Wenn ihr einen WLAN-Repeater falsch verwendet, kann euer WLAN um bis zu 74,46% langsamer werden. Dennoch gibt es Situationen, wo ein passender und richtig eingesetzter WLAN-Repeater ein langsames WLAN (TCP Throughput) um durchschnittlich 30,4% schneller macht. Die besten Ergebnisse erzielt ihr mit sogenannten Triband-Repeatern (+33,11%), wobei normale WLAN Access Points die Geschwindigkeit um weitere 1,85% verbessern können.
Ein WLAN-Repeater kann euer WLAN unter bestimmten Umständen langsamer machen. Welche Umstände das sind, habe ich im heimischen Versuch selbst getestet. Mein Fazit: Je nach verwendeter Technologie des Repeaters und eurem Einsatzszenario kann ein WLAN-Repeater aber auch überzeugende Geschwindigkeitsverbesserungen erzielen (bis zu 38%). Stellt ihr den Repeater jedoch falsch auf, wird euch das durchschnittlich 22% TCP Throughput kosten.
Unter welchen Bedingungen macht ein WLAN-Repeater das WLAN langsamer?
Um herauszufinden, wie sich ein WLAN-Repeater auf die Geschwindigkeit im WLAN auswirkt, d.h. ob ein WLAN-Repeater das WLAN verlangsamt oder es sogar schneller macht, habe ich in der Testwohnung eine Messreihe aufgestellt. Zum Einsatz kam dabei immer das gleiche WLAN-Endgerät.
An verschiedenen Positionen habe ich mein Endgerät zunächst direkt mit meinem WLAN Access Point verbunden. An der gleichen Position habe ich dann eine Verbindung über den WLAN-Repeater aufgebaut. Die Positionen der einzelnen Geräte könnt ihr der folgenden Tabelle sowie dem Plan entnehmen.
Beim WLAN-Repeater war mir wichtig, nicht Äpfel mit Birnen vergleichen zu müssen. Daher habe ich die Kanalbreite auf 20 MHz begrenzt. Zudem wollte ich ausschließen, dass WLAN-Repeater unterschiedlicher Hersteller aufgrund der verbauten Hardware unterschiedliche Ergebnisse erzeugen. Deshalb habe ich einen Mikrotik Audience für die Testreihe verwendet. Dabei handelt es sich um ein sehr vielfältiges WLAN-Gerät, welches aufgrund seines umfangreichen Betriebssystems zahlreiche Betriebsmodi konfigurierbar macht.
So konnte ich ein und dasselbe Gerät für verschiedene Repeater-Modi konfigurieren und damit vergleichbare Messwerte erzeugen. Der Mikrotik Audience hat 3 Funkmodule verbaut, weshalb ich im Test folgende Testreihen erheben konnte: Singleband-Repeater (same channel), Crossband-Repeater, Triband-Repeater und Access Point. Meine folgenden Messergebnisse zeigen euch, wie sich ein WLAN-Repeater, dessen Standort sowie die verwendete Repeater-Technologie auf die WLAN-Geschwindigkeit auswirkt und unter welchen Umständen er das WLAN langsamer oder sogar schneller macht.
Wie ein WLAN-Router die Geschwindigkeit im 2,4-GHz-WLAN verändert
| Client: Position 1 Repeater: Position 1 | Client: Position 2 Repeater: Position 2 | Client: Position 3 Repeater: Position 2 | |
|---|---|---|---|
| Ohne Repeater direkt am AP | 100,00% | 61,59% | 28,98% |
| Am 2,4 GHz Sameband Repeater (same channel) | 51,59% | 32,84% | 28,75% |
| Im 2,4-GHz-Band am 5-GHz-Crossband-Repeater | 98,64% | 96,59% | 56,82% |
| Im 2,4-GHz-Band am Triband-Repeater | 98,86% | 96,48% | 57,95% |
| An weiterem Access Point (mit Kabel verbunden) | 99,43% | 98,30% | 60,45% |
So wirkt sich ein WLAN-Repeater auf die Geschwindigkeit aus (5 GHz)
| Client: Position 1 Repeater: Position 1 | Client: Position 2 Repeater: Position 2 | Client: Position 3 Repeater: Position 2 | |
|---|---|---|---|
| Ohne Repeater direkt am AP | 100,00% | 62,81% | 20,43% |
| Am 5 GHz Sameband Repeater (gleicher Kanal) | 34,32% | 29,78% | 25,54% |
| Im 5-GHz-Band am 2,4-GHz-Crossband-Repeater | 47,05% | 32,52% | 42,16% |
| Im 5-GHz-Band am Triband-Repeater | 99,06% | 94,96% | 56,83% |
| An weiterem Access Point (mit Kabel verbunden) | 99,28% | 99,28% | 58,49% |
Wie funktioniert ein WLAN-Repeater?
Warum ein WLAN-Repeater euer WLAN langsamer macht, ist schnell erklärt: Ein WLAN-Repeater fängt ein WLAN-Signal auf und leitet es im Anschluss weiter. Weil er sich mit dem normalen WLAN-Router das verfügbare elektromagnetische Spektrum teilen muss, kann die WLAN-Geschwindigkeit dabei sinken.
Verantwortlich dafür sind zwei Konzepte, welche im WLAN-Protokoll nach IEEE 802.11 Verwendung finden. Das Clear Channel Assessment sowie die Airtime. Bevor ein Datenpaket weitergeleitet werden kann, muss der Funkkanal zum Senden frei sein.
Warum WLAN durch den Repeater langsamer werden kann
Immer nur ein Teilnehmer darf im WLAN auf dem gleichen Kanal zur gleichen Zeit Daten übermitteln. Damit dies gelingt, kommt ein Vorgang namens Clear Channel Assessment (CCA) zum Einsatz. CCA sorgt im WLAN-Protokoll nach IEEE 802.11 dafür, dass ein WLAN-Teilnehmer vor jedem Sendevorgang überprüft, ob bereits eine WLAN-Datenübertragung auf dem Kanal vorliegt. Ist dies der Fall, muss der Teilnehmer mit der eigenen Datenübertragung warten. Nach einer gewissen Zeit (NAV Timer) erfolgt dann eine erneute Überprüfung. Ist der Kanal dann frei, darf der WLAN-Teilnehmer seine Daten auf dem Funkkanal übertragen. Alle zertifizierten WLAN-Geräte müssen sich an das CCA halten. Lediglich WLAN 6 macht mit adaptivem CCA unter speziellen Umständen eine Ausnahme.
Warum erhöht ein WLAN-Repeater die Latenz im WLAN?
Bevor er die Signale weitersenden darf, muss der WLAN-Repeater daher warten, bis der Funkkanal nach CCA tatsächlich frei ist. Erst wenn kein anderes Endgerät Daten überträgt, kann der Repeater seine Daten weitergeben. In den meisten Fällen entsteht dadurch eine Wartezeit, welche den Ping der Datenübertragung beeinflusst. Da ein WLAN-Teilnehmer nicht nach Belieben auf das Spektrum zum Senden zugreifen darf, steigt bei WLAN gegenüber einer Kabelverbindung immer die Latenz.
WLAN-Repeater fügen also zusätzliche Latenz ins WLAN-Netzwerk hinzu: Es ist einfach sehr unwahrscheinlich, dass der Funkkanal genau in demselben Moment frei ist, in dem ein Datenpaket, welches zur Weiterleitung bestimmt ist, eingeht. So fügt ein WLAN-Repeater beinahe vor jedem Weiterleitungsvorgang zusätzliche Wartezeit bei der Datenübertragung ein. Ein WLAN-Repeater führt auf diese Weise zu mehr Ping im WLAN-Netzwerk und lässt die Latenz auch hinsichtlich Jitter steigen (da die Wartezeiten je nach Datenmenge der anderen Teilnehmer immer unterschiedlich lang sind).
Übrigens: Alle Arten von WLAN-Repeatern (und Mesh-Systeme) fügen eine zusätzliche Latenz ins WLAN ein, sofern sie zur Weiterleitung (Backbone) der Daten einen WLAN-Kanal verwenden. Nur kabelgebundene Systeme kommen ohne diese zusätzliche Latenz aus, da sie mit der Weiterleitung nicht warten müssen, bis ein Funkkanal frei ist. Wer die Wahl hat, der sollte stets WLAN Access Points gegenüber WLAN-Repeatern oder Mesh-Systemen bevorzugen.
Warum verringert ein WLAN-Repeater die tatsächliche WLAN-Geschwindigkeit?
Um zu verstehen, weshalb ein WLAN-Repeater das WLAN wirklich langsam macht (nicht nur Latenz, sondern TCP Throughput), stellt euch nun das Konzept der sogenannten Airtime vor, welches ich in diesem Artikel detailliert erläutert habe.
Worum geht es dabei: Da im WLAN nur ein Teilnehmer zur gleichen Zeit Daten senden darf, steht auf einem WLAN-Kanal maximal 100% an Übertragungskapazität für die Datenübertragung zur Verfügung. Mit jedem Sendevorgang wird ein Teil dieser Airtime aufgebraucht. Je mehr Teilnehmer auf dem gleichem WLAN-Kanal funken, desto mehr Airtime wird insgesamt verbraucht. Je mehr Daten die Teilnehmer übertragen müssen, desto länger wird die Airtime beansprucht. Dadurch steigen die Wartezeiten, bis andere Teilnehmer ihre Daten übermitteln dürfen. Erst bei MU-MIMO / OFDMA sind Ausnahmen unter besonderen Bedingungen möglich. Sobald die Airtime jedoch 100% übersteigt, fallen mehr Daten zur Übertragung an, als durch die Kapazität des Spektrums tatsächlich übertragen werden können. Das WLAN verstopft.
Wenn ein WLAN-Repeater nun Datenpakete empfängt und im gleichen Kanal weiterleitet, verdoppelt sich dadurch die beanspruchte Airtime im Kanal, da alle Daten ein zweites Mal übertragen werden müssen bzw. das Spektrum ein zweites Mal blockieren. Bei wenig Auslastung fällt eine Verdopplung des Übertragungsvolumens bzw. der in Anspruch genommen Airtime kaum ins Gewicht. Bei einem WLAN jedoch, dessen Airtime unter normalen Umständen bereits zu 50% ausgelastet ist, wird durch den Einsatz eines WLAN-Repeaters im gleichen Kanal unter ansonsten gleichen Bedingungen zu 100% ausgelastet sein.
Beeinflusst der Repeater-Typ die WLAN-Geschwindigkeit?
Sameband-Repeater
| Client: Position 1 Repeater: Position 1 | Client: Position 2 Repeater: Position 2 | Client: Position 3 Repeater: Position 2 | |
|---|---|---|---|
| Ø Sameband-Repeater | 42,96% | 31,31% | 27,15% |
So erweitert ein WLAN-Repeater zwar die Reichweite eures WLANs, jedoch ist der Preis in Sachen Geschwindigkeit recht hoch. Vor allem bei Repeatern, die auf dem gleichen WLAN-Kanal weiterleiten (Sameband-Repeater), führt das zu einem hohen Geschwindigkeitsverlust zwischen 50% und 70%. Vergesst nicht, dass die eigentliche Nutzlast (TCP Throughput) weit unter der theoretischen Datenrate liegt. Bei alten Repeatern ist zudem nur ein einziger Funkchip verbaut, welcher zur gleichen Zeit entweder senden oder empfangen kann.
Besser wird der Datendurchsatz, wenn mindestens zwei Funkchips verbaut werden, die auf verschiedenen Kanälen arbeiten. In diesem Fall wird die Airtime zwar ebenso verdoppelt, da sich die Airtime aber auf verschiedene Kanäle aufteilt, fällt dies weniger ins Gewicht. Mit solchen Repeatern können dann leicht bessere Geschwindigkeiten erzielt werden. Wichtig ist aber auch hier, dass durch die zusätzlich benötigte Airtime auch im Zielkanal weniger als 100% Airtime beansprucht wird. Sonst verstopft der WLAN-Kanal.
Ist im Zielkanal bereits eine hohe Auslastung vorhanden, kann es passieren, dass durch den Einsatz eines WLAN-Repeaters die beanspruchte Airtime im Zielkanal über 100% liegt. Aus diesem Grund sind beispielsweise reine 2,4-GHz-Repeater heutzutage sehr verpönt, da im 2,4-GHz-Band die Kanäle ohnehin schon stark ausgelastet sind.
Crossband-Repeater
| Client: Position 1 Repeater: Position 1 | Client: Position 2 Repeater: Position 2 | Client: Position 3 Repeater: Position 2 | |
|---|---|---|---|
| Ø Crossband -Repeater | 72,85% | 64,56% | 49,49% |
Die Weiterentwicklung des WLAN-Standards und des damit einhergehenden zusätzlichen Funkspektrums im 5-GHz-Band machen sich sogenannten Crossband-Repeater zu Nutze. Crossband-Repeater nutzen ein Funkband zur Kommunikation mit den Endgeräten und das jeweils andere Band zur Kommunikation mit dem WLAN-Router (Backbone). Dazu haben sie zwei Funkeinheiten verbaut. Technisch gesehen arbeitet ein solcher WLAN-Repeater wie ein WLAN Access Point, welcher über eine dieser Funkeinheiten am WLAN-Router angemeldet ist. Dann leitet er das WLAN-Signal mit Hilfe der anderen Funkeinheit weiter. Die in Anspruch genommene Airtime wird so auf mehrere Bänder aufgeteilt, wobei insbesondere im 5-GHz meist noch zahlreiche Kanäle mit wenig Auslastung zur Verfügung stehen. Auf diese Weise können Crossband-Repeater bessere Datenraten ermöglichen. In meinem Test erreichte ich unter optimalen Bedingungen eine Weiterleitungsleistung von 98,64%, unter normalen Bedingungen immerhin 56,82%.
Triband-Repeater
| Client: Position 1 Repeater: Position 1 | Client: Position 2 Repeater: Position 2 | Client: Position 3 Repeater: Position 2 | |
|---|---|---|---|
| Ø Triband-Repeater | 98,96% | 95,72% | 57,39% |
Neuartige Triband-Router haben sogar drei Funkeinheiten verbaut. So können sie sowohl im 2,4- und 5-GHz-Band Endgeräte bedienen, während sie alle Daten auf einem weiteren 5-GHz-Kanal weiterleiten. Mit so einem Modell erreichte ich eine Weiterleitungsleistung von imposanten 99,06%. Unter normalen Bedingungen bleiben in meiner Messung aber nur noch 57,95% Weiterleitungsleistung übrig.
Unterschied WLAN-Repeater und Mesh
Übrigens: Bei den gehypten Mesh-Systemen handelt es sich in aller Regel ebenfalls um simple Triband-Router, welche um Funktionen zur automatischen Konfiguration der einzelnen Knotenpunkte erweitert wurden. Ein gutes Beispiel ist der FRITZ!Repeater 3000, welcher sowohl als Repeater eingesetzt werden kann, unter Verwendung einer Fritzbox aber zum Mesh-Knoten wird.
Was ist der Unterschied zwischen WLAN-Repeater und WLAN-Verstärker?
Es gibt verschiedene Arten von WLAN-Repeatern. Singleband-Repeater funken auf einem Band, Crossband-Repeater nutzen das 2,4-GHz-Band und das 5-GHz-Band. Triband-Repeater haben drei Funkchips verbaut und nutzen drei verschiedene Kanäle zur Datenübertragung. Alle Arten von WLAN-Repeatern werden auch als WLAN-Verstärker bezeichnet. WLAN-Repeater werden von normalen WLAN Access Points dadurch abgegrenzt, dass Access Points meistens per Kabelverbindung verbunden werden. Eine Mischung besetzten sogenannte Mesh-Systeme, die sowohl per Kabel als auch per Funk verbunden sein können, zudem aber zentral gemanagt werden. Auch bei Access Points gibt es eine zentrale Konfigurationsmöglichkeit, sofern die Access Points controllerbasiert arbeiten.
Ist jeder Repeater mit dem Router kompatibel?
Ein WLAN-Repeater ist in der Regel mit jedem WLAN-Router kompatibel, da er WLAN-Pakete nur weiterleitet. Aus Sicht des WLAN-Routers ist der Repeater nur ein belangloses Endgerät. Bei Mesh-Systemen wird der WLAN-Repeater / Mesh-Node aber zentral gemanagt. Mesh-Systeme verschiedener Hersteller sind daher in der Regel nicht zueinander kompatibel. Ein normaler Repeater arbeitet aber mit jedem WLAN-Router, sofern die WLAN-Standards eingehalten werden. Das schwächste Glied bestimmt dann die maximal mögliche Geschwindigkeit.
Wann wird WLAN durch einen Repeater sogar schneller?
Ein WLAN-Repeater macht euer WLAN immer dann schneller, wenn ihr am gleichen Standort ohne Repeater weniger als durchschnittlich 45,75% des maximal im WLAN für euer Endgerät möglichen TCP Throughput erreicht. Die einzelnen WLAN-Repeater-Typen machen euer WLAN nur dann schneller, wenn:
- Bei Sameband-Repeatern die Geschwindigkeit ohne Repeater unter ca. 25% liegt
- Bei Crossband-Repeatern die Geschwindigkeit ohne Repeater unter ca. 42% liegt
- Bei Triband-Repeatern die Geschwindigkeit ohne Repeater unter ca. 56% liegt
- Bei WLAN Access Points die Geschwindigkeit ohne Repeater unter ca. 60% liegt
Je nach Arbeitsweise eines WLAN-Repeaters lohnt sich dessen Einsatz damit früher oder später. Ein Triband-Repeater schafft höhere Geschwindigkeiten als ein Crossband-Repeater. Daher ist er an gleicher Position bereits früher sinnvoll einsetzbar, ohne dass die Nachteile überwiegen (ab ca. 56% der ursprünglichen WLAN-Geschwindigkeit vom WLAN-Router an gleicher Position). Ein Crossband-Repeater hätte unter sonst gleichen Bedingungen eine geringere Weiterleitungsgeschwindigkeit und würde an gleicher Position dadurch WLAN-Geschwindigkeit vergeuden (und zwar etwa 14%).
Wo sollte mein Repeater stehen?
Legt die Position des Repeaters anhand der maximalen Nutzungsentfernung zwischen Endgerät und WLAN-Router aus. Beachtet, dass ein WLAN-Repeater ein vorhandenes WLAN-Signal empfängt und weiterleitet. Daher solltet ihr den WLAN-Repeater noch innerhalb des Bereiches vom WLAN-Router aufstellen, indem vom Endgerät (ohne Nutzung eines Repeaters) noch etwa 60% der Geschwindigkeit ankommt (beim Einsatz von Triband-Repeatern). In der Regel ist an dieser Stelle die Balance zwischen Geschwindigkeitszuwachs auf Entfernung sowie unnötige Verlangsamung durch das Weiterleiten am besten gegeben.
Wo ihr den WLAN-Repeater dann genau aufstellen müsst, ergibt sich aus eurem Nutzungsort sowie dem Standort des WLAN-Routers: Stellt den WLAN-Router dann etwa auf halber Entfernung zum WLAN-Router auf und achtet auf meine Messwerte (grün bzw. rot).
Geschwindigkeit des WLANs in Abhängigkeit der Position vom Repeater (2,4 GHz)
Geschwindigkeit des WLANs in Abhängigkeit des Aufstellortes des Repeaters (5 GHz)
Wie weit kann der Repeater vom Router entfernt sein?
Der WLAN-Repeater kann nur diejenige Geschwindigkeit weiterleiten, die er selbst zur Verfügung hat. Die vorhandene tatsächliche Geschwindigkeit an der Wunschposition des WLAN-Repeaters sollte daher mindestens derjenigen Geschwindigkeit entsprechen, die euer schnellstes Endgerät unterstützt. Zudem sollte er noch innerhalb des Geschwindigkeitsbereichs von 60% zur ursprünglichen Geschwindigkeit aufgestellt werden. Richtet euch einfach nach dem höheren der beiden Werte. Je nach Hindernissen sowie deren Dämpfung kann diese Geschwindigkeit in unterschiedlichen Abständen zum WLAN-Router vorliegen.
Was ist der größte Nachteil beim Einsatz von Repeatern?
Auf welche Nachteile und Vorteile ihr bei der Verwendung von WLAN-Repeatern achten solltet, habe ich euch in folgender Tabelle zusammengefasst:
| Nachteile von WLAN-Repeatern | Vorteile von WLAN-Repeatern |
|---|---|
| Verlangsamen die WLAN-Geschwindigkeit | Mit allen WLAN-Routern kompatibel |
| Erhöhen Latenz (Ping und Jitter) | Erhöhen die Reichweite des WLANs |
| Neue Modelle belegen mehrere WLAN-Kanäle | Können unter Umständen die WLAN-Geschwindigkeit auf Entfernung sogar verbessern |
| Können schlechtes WLAN-Design nicht verbessern | Meist einfach zu installieren |
| Sind von der Qualität der WLAN-Verbindung zum WLAN-Router abhängig | |
| Provozieren (manchmal unnötiges) Roaming der Endgeräte |
Wie sinnvoll ist ein Repeater?
Ab wann sich ein WLAN-Repeater lohnt, lässt sich recht einfach anhand meiner Messungen erkennen. Als Faustregel gilt: Wenn ihr Endgeräte im 2,4-GHz-Band anbinden wollt, lohnt sich der Einsatz eines WLAN-Repeaters, wenn am Nutzungsort das WLAN-Signal unter 57,95% der ursprünglichen Geschwindigkeit liegt. Nutzt ihr 5 GHz am Endgerät, dann lohnt sich ein entsprechender Repeater bereits ab 56,83% der Geschwindigkeit.
Nutzt in jedem Fall Crossband- oder Triband-Repeater, damit die Vorteile überwiegen. Sameband-Repeater verlangsamen das WLAN unnötig und machen das WLAN nur unter schlechten Bedingungen noch besser (bei unter 25% Geschwindigkeit).
Optimalerweise solltet ihr einen weiteren WLAN Access Point per Kabel am Router anschließen. Damit erhöht ihr die WLAN-Reichweite, ohne das WLAN maßgeblich zu verlangsamen. Gleichzeitig erhöht ihr auf diese Weise die Kapazität für mehr Endgeräte im WLAN. Und ihr verringert ganz nebenbei eure persönliche Strahlenbelastung. Ist doch auch nicht schlecht, oder?
