Die Reichweite von WLAN, also wie weit entfernt euer WLAN nutzbar ist, hängt vom verwendeten Frequenzband, der Kanalbreite, der Sendeleistung aber auch dem verwendeten WLAN-Standard sowie der Anzahl der verwendeten Antennen ab. Zudem beeinflusst die Modulation, welche sich unmittelbar auf die WLAN-Geschwindigkeit auswirkt, sowie die Empfangsempfindlichkeit des Empfängers die mögliche Entfernung. Ich habe einen Rechner gebaut, der euch die ungefähre Reichweite des WLANs maximal sowie in Abhängigkeit der gewünschten WLAN-Geschwindigkeit anzeigt.
Wie weit reicht mein WLAN?
Bei WLAN 4 kommt was WLAN-Signal maximal eine Entfernung von 9,7 Kilometer weit (2,4 GHz, 20 MHz-Kanal, 20 dBm Sendeleistung), wenn keine Hindernisse vorliegen. Dabei wird eine Datenrate von 7,2 MBit/s erreicht (MCS 0). Wie weit WLAN konkret geht, hängt von der eingesetzten Modulation ab. Je komplexer die verwendete Modulation ist, desto höher ist die WLAN-Geschwindigkeit. Für eine komplexere Modulation wird jedoch ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) benötigt, um beim Empfänger die Signale entschlüsseln zu können. Allerdings sinkt die Signalstärke (und dadurch auch das SNR) mit steigender Entfernung aufgrund der Freiraumdämpfung (und durch Hindernisse). Aus diesem Grund ist WLAN in großer Entfernung langsamer. Unterschreitet die Signalstärke ein gewisses Minimum, bricht die WLAN-Verbindung komplett zusammen, da selbst die langsamste Modulation nicht mehr korrekt entziffert werden kann. Das jeweilige Minimum hängt von der Empfindlichkeit des Empfängers (Receive Sensitivity) ab und liegt im etwa zwischen -91 dBm und -100 dBm.
Mit speziellen Antennen (je 5 dBi am Sender und Empfänger) lässt sich die WLAN-Reichweite zum Beispiel auf 30,9 Kilometer erhöhen, bevor das Signal vollständig zusammenbricht. Ob die Geschwindigkeit von 7,2 MBit/s noch ausreicht, müsst ihr anhand eurer Anforderungen selbst entscheiden. Normale Endgeräte wie zum Beispiel Smartphones lassen sich nur schwer mit externen Antennen ausrüsten, weshalb eine Erhöhung der WLAN-Reichweite auf diese Art nicht in Frage kommt.
Privat wird WLAN hauptsächlich in der eigenen Wohnung verwendet, wodurch die Reichweite eher durch bauliche Hindernisse verringert wird. Bereits eine Ziegelwand (8 bzw. 13 dB) genügt, um die maximale Reichweite des WLAN-Signals von 9,7 Kilometer auf 3,8 Kilometer (MCS 0) zu verringern, bevor die Verbindung abbricht. Bei höheren Datenraten und mehreren Wänden sind die tatsächlichen Entfernungen deshalb weitaus geringer, zum Beispiel von 22 Meter auf 5 Meter (WLAN 6, 5 GHz, HE40, MCS 11, 10 dBm Sendeleistung).
Wie groß ist die Reichweite von WLAN tatsächlich ist, hängt zudem stark von der verwendeten Frequenz ab. WLAN 4 schafft bei einer Datenrate von 144,4 MBit/s noch etwa 777 Meter unter 2,4 GHz, im 5-GHz-Band sind es aufgrund höherer Freiraumdämpfung (FSPL) nur 354 Meter. Gleiches gilt im neuen WLAN-6-Standard: Unter 2,4 GHz kommt WLAN 6 bei 20 MHz Kanalbreite auf etwa 309 Meter mit maximaler Modulation (MCS 11). Bei ansonsten gleichen Bedingungen unter 5 GHz schafft WLAN dieselbe Modulation nur in einem Bereich von 141 Meter ohne Hindernisse.
Auch die Kanalbreite des verwendeten WLAN-Kanals verändert die WLAN-Reichweite. Unter WLAN 6 im 5-GHz-Band sind zum Beispiel 2,5 Kilometer Entfernung möglich (20-MHz-Kanal). In einem 40-MHz-Kanal sind es nur noch 1,9 Kilometer Reichweite bei ansonsten gleichen Bedingungen und der jeweils langsamsten Geschwindigkeit. Physikalisch bedingt verringert sich die SNR um 3 dB, wenn die Kanalbreite im WLAN verdoppelt wird. Dies entspricht einer Halbierung der Signalqualität! WLAN 6 mit 160 MHz Kanälen reicht maximal noch etwa 998 Meter weit (MCS 0, 2 Spatial Streams). Möchtet ihr allerdings eine Geschwindigkeit von 2402 MBit/s abrufen, kommt das Signal ohne Hindernisse nur noch 35 Meter weit, bevor die Komplexität der Modulation verringert werden muss (von MCS 11 auf MCS 10). Alle Werte habe ich übrigens direkt mit meinem Rechner ausgerechnet.
Wie weit reicht WLAN Fritzbox?
Mit WLAN 5, 5 GHz und 20 MHz Kanalbreite liegt die maximale WLAN-Reichweite (MCS 0) der FRITZ!Box 7590 bei etwa 2,8 Kilometer auf freiem Feld. (Sendeleistung 20 dBm). Bei 80 MHz Kanalbreite und einer Datenrate von 433,3 MBit/s (MCS 9) reicht das WLAN ohne Hindernisse immerhin noch knapp 100 Meter weit.
Wie weit das WLAN bei einer FRITZ!Box tatsächlich reicht, hängt vom jeweiligen Modelltyp ab. Wie auch bei anderen WLAN-Routern und Access Points ist für die maximale Reichweite des WLANs die Signalempfindlichkeit am Empfänger ausschlaggebend, denn dieser muss die vom Sender modulierten Signale zunächst entziffern können. Je sensibler die Funkchips des Empfängers arbeiten, desto besser können die modulierten Signale selbst unter anspruchsvollen elektromagnetischen Bedingungen entziffert werden. Übrigens: Da bei WLAN im halb-duplex-Betrieb wechselseitig gesendet und empfangen wird, ist ein Endgerät stets sowohl Sender als auch Empfänger. Für die maximale Reichweite ist die daher dasjenige Endgerät mit der kleineren Sendeleistung bzw. der schlechteren Signalempfindlichkeit (Receive Sensitivity) der limitierende Faktor.
In aller Regel sind WLAN-Router gegenüber Endgeräten mit besserer Technik ausgestattet (sowohl Sendeleistung als auch Receive Sensitivity) und verfügen aus Platzgründen über die besseren WLAN-Antennen. Dies gilt natürlich auch für die FRITZ!Box. Meist sind es die Endgeräte, die die WLAN-Geschwindigkeit maßgeblich beeinflussen.
Für die Berechnung der maximalen Reichweite des WLANs verwende ich das eben beschriebene Szenario: Ein handelsübliches WLAN-Endgerät kann schwache WLAN-Signale meist weniger gut verarbeiten als ein WLAN-Router. Mangels vorhandener Daten zur Endgeräteempfindlichkeit sowie der schieren Anzahl verschiedener Endgeräte nutze ich die Empfangsempfindlichkeit eines WLAN-Routers, in diesem Fall die FRITZ!Box 7590. Auf diesem Weg erhalte ich bei der Berechnung der Reichweite des WLANs diejenige Entfernung, die maximal zwischen Endgeräten mit hochwertigen Empfangseigenschaften möglich ist. Da normale Endgeräte wie Smartphones aufgrund ihrer technologischen Ausstattung meist weniger Signalempfindlichkeit aufweisen und so zum limitierenden Faktor werden, liegt die maximale Reichweite des WLANs unter den hier berechneten maximalen Reichweiten zwischen zwei Fritzboxen.
Die FRITZ!Box 7590 nutzt im 5-GHz-Band den Funkchip Atheros QCA9984 von Qualcomm. Leider macht AVM selbst keine Angaben zur Signalempfindlichkeit des WLAN-Routers. Zur Berechnung der WLAN-Reichweite der FRITZ!Box 7590 greife ich daher auf die Empfindlichkeitswerte des WLE1216V5-23 zurück, ein Funkchip welcher auf dem QCA9984-Referenzdesign (CUS239) von Qualcomm basiert. Im Datenblatt vom WLE1216V5-23 werden die Werte zur Signalempfindlichkeit einzeln aufgeschlüsselt. Ich gehe davon aus, dass die tatsächlichen Werte der FRITZ!Box 7590 zumindest ähnlich sind.
Der verbaute Funkchip der FRITZ!Box 7590 nimmt selbst schwache WLAN-Signale sehr sensibel auf: Für die langsamste Geschwindigkeit in 5 GHz und 20 MHz Kanalbreite (7,2 MBit/s), also der Geschwindigkeit bevor das WLAN dann vollständig abbrechen wird (MCS 0), benötigt der Funkchip lediglich -96 dBm Signalstärke. So schafft die FRITZ!Box 7590 eine ungefähre Entfernung von 2,8 Kilometern.
Zum Vergleich: Unter gleichen Bedingungen benötigt ein typischer Access Point von Cisco nur -100 dBm, um das WLAN mit MCS 0 aufrecht zu erhalten. Das WLAN der FRITZ!Box kommt also etwas weniger weit als vergleichbares WLAN des Cisco Access Points C9120AXI (etwa 2,8 Kilometer bei FRITZ!Box 7590, etwa 4,4 Kilometer beim Cisco 9120i). Mein Aruba IAP-305 benötigt für MCS 0 hohe -91 dBm und kommt daher nur etwa 1,5 Kilometer weit.
Reichweite der FRITZ!Box 7590 bei 5 GHz, WLAN 4/5 und 20 MHz Kanalbreite
| Datenrate | MCS Index | Signalempfindlichkeit (dBm) | Reichweite (Meter) |
|---|---|---|---|
| 7,2 MBit/s | MCS 0 | -96 | 2815 |
| 14,4 MBit/s | MCS 1 | -94 | 2236 |
| 21,7 MBit/s | MCS 2 | -92 | 1776 |
| 28,9 MBit/s | MCS 3 | -88 | 1121 |
| 43,3 MBit/s | MCS 4 | -85 | 793 |
| 57,8 MBit/s | MCS 5 | -84 | 707 |
| 65 MBit/s | MCS 6 | -82 | 562 |
| 72,2 MBit/s | MCS 7 | -80 | 446 |
| 86,7 MBit/s | MCS 8 | -76 | 281 |
Reichweite der FRITZ!Box 7590 bei 5 GHz, WLAN 4/5 und 40 MHz Kanalbreite
| Datenrate | MCS Index | Signalempfindlichkeit (dBm) | Reichweite (Meter) |
|---|---|---|---|
| 15 MBit/s | MCS 0 | -93 | 1993 |
| 30 MBit/s | MCS 1 | -90 | 1411 |
| 45 MBit/s | MCS 2 | -88 | 1121 |
| 60 MBit/s | MCS 3 | -85 | 793 |
| 90 MBit/s | MCS 4 | -84 | 707 |
| 120 MBit/s | MCS 5 | -82 | 562 |
| 135 MBit/s | MCS 6 | -80 | 446 |
| 150 MBit/s | MCS 7 | -78 | 354 |
| 180 MBit/s | MCS 8 | -75 | 251 |
| 200 MBit/s | MCS 9 | -72 | 178 |
Reichweite der FRITZ!Box 7590 bei 5 GHz, WLAN 4/5 und 80 MHz Kanalbreite
| Datenrate | MCS Index | Signalempfindlichkeit (dBm) | Reichweite (Meter) |
|---|---|---|---|
| 32,5 MBit/s | MCS 0 | -89 | 1257 |
| 65 MBit/s | MCS 1 | -86 | 890 |
| 97,5 MBit/s | MCS 2 | -84 | 707 |
| 130 MBit/s | MCS 3 | -81 | 501 |
| 195 MBit/s | MCS 4 | -79 | 398 |
| 260 MBit/s | MCS 5 | -75 | 251 |
| 292,5 MBit/s | MCS 6 | -73 | 199 |
| 325 MBit/s | MCS 7 | -71 | 158 |
| 390 MBit/s | MCS 8 | -69 | 126 |
| 433,3 MBit/s | MCS 9 | -67 | 100 |
Welcher WLAN-Router hat die größte Reichweite?
Um zu erkennen, welcher WLAN-Router die größte Reichweite hat, solltet ihr auf dessen Sendeleistung sowie Receive Sensitivity achten. Da alle WLAN-Router innerhalb der gesetzlich definierten Sendeleistung arbeiten müssen, ist die Signalempfindlichkeit von entscheidender Bedeutung. Der WLAN-Router sollte auch schwache WLAN-Signale noch sauber verarbeiten können. Vergesst nicht: Im WLAN ist jeder Teilnehmer abwechselnd Sender und Empfänger von WLAN-Signalen. Das schwächste Glied in Sachen Sendeleistung sowie Receive Sensitivity wird damit zum begrenzenden Faktor.
Ein professioneller WLAN Access Point von Cisco (C9120AXI) schafft die langsamste WLAN-Datenrate zum Beispiel noch bei einem sehr schwachen Signal von -100 dBm, während eine FRITZ!Box 7590 mindestens -96 dBm (also ein 4 dB = 2,5 mal besseres Signal) benötigt.
| WLAN-Router | 5 GHz VHT20 | Signalempfindlichkeit (dBm) | Reichweite (Meter) |
|---|---|---|---|
| Cisco C9120AXI | MCS 0 | -100 | 4461 |
| Mikrotik Audience | MCS 0 | -96 | 2815 |
| FRITZ!Box 7590 | MCS 0 | -96 | 2815 |
| TP-Link Archer AX11000 | MCS 0 | -95 | 2509 |
| TP-Link Archer AX90 | MCS 0 | -95 | 2509 |
| TP-Link Archer AXE75 | MCS 0 HE | -94 | 2236 |
| Aruba IAP-305 | MCS 0 | -91 | 1583 |
5 GHz WLAN Reichweite vs. 2,4 GHz WLAN Reichweite
Ein wichtiges Kriterium für die Reichweite von WLAN sind die Eigenschaften der elektromagnetischen Wellen. Grundsätzlich gilt: Je höher die Frequenz ist, desto größer ist auch die Signaldämpfung. Ursache dafür ist die sogenannte Freiraumdämpfung (FSPL).
WLAN-Signale mit hoher Frequenz können eine kürzere Entfernung überbrücken, bevor das Signal so stark gedämpft wird, dass es vom Empfänger nicht mehr ordentlich verarbeitet werden kann. Das Signal ist dann zwar noch da, verliert sich aber im sogenannten Grundrauschen. Ist die Frequenz niedriger, wirkt sich die Dämpfung weniger stark auf die Reichweite des WLAN-Signals aus. Daher kann WLAN mit 2,4 GHz größere Entfernungen überbrücken als WLAN mit 5 GHz.
Reichweite WLAN 2,4 GHz und 5 GHz, 7 dBm Sendeleistung
| Modulation | Reichweite 2,4 GHz (Meter) | Reichweite 5 GHz (Meter) |
|---|---|---|
| WLAN 4; 7,2 MBit/s | 2192 | 998 |
| WLAN 4; 43,3 MBit/s | 550 | 250 |
| WLAN 4; 72,2 MBit/s | 246 | 112 |
| WLAN 4; 14,4 MBit/s | 1552 | 707 |
| WLAN 4; 86,7 MBit/s | 389 | 177 |
| WLAN 4; 144,4 MBit/s | 174 | 79 |
Wie kann ich die WLAN Reichweite erhöhen?
Die Reichweite, also welche Entfernung das WLAN-Signal überbrücken kann, hängt maßgeblich von der eingesetzten Frequenz, der Sendeleistung aber auch der Kanalbreite ab. Auch Hindernisse haben einen großen Einfluss.
Die Sendeleistung bestimmt zunächst die Energie, welche über das elektromagnetische Spektrum übertragen werden soll. In Abhängigkeit ihrer Frequenz unterliegt die Energie bei der Übertragung einem Verlust durch Dämpfung. Hierbei wird zwischen der Freiraumdämpfung (FSPL) sowie der Signaldämpfung durch Hindernisse unterschieden. Übrig bleibt eine Signalstärke am Empfänger. Dort bestimmt der sogenannte Signal-Rausch-Abstand (SNR) anhand der Differenz dieser Signalstärke sowie des Grundrauschens, ob ein WLAN-Signal noch verarbeitet werden kann.
Möchtet ihr die WLAN-Reichweite verbessern, müsst ihr entweder die Sendeleistung erhöhen, die Dämpfung verbessern oder das Grundrauschen verringern.
- Die Sendeleistung könnt ihr am WLAN-Router direkt einstellen oder durch spezielle Antennen erhöhen.
- Die Freiraumdämpfung könnt ihr senken, indem ihr von 5 GHz auf das 2,4-GHz-Band wechselt.
- Die Signaldämpfung durch Hindernisse könnt ihr verringern, indem ihr den WLAN-Router so aufstellt, dass weniger Hindernisse vom WLAN-Signal durchdrungen werden müssen.
- Das Grundrauschen könnt ihr verringern, indem ihr die Kanalbreite des WLAN-Kanals reduziert. Eine Halbierung des WLAN-Kanals von 80 MHz auf 40 MHz halbiert auch das Grundrauschen, womit das SNR verdoppelt wird.
WLAN-Reichweite erhöhen durch Senken der Kanalbandbreite
Die WLAN-Reichweite wird maßgeblich durch die eingestellte WLAN-Kanalbreite beeinflusst. Wenn ihr die Reichweite eures WLANs erhöhen wollt, dann könnt ihr die Kanalbreite auf 20 MHz herabsenken. Je nach Ausgangslage könnt ihr so die Reichweite eures WLANs mehr als verdoppeln!
Wahr ist: Eine Verringerung der Kanalbandbreite senkt die maximal mögliche Datenrate in eurem WLAN. Ebenfalls wahr ist aber auch: Eine Verdoppelung der Kanalbreite verschlechtert das Signal-to-Noise-Ration um Faktor 2 (3 dB)!
Durch eine Verdopplung der Kanalbreite wird das WLAN zwar schneller, der Bereich, in dem diese schnelle Geschwindigkeit zur Verfügung steht, wird jedoch kleiner. Aus diesem Grund erklärt sich, weshalb die maximale Datenrate (MCS 11, 1024-QAM) unter WLAN 6 nur innerhalb weniger Meter direkt am WLAN-Router angewendet werden kann. Denn diese Geschwindigkeit ist nur mit 160-MHz-Kanälen möglich, deren SNR immer 9 dB schlechter als bei 20-MHz-Kanälen ist. Die gestiegenen Anforderungen an die SNR verringern die Reichweite des WLANs im entsprechenden Verhältnis.
Während ein WLAN mit WLAN 6, 5 GHz und maximaler Datenrate (MCS 11, 1024-QAM) unter Einsatz eines 20-MHz-Kanals eine Reichweite von immerhin 28 Metern hat, fällt die Reichweite bei der Verwendung eines 160-MHz-Kanals auf 11 Meter ab, bevor die Modulation reduziert werden muss.
| Bandbreite Kanal | maximale Reichweite (MCS 0, 2 Spatial Streams) | Reichweite bei MCS 11, 2 Spatial Streams |
|---|---|---|
| 20 MHz | 793 | 28 |
| 40 MHz | 630 | 22 |
| 80 MHz | 397 | 14 |
| 160 MHz | 315 | 11 |
WLAN-Reichweite erhöhen auf 1000 m
Mit speziellen Antennen lässt sich die WLAN-Reichweite schnell auf 500 Meter oder gar 1000 Meter Entfernung erhöhen. Externe Antennen sorgen für einen sogenannten Antennengewinn und verstärken das WLAN-Signal auf Kosten der Signalstreuung. Das bedeutet: In gewisse Richtungen wird das WLAN-Signal verstärkt, in andere Richtungen wird das Signal aus physikalischen Gründen abgeschwächt.
Mit meinem Rechner könnt ihr den Antennengewinn getrennt sowohl am Sender als auch am Empfänger einstellen. Die Werte zum passenden Antennengewinn könnt ihr direkt dem Datenblatt eurer Antennen entnehmen.
Zum Beispiel bei WLAN 4 im 2,4-GHz-Band, Kanalbreite 20 MHz und einer Sendeleistung von 10 dBm: Ohne zusätzlichen Antennengewinn kommt ihr mit einer Datenrate von 114,7 MBit/s (MCS 9, 1 Spatial Stream) etwa 174 Meter weit. Verwendet ihr am Sender und Empfänger Antennen mit je 8 dBi Gewinn, dann kommt eure WLAN-Reichweite auf über 1000 Meter. Setzt ihr Antennen mit 5 dBi Gewinn ein, könnt ihr immerhin noch die 500-Meter-Marke knacken.
Ob es nun sinnvoll ist, WLAN auf derart große Entfernungen zu überbrücken, möchte ich an dieser Stelle nicht beurteilen. Meist handelt es sich um Sonderfälle mit speziellen Anforderungen. Die passende Antenne ist aber hilfreich, wenn ihr euren Garten mit gutem WLAN-Versorgen wollt!
Achtung: Um gesetzliche Vorgaben einzuhalten, müsst ihr unbedingt darauf achten, dass euer WLAN-Router samt des Antennengewinns die maximal erlaubte Sendeleistung für 2,4 GHz, 5 GHz und gegebenenfalls 6 GHz nicht überschreitet!
WLAN verstärken auf 500 Meter
| Tx Gain (dBi) | Rx Gain (dBi) | Entfernung (Meter) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 28 |
| 2 | 2 | 44 |
| 3 | 3 | 56 |
| 4 | 4 | 70 |
| 5 | 5 | 89 |
| 6 | 6 | 112 |
| 7 | 7 | 141 |
| 8 | 8 | 177 |
| 10 | 10 | 281 |
| 13 | 13 | 561 |
| 14 | 14 | 707 |
WLAN-Reichweite Outdoor: Wie weit geht WLAN im Freien?
Natürlich unterscheidet sich die WLAN-Reichweite im Freien von der WLAN-Reichweite im Haus. Während die Freiraumdämpfung überall vorherrscht, sind es vor allem Hindernisse im Innenbereich der eigenen vier Wände, die zur Signaldämpfung beitragen. Im Außenbereich kann WLAN größere Entfernungen meist ohne Hindernisse überbrücken, während im Innenbereich auf vergleichbare Entfernung häufiger Hindernisse, zum Beispiel Zimmerwände überwunden werden müssen. Aus diesem Grund hat WLAN draußen mehr Reichweite als drinnen.
| Hindernis | Reichweite (Meter) |
|---|---|
| Theoretische Reichweite ohne Dämpfung | 22 |
| Reichweite inkl. Dämpfung durch Glastür zum Garten (a) | 12 |
| Reichweite inkl. Dämpfung durch Ziegelwand zum Garten (b) | 5 |
| Reichweite inkl. Dämpfung durch Betonwand zum Garten (c) | 2 |
Wie weit kann ein WLAN Verstärker vom Router entfernt sein?
Ein WLAN Verstärker bzw. Repeater kann nur das Signal weiterleiten, welches bei ihm ankommt. Bei WLAN 6, 5 GHz, 40 MHz Kanalbreite sind maximal 573,5 MBit/s Datenrate (MCS 11, 2 Spatial Streams) möglich.
Muss das Signal eine Ziegelwand durchdringen, kommt das maximal schnelle WLAN-Signal (MCS 11) bei 20 dBm Sendeleistung laut meinem Rechner etwa 15 Meter weit. Im besten Fall erweitert der WLAN-Verstärker die Reichweite des WLAN-Signals um weitere 15 Meter, wenn ihr den WLAN-Repeater innerhalb dieser 15 Meter aufstellt.
Für 60 % Geschwindigkeit liegt die Datenrate bei 344,1 MBit/s (MCS 7). Reicht euch dies als Geschwindigkeit, könnt ihr den WLAN-Repeater innerhalb eines Radius von 56 Metern aufstellen, sofern nur eine Ziegelwand als Hindernis dient. Steht der WLAN-Repeater 2 Ziegelwände vom WLAN-Router entfernt steht, dürfen nur etwa 12 Meter zwischen Repeater und Router liegen, um die 60 % Geschwindigkeit zu erhalten.
Wie weit reicht ein WLAN Verstärker, zum Beispiel der FRITZ!Repeater 3000
Das gilt auch für handelsübliche WLAN-Repeater, beispielsweise den FRITZ!Repeater 3000. Da ihr den WLAN-Verstärker ohnehin im Bereich von mindestens 60 % Geschwindigkeit aufstellen solltet, liegt noch genug Signalstärke vor, egal wie sensibel der Repeater mit den empfangenen Signalen umgehen kann. Bei 60 % bewegt ihr euch automatisch im Bereich von MCS 7 bis MCS 5.
Stellt den Repeater also im Bereich zwischen 12 und 15 Metern vom WLAN-Router auf. Die maximale Reichweite des WLANs wird dadurch um ebenso viel Reichweite erhöht, was für die meisten Haushalte ausreicht. Bei einer Sendeleistung von 20 dBm unter 5 GHz, 40 MHz Kanalbreite und WLAN 5 schafft der FRITZ!Repeater 3000 insgesamt etwa 112 Meter (inkl. 2 Ziegelwände), bevor das Signal abbricht.
So funktioniert mein Rechner: Wie mit der Friis-Übertragungsgleichung die WLAN-Reichweite berechnet werden kann
Um die Reichweite eines WLANs zu berechnen, habe ich die Friis-Übertragungsgleichung angewendet. Die Friis-Übertragungsgleichung wird in der Praxis bei der Dimensionierung von Funkstrecken verwendet.
Pr = (Pt*Gt*Gr*λ²)/(4*π*R)²Bei Pr handelt es sich um die Signalstärke, welche beim Empfänger ankommt. Pt ist die Sendeleistung beim Sender, also dem WLAN-Router. Gt und Gr sind die jeweiligen Antennengewinne am Sender bzw. Empfänger. Mit λ wird die Wellenlänge des WLAN-Signals bezeichnet, welche sich aus dessen Frequenz berechnen lässt. R ist die Entfernung zwischen Sender und Empfänger.
Die Friis-Übertragungsgleichung wird eigentlich verwendet, um die zu erwartende Signalstärke beim Empfänger unter Einbeziehung des jeweiligen Antennengewinns zu ermitteln. Um die Reichweite eines WLANs berechnen zu können, muss die Friss-Übertragungsgleichung zuerst nach der Entfernung R aufgelöst werden.
Um nun einen Wert für die Reichweite R zu berechnen, muss die Signalstärke Pr am Empfänger bekannt sein. Zum Glück weisen die Datenblätter von WLAN Access Points und WLAN-Router im besten Fall diejenigen Signalpegel aus, welche mindestens vorhanden sein müssen, damit WLAN mit einer gewissen Geschwindigkeit moduliert und demoduliert werden kann. Pro Modulationsstufe (MCS) wird die dazu notwendige minimale Signalstärke angegeben (Receive Sensitivity). Diese minimale Signalstärke entspricht der mindestens notwendigen Signalstärke am Empfänger, die benötigt wird, um das WLAN-Signal in der jeweiligen Modulation zu entziffern. Um die maximale WLAN-Reichweite zu berechnen, muss exakt der jeweiligen Receive Sensitivity entsprechen.
In meinem Rechner verwende ich die erforderlichen Signalstärken für einen handelsüblichen WLAN Access Point von Cisco (C9120AXI). Im Datenblatt sind die benötigten Signalstärken je nach WLAN-Geschwindigkeit einzeln aufgeführt. Wie bereits erwähnt arbeite WLAN im halb-duplex-Betrieb. Das bedeutet, dass die WLAN-Teilnehmer wechselseitig Daten senden und empfangen. Ein Endgerät ist also immer Sender als auch Empfänger. Über welche Entfernung WLAN noch funktioniert, hängt daher nicht nur von der Sendeleistung eines Teilnehmers ab, sondern maßgeblich auch von dessen Signalempfindlichkeit.
Da in der Realität die Modellbedingungen der Friis-Übertragungsgleichung nicht exakt, sondern nur näherungsweise eintreten, sind die Ergebnisse meines Rechners als Überschlagsrechnung zu verstehen. Zum Beispiel verändern die Auswirkungen von Multipath die Ausbreitung der Wellen und Hindernisse können die WLAN-Signale nicht nur absorbieren, sondern auch reflektieren, streuen, brechen oder beugen. Die tatsächliche WLAN-Reichweite erhöht bzw. verringert sich dadurch.
Eine ungefähre WLAN-Reichweite kann aber durchaus abgeleitet werden. In jedem Fall hilft mein Rechner, WLAN und seine Ausbreitung in Zusammenhang mit Signalstärke, SNR und der Modulation besser einzuschätzen und zu verstehen. Übrigens könnt ihr in meinem Rechner die Verluste durch Wände direkt einstellen, welche dann bei der Berechnung der Reichweite berücksichtigt werden. Die entsprechenden Werte habe ich alle selbst gemessen.
Beachtet zudem, dass handelsübliche WLAN-Endgeräte weniger Signalempfindlichkeit als WLAN-Router aufweisen. Deshalb, und aufgrund der modellhaften Berechnung durch die Friis-Übertragungsgleichung, liegt die tatsächliche Reichweite des WLANs tendenziell unter den hier berechneten maximalen Reichweiten.
Erwartbare WLAN-Reichweiten am Beispiel verschiedener Hersteller nach Datenrate
TP-Link Archer AX11000
| Datenrate | MCS Index | Signalempfindlichkeit (dBm) | Reichweite bei 20 dBm (Meter) |
|---|---|---|---|
| @ 5 GHz 802.11ac VHT20 | MCS 0 | -95 | 2509 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT20 | MCS 11 | -65 | 79 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT40 | MCS 0 | -93 | 1993 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT40 | MCS 11 | -62 | 56 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 0 | -90 | 1411 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 11 | -59 | 40 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT160 | MCS 0 | -87 | 999 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT160 | MCS 11 | -54 | 22 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE20 | MCS 0 | -94 | 2236 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE20 | MCS 11 | -62 | 56 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE40 | MCS 0 | -91 | 1583 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE40 | MCS 11 | -59 | 40 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE80 | MCS 0 | -88 | 1121 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE80 | MCS 11 | -57 | 32 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE160 | MCS 0 | -84 | 707 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE160 | MCS 11 | -54 | 22 |
| @ 2,4 GHz 802.11n HT20 | MCS 0 | -97 | 7006 |
| @ 2,4 GHz 802.11n HT20 | MCS 7 | -78 | 786 |
| @ 2,4 GHz 802.11ax HT40 | MCS 0 | -95 | 5565 |
| @ 2,4 GHz 802.11ax HT40 | MCS 7 | -75 | 556 |
| @ 2,4 GHz 802.11ac VHT20 | MCS 0 | -96 | 6244 |
| @ 2,4 GHz 802.11ac VHT20 | MCS 11 | -67 | 222 |
| @ 2,4 GHz 802.11ac VHT40 | MCS 0 | -94 | 4960 |
| @ 2,4 GHz 802.11ac VHT40 | MCS 11 | -64 | 157 |
| @ 2,4 GHz 802.11ax HE20 | MCS 0 | -96 | 6244 |
| @ 2,4 GHz 802.11ax HE20 | MCS 11 | -64 | 157 |
| @ 2,4 GHz 802.11ax HE40 | MCS 0 | -93 | 4420 |
| @ 2,4 GHz 802.11ax HE40 | MCS 11 | -61 | 111 |
TP-Link Archer AXE75
| Datenrate | MCS Index | Signalempfindlichkeit (dBm) | Reichweite bei 20 dBm (Meter) |
|---|---|---|---|
| @ 5 GHz 802.11ax HE20 | MCS 0 | -94 | 2236 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE20 | MCS 11 | -63 | 63 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE40 | MCS 0 | -91 | 1583 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE40 | MCS 11 | -60 | 45 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE80 | MCS 0 | -88 | 1121 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE80 | MCS 11 | -57 | 32 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE160 | MCS 0 | -85 | 793 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE160 | MCS 11 | -54 | 22 |
| @ 2,4 GHz 802.11ax HE20 | MCS 0 | -95 | 5565 |
| @ 2,4 GHz 802.11ax HE20 | MCS 11 | -64 | 157 |
| @ 2,4 GHz 802.11ax HE40 | MCS 0 | -92 | 3940 |
| @ 2,4 GHz 802.11ax HE40 | MCS 11 | -62 | 125 |
| @ 6 GHz 802.11ax HE20 | MCS 0 | -93 | 1720 |
| @ 6 GHz 802.11ax HE20 | MCS 11 | -62 | 48 |
| @ 6 GHz 802.11ax HE40 | MCS 0 | -90 | 1217 |
| @ 6 GHz 802.11ax HE40 | MCS 11 | -59 | 34 |
| @ 6 GHz 802.11ax HE80 | MCS 0 | -87 | 862 |
| @ 6 GHz 802.11ax HE80 | MCS 11 | -56 | 24 |
| @ 6 GHz 802.11ax HE160 | MCS 0 | -84 | 610 |
| @ 6 GHz 802.11ax HE160 | MCS 11 | -53 | 17 |
TP-Link Archer AX90
| Datenrate | MCS Index | Signalempfindlichkeit (dBm) | Reichweite bei 20 dBm (Meter) |
|---|---|---|---|
| @ 5 GHz 802.11ac VHT20 | MCS 0 | -95 | 2509 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE20 | MCS 0 | -61 | 50 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE40 | MCS 11 | -58 | 35 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE80 | MCS 11 | -55 | 25 |
| @ 5 GHz 802.11ax HE160 | MCS 11 | -53 | 20 |
| @ 2,4 GHz 802.11n HT20 | MCS 0 | -95 | 5565 |
| @ 2,4 GHz 802.11ax HE20 | MCS 11 | -64 | 157 |
| @ 2,4 GHz 802.11ax HE40 | MCS 11 | -62 | 125 |
Aruba IAP-305
| Datenrate | MCS Index | Signalempfindlichkeit (dBm) | Reichweite bei 20 dBm (Meter) |
|---|---|---|---|
| @ 2,4 GHz 802.11n HT20 | MCS 0 | -91 | 3511 |
| @ 2,4 GHz 802.11n HT20 | MCS 7 | -71 | 351 |
| @ 2,4 GHz 802.11n HT40 | MCS 0 | -88 | 2486 |
| @ 2,4 GHz 802.11n HT40 | MCS 7 | -68 | 249 |
| @ 5 GHz 802.11n HT20 | MCS 0 | -91 | 1583 |
| @ 5 GHz 802.11n HT20 | MCS 7 | -71 | 158 |
| @ 5 GHz 802.11n HT40 | MCS 0 | -88 | 1121 |
| @ 5 GHz 802.11n HT40 | MCS 7 | -68 | 112 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT20 | MCS 0 | -91 | 1583 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT20 | MCS 9 | -67 | 100 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT40 | MCS 0 | -88 | 1121 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT40 | MCS 9 | -63 | 63 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 0 | -85 | 793 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 9 | -58 | 35 |
WLE1216V5-23
| Datenrate | MCS Index | Signalempfindlichkeit (dBm) | Reichweite bei 20 dBm (Meter) |
|---|---|---|---|
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT20 | MCS 0 | -96 | 2815 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT20 | MCS 1 | -94 | 2236 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT20 | MCS 2 | -92 | 1776 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT20 | MCS 3 | -88 | 1121 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT20 | MCS 4 | -85 | 793 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT20 | MCS 5 | -84 | 707 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT20 | MCS 6 | -82 | 562 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT20 | MCS 7 | -80 | 446 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT20 | MCS 8 | -76 | 281 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT40 | MCS 0 | -93 | 1993 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT40 | MCS 1 | -90 | 1411 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT40 | MCS 2 | -88 | 1121 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT40 | MCS 3 | -85 | 793 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT40 | MCS 4 | -84 | 707 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT40 | MCS 5 | -82 | 562 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT40 | MCS 6 | -80 | 446 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT40 | MCS 7 | -78 | 354 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT40 | MCS 8 | -75 | 251 |
| @ 5 GHz 802.11n/ac VHT40 | MCS 9 | -72 | 178 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 0 | -89 | 1257 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 1 | -86 | 890 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 2 | -84 | 707 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 3 | -81 | 501 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 4 | -79 | 398 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 5 | -75 | 251 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 6 | -73 | 199 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 7 | -71 | 158 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 8 | -69 | 126 |
| @ 5 GHz 802.11ac VHT80 | MCS 9 | -67 | 100 |
