum mit einer Powerline-Verbindung überbrücken. Weder WLAN noch Powerline eignen sich übrigens sonderlich, um mehrstöckige Behausungen zu versorgen. Zwischen den Etagen sollten Sie daher vorzugsweise doch Ethernet-Kabel verlegen.

Literatur

[1] Spiro Trikaliotis, WLAN-Feinschliff, Schnelleres Funknetz mit stabilerem Durchsatz, c't 6/04, S. 216

Soft-Link

"Netzwerk ohne Kabel"
Weitere Artikel zum Thema "Netzwerk ohne Kabel" finden Sie in c't 18/2006:
Streaming-Lösungen für das multimediale Heimnetz	S. 96
Strom- und Funknetze lösen das Ethernet-Kabel	S. 104
Handreichungen für das kabellose Multimedia-Netz	S. 108

Durchsatz-Check

Will man bei WLAN-Adaptern die beste Funkposition finden, bietet unter Windows das Tray Icon der drahtlosen Schnittstelle einen ersten Anhaltspunkt. Es zeigt beim Drüberfahren mit der Maus die momentane Brutto-Datenrate an. Man kann sich auch an der Empfangsstärke orientieren, die die Statusanzeige der Schnittstelle wie bei manchen Handys als fünf unterschiedlich lange Balken darstellt (Rechtsklick auf das Symbolk in der Taskleiste, dann Status anklicken). Alternativ hilft Ihnen Netstumbler weiter.

Durch Drehen und Verschieben des Notebooks lässt sich der Wert häufig optimieren. Allerdings erlebten wir in der Vergangenheit bei manchen WLAN-Treibern auch, dass das Icon stets die höchste Rate anzeigt, selbst wenn die Verbindung gerade mal eben zustande kommt. Im anschließenden Benchmark kam seinerzeit prompt ein niedriger Durchsatz heraus.

Auch die mit manchen WLAN-Karten gelieferten Konfigurationsprogramme zeigen Empfangsstärke und Bruttorate an. Doch bei Powerline-Adaptern fehlt ein vergleichbares Werkzeug in der Regel. Nur Panasonic hat sich mit seinem Fieberthermometer ein praktisches Helferlein einfallen lassen (siehe vorstehenden Beitrag), um eine günstige Steckdose aufzuspüren.

Kann man auf diese Werkzeuge nicht zurückgreifen, dann gestattet das Benchmark-Programm iperf (siehe Soft-Link) auf der Kommandozeile einen schnellen Check der Verbindungsqualität. Auf der einen Seite startet man es mit iperf -s -w128k als Server, auf der anderen Seite mit iperf -c Server-Adresse -r -w128k -t 60 als Client. Das funktioniert gleichermaßen unter Windows wie unter Linux. Dabei sagt -r, dass iperf nacheinander beide Übertragungsrichtungen messen soll. -t gibt die Messdauer pro Richtung an, wenn es mehr als die voreingestellten zehn Sekunden sein sollen. -w128k weist iperf an, große TCP-Fenster zu verwenden, was den Durchsatz etwas steigert. Dass sich die angezeigten Werte beider Übertragungsrichtungen leicht unterscheiden, ist normal. (vza)