Kooperativer Schnellfunk
Mesh-WLAN-Systeme auswählen und geschickt einsetzen
Flottes Internet drahtlos im ganzen Haus, das versprechen Mesh-WLAN-Systeme. Was ein Mesh ist und wie Sie es richtig installieren, erfahren Sie hier. Im folgenden Test haben wir sieben Kits mit dem aktuellen Wi-Fi-6-WLAN auf die Antennen gefühlt.
Vor 25 Jahren machte WLAN seine ersten Schritte, heute ist die allgegenwärtige Datenfunktechnik schnell, effizient und in allerhand Geräte integriert – vom Notebook über die Smartwatch bis hin zum Toaster. Die Naturgesetze kümmert dieser Fortschritt jedoch nicht: Wenn zwischen Router und Client dämpfende Hindernisse liegen, etwa eine Steinwand oder eine Stahlbetondecke, drosseln oder stoppen diese das Netz. Dann hilft nur, weitere WLAN-Zugangspunkte aufzustellen und so das Funknetz näher an seine Nutzer zu bringen.
Früher waren das Access Points und Repeater, heute dominieren Mesh-WLAN-Systeme den Markt für kleine Netze. Alle großen Netzwerkhersteller und viele Provider bieten Produkte an, um das Heim bestmöglich mit WLAN zu fluten. Derzeit sind Sets mit zwei bis vier Geräten und von 150 bis 2000 Euro erhältlich. Mancher mag nun glauben, „Mesh“ sei lediglich ein hippes Wort für „Repeater“ und „Access-Point“. Doch es gibt einige Unterschiede, die Sie kennen sollten. Deshalb haben wir die Grundlagen aufgeschrieben und ab Seite 20 sieben Mesh-Systeme getestet.
Was ist Mesh?
Der klassische Repeater verbindet sich drahtlos mit dem WLAN-Router, der Access-Point nutzt spektrumsschonend ein Kabel. Beide strahlen dasselbe Netz mit gleichem Funknetznamen (SSID), Verschlüsselungsmethode und Passwort aus. So können die Clients den signalstärksten Zugangspunkt herauspicken.
„Mesh“ ist im Privatkundenbereich primär ein Marketingbegriff und „WLAN-Systeme“ wäre treffender, dennoch machen die Geräte einiges besser als der erstbeste, billige Repeater aus irgendeinem Webshop: Die Zentrale jedes Mesh-Systems ist der Root-Node (Hauptknoten). Er stellt die Konfigurationsschnittstellen – Apps oder Browserseiten – des Systems und überträgt Änderungen auf die angeschlossenen Repeater-Nodes. SSID- oder Schlüsseländerungen gehen so deutlich flotter. Außerdem bieten die allermeisten Systeme ein Gastnetz, das dann idealerweise auch von den Mesh-Nodes verbreitet wird. Im Test ab Seite 20 zeigt sich aber, dass es Ausnahmen gibt.
Der Fritzbox-Hersteller AVM und der Internetanbieter Deutsche Telekom etwa haben die Mesh-Funktion in ihre Fritzbox- beziehungsweise Speedport-Router integriert. Da entsteht ein Mesh-System ganz einfach, indem man einen passenden Repeater dazu kauft und ihn mit dem Router koppelt – ein simpler Knopfdruck an beiden Geräten genügt und nach zwei Minuten funkt das Mesh.
Bei anderen Mesh-Kits agiert ein Gerät als Zentrale, der Root-Node (Hauptknoten). Er steckt per LAN-Kabel am Internet-Router oder Modem. Seine Kompagnons, die Repeater-Nodes, verteilt man über die abzudeckende Fläche. Sie arbeiten als Zugangspunkte für Endgeräte und leiten deren Daten weiter an den Root-Node.
Der Backbone (auch: Backhaul), also die Verbindung zwischen den Repeater-Nodes und dem Root-Node, läuft typischerweise wie bei klassischen Repeatern über Funk. Er bestimmt, wie viel Datenrate Clients erhalten, die sich mit den Mesh-Nodes verbinden. Viele Mesh-Systeme heben sich dabei durch Cross-Band-Repeating ab; sie entscheiden dynamisch, ob sie die Daten übers 2,4- oder 5-Gigahertz-WLAN-Band weiterleiten. Das verspricht mehr Durchsatz, weil die Datenpakete nicht zweimal auf demselben Funkband laufen müssen, sondern zwischendurch auf die „Parallelspur“ wechseln und deswegen die verfügbare Sendezeit (Airtime) besser nutzen.
Damit sich Clients nahtlos im abgedeckten Bereich bewegen können, gehören Roaminghelfer-Funktionen wie IEEE 802.11k (Radio Resource Management, Spektrumsmessung), 11v (BSS Transition, Basiswechsel) und 11r (Fast BSS Transition) mittlerweile zur Standardausstattung [1]. Außerdem können die Nodes schwächer werdende Clients gezielt „abwerfen“. So zwingen sie sie dazu, sich beim Wandern in der Wohnung mit einem signalstärkeren Kollegen zu verbinden.
Im Backbone spielt die Musik
Bei hochpreisigen Sets haben die Mesh-Nodes oft ein zusätzliches Funkmodul, mit dem sie auf einem separaten 5- oder 6-GHz-Kanal den Backbone aufbauen. Mit ihnen ist man flotter unterwegs als mit Geräten, bei denen sich Backbone und Endgeräte die WLAN-Module teilen müssen.
Ketten gehören ebenso zum typischen Repertoire: Repeater-Nodes, die außerhalb der Reichweite des Root-Nodes sind, können ihre Pakete an günstiger positionierte Mitstreiter schicken, die diese zur Zentrale weiterleiten. Auch das funktioniert mit einem separaten Backbone-Modul besser.
Gewöhnliche Nodes lahmen im Kettenbetrieb aus guten Gründen: Auf einem Kanal kann immer nur ein WLAN-Gerät senden. Der Node muss die Daten vom Client entgegennehmen, zum nächsten Repeater-Node weiterleiten und dann warten, bis alle folgenden Repeater-Nodes die Daten bis zum Root-Node übertragen haben – sozusagen Stille Post im WLAN.
Das schnellste WLAN führt deswegen immer noch über Kupfer: Wer kann, baut den Mesh-Backbone über LAN-Kabel auf. Auch Powerline oder G.hn auf alten Koaxial- oder Telefonleitungen helfen, wenn Ethernet fehlt und das Mesh nur Schneckentempo liefert [2]. Selbst eine vieradrige, zum 100-MBit-Netzwerkkabel umfunktionierte Telefonleitung kann ein besserer Backbone sein als eine tröpfelnde Funkverbindung [3].
Wi-Fi 6 essentiell
Wi-Fi 5 alias IEEE 802.11ac ist mittlerweile veraltet und auch wenn solche Sets noch bei vielen Händlern erhältlich sind, sollten Sie bei einer Neuanschaffung nicht am falschen Ende sparen. Wi-Fi 6 ist der aktuelle WLAN-Standard.
Seine größte Neuerung ist die Übertragungstechnik OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Sie erlaubt Zugangspunkten, mehrere Geräte gleichzeitig anzusprechen, indem sie den WLAN-Kanal in unterschiedlich große Unterkanäle aufteilt. In vorherigen Standards mussten Geräte immer mit der gesamten Signalbreite – also 20, 40 oder 80 Megahertz – angesprochen werden, selbst wenn sie nur wenig zu übertragen hatten. Die geringe effektive Datenrate hinterließ viel „Verschnitt“ und drosselte die Gesamtgeschwindigkeit der Funkzelle. Zusätzlich zu den vorherigen Kanalbreiten werden jetzt auch 160 MHz breite Signale unterstützt, wonach man allerdings im Datenblatt des Mesh-Sets gezielt suchen muss, denn Pflicht ist das nicht und gerade günstigere Hardware läuft oft nur mit 80 MHz.
Spatial Reuse (wortwörtlich „räumliche Wiedernutzung“) soll ebenso die Wartezeiten reduzieren, indem es Geräten erlaubt, Nachbar-WLANs zu ignorieren, sobald diese unter eine gewisse Signalstärke fallen. Geräte älterer Standards warten grundsätzlich auf freie Lücken auf dem Kanal, bevor sie senden. Das heißt, dass selbst schwächste Signale anderer Netze für weniger Sendezeit und somit weniger Datenrate sorgen können.
In puncto Energie sparen hat sich auch etwas getan: Mittels TWT (Target Wake Time, geplante Weckzeit) können Geräte wie beispielsweise Smartphones, die besonders sparsam arbeiten wollen, einen Termin mit dem Access-Point vereinbaren. Dieser hält dann an das Gerät adressierte Pakete bis zur nächsten Weckzeit vor. Wi-Fi 6 ist also besonders gut zu akkubetriebenen Geräten und taugt auch für Smart-Home-Hardware. Access-Points älterer Standards hingegen können lediglich dem Client im Anwesenheitssignal (Beacon) mitteilen, dass ein Paket auf ihn wartet. Dafür muss der Client aber bis zu zehnmal pro Sekunde mit einem Auge auf die Beacons schauen, sich also aus dem energiesparenden Tiefschlaf reißen. Mit TWT darf er hingegen viel länger schlummern, auch mehrere Sekunden.
Doch Obacht: Wi-Fi 6 im Produktnamen oder Datenblatt ist in Sachen Datenrate nur die halbe Miete; die Anzahl der MIMO-Streams (siehe ct.de/-6033808) spielt eine entscheidende Rolle. Wer weiß, dass er sein Mesh-Set verdrahten kann und im Heimbereich mit 5 bis 15 Geräten unterwegs ist, wird wahrscheinlich schon mit zwei MIMO-Streams – meist notiert als „2 × 2 MIMO“ – glücklich werden. Läuft der Backbone hingegen per Funk, sollten es besser vier sein. High-End-Sets besitzen in der Regel Vier-Stream-Module für die Clients und ein zusätzliches Vier-Stream-Backbone-Modul.
Findet sich im 5-GHz-Bereich Ihrer dichtgefunkten Nachbarschaft kein Platz mehr für einen separaten Backbone, dann könnte ein Wi-Fi-6E-fähiges Set wie das Deco XE75 (Test in c’t 13/2022, S. 71) oder das Orbi RBK963 (c’t 9/2022, S. 106) einen Ausweg schaffen: Im Sommer 2021 gab die EU das 6-GHz-Band zwischen 5975 und 6425 MHz frei. Da sich 6-GHz-fähige Router und Clients bislang kaum verbreitet haben, ist das neue Band vielerorts unberührtes Terrain und somit die perfekte Datenautobahn.
Gut konfiguriert & positioniert
Die WLAN-Einstellungen moderner Mesh-Sets sind in der Regel schon optimal. Den vorgegebenen Funknetznamen und das WLAN-Passwort sollten Sie aber ändern, damit sich nicht jeder mit Zugriff aufs Typenschild in Ihr WLAN schleichen kann. Den Kanal manuell einzustellen – wozu wir früher gelegentlich noch rieten – ist indes keine gute Idee mehr. Die automatische Kanalsuche funktioniert mittlerweile gut und da Ihre Nachbar-WLANs auch gelegentlich den Kanal wechseln, ist eine manuell eingestellte Betriebsfrequenz längst kein Garant mehr für ungestörtes Funken.
Ungeachtet der technischen Ausstattung des am Ende gekauften Sets muss man immer etwas mit dem Standort der Mesh-Geräte experimentieren, um die bestmögliche Datenrate am Wunschort zu erzielen – insbesondere wenn der Backbone per Funk läuft und Sie nicht ohne Repeater-Kette auskommen. Die Konfigurations-Apps der meisten Mesh-Sets verraten, wie gut die Verbindungen zwischen den Nodes gerade stehen.
Weshalb der kürzere Weg nicht immer der bessere ist, zeigt die Infografik links. Wie stark Baumaterialien hochfrequente Strahlung dämpfen und damit die WLAN-Geschwindigkeit beeinträchtigen, lesen Sie in c’t 9/2021 ab Seite 138 [4].
Kaufen oder warten
Wie bei jedem Kauf neuer Technik sollten Sie sich vorher genau überlegen, ob das wirklich nötig ist: Genügt Ihnen die Geschwindigkeit Ihrer aktuellen WLAN-Ausstattung, können Sie Wi-Fi 6 getrost überspringen, ohne viel zu verpassen. In wenig gestörten Umgebungen hält sich der Geschwindigkeitsgewinn von Wi-Fi 5 zu Wi-Fi 6 in Grenzen.
Das sich derzeit in der Entwicklung befindliche Wi-Fi 7 alias IEEE 802.11be wird hingegen einen kräftigen Sprung hinlegen. Es bringt nicht nur 320-MHz-Kanäle und die noch flottere Kodierung 4096QAM mit, sondern auch Multi-Link-Operation (MLO). Letzteres erlaubt Clients erstmalig, mehrere Frequenzbänder und somit die Datenraten zu bündeln – das Addieren der Linkraten, das lange Zeit reines Marketing war, wird also Realität.
AVM, Netgear und TP-Link haben bereits erste Wi-Fi-7-Geräte angekündigt, weitere Hersteller werden nachziehen. Können Sie sich bis zur Verabschiedung des Standards 2024 gedulden, wartet dann eine große Auswahl neuer Hardware und Ihre antiken Wi-Fi-5-Geräte dürfen guten Gewissens in Rente gehen.
Ein Blick auf die getesteten Wi-Fi-6-Mesh-Sets ab Seite 20 lohnt sich hingegen, wenn Ihnen Ihr WLAN aufgrund der zugefunkten Nachbarschaft regelmäßig Kummer bereitet. Dann kommen die Neuerungen der sechsten WLAN-Generation so richtig zum Tragen. (amo@ct.de)