Hilfe, mein WLAN ist zu langsam. Kannst du da mal nachsehen? Natürlich, klar! Ich mache das recht gern, wenn mich jemand in dieser Sache um Hilfe bittet. Eines der größten Probleme: Die Erwartungshaltung der Anwender. Und das haben die Werbeleute der WLAN-Industrie verursacht, denn Sie versprechen phantastische Geschwindigkeiten, die so in Wirklichkeit nie vorkommen können. Die privaten Käufer vertrauen auf diese Angaben, da sie das für die Bewertung notwendige Hintergrundwissen nicht haben. Im Marketing sind 10 GBit/s längst kein Problem mehr, in der Realität aber schon. Doch warum hält ein WLAN-Router eigentlich nicht die Geschwindigkeit, die er verspricht? Warum ist er in der realen Welt um locker das 10-fache langsamer und die Enttäuschung groß? Meistens gebe ich dann folgende Antwort:
Das WLAN ist nicht langsamer, als ich es erwarten würde. Denn die maximale Geschwindigkeit bei der zurzeit am häufigsten verfügbaren Endgeräteausstattung mit WLAN 5 und zwei Antennen liegt bei 866 MBit/s (mit 80 MHz). Das schwächste Glied der Kette bestimmt beim WLAN die maximale Geschwindigkeit, selbst wenn der WLAN-Router durch viele Antennen mit höheren Geschwindigkeiten umgehen könnte. Die höhere Antennenzahl des Access Points kann der Client aber praktisch überhaupt nicht nutzen, wenn er selbst weniger Antennen hat. Und damit der Akku lange hält, werden selten mehr als zwei Antennen verbaut.
So sind 866 MBit/s natürlich sehr weit von den zum Beispiel versprochenen 10.800 MBit/s eines Netgear Nighthawk RAX200 entfernt. Trotzdem reichen 866 MBit/s für die meisten Anwendungen aus und sind eben nicht zu langsam, wenn man die Fähigkeiten des Endgerätes mit einbezieht. Das WLAN an sich ist voll in Ordnung und sozusagen fehlerfrei. Aber wenn man die Werbeversprechen der Hersteller mit einbezieht, ist das WLAN natürlich viel zu langsam.
Warum ist mein WLAN auf einmal so langsam?
Erst wenn Endgeräte die zu erwartende Geschwindigkeit nicht erreichen, lässt sich womöglich auf ein WLAN-Problem schließen. Das kommt durchaus vor und lässt sich oft auch beheben. Meistens liegt das dann an der sogenannten Co-Channel Interference oder der Adjacent Channel Interference.
Bevor man sich aber an die Fehlerbehebung des WLANs heranwagt, sollte man sicher sein, das am WLAN auch wirklich ein Fehler vorliegt und nicht das eigene Endgerät den Flaschenhals bildet. Doch wovon hängt die maximal mögliche Geschwindigkeit überhaupt ab?
Die Antennenkonfiguration ist sehr entscheidend
Im oben beschriebenen Fall müssten WLAN-Endgeräte weitere Antennen verbaut haben, um höhere Geschwindigkeiten zu erzielen. Fakt ist, WLAN ist nur so stark wie das schwächste Glied in der Kette. Und das sind fast immer die Endgeräte. Während Access Points nur eine zentrale Aufgabe haben (nämlich gutes WLAN bereitstellen), müssen WLAN-Endgeräte oft eine Vielzahl von Kriterien erfüllen: Kleine Bauweise, lange Akku-Laufzeit und günstiger Preis. Und natürlich Bereitstellen von Kommunikationsschnittstellen wie Mobilfunk oder WLAN.
Für die meisten Anwendungen reichen rudimentäre WLAN-Geschwindigkeiten locker aus, sofern die Verbindung stabil ist. Streamen von Videospielen mit Google Stadia benötigt beispielsweise 10 MBit/s, für Netflix reichen 5 MBit/s aus, wenn man HD schauen möchte. Erst bei 4K werden 25 MBit/s benötigt. Und das sind alles relativ datenhungrige Anwendungen bei denen Throughput eine Rolle spielt. Webex als typische Home-Office-Anwendung braucht laut Cisco zum Beispiel nur etwa 2 MBit/s für die höchste Qualität. Bereits das alte Wi-Fi 4 von 2009 kann in der kleinsten Konfiguration mit einer Antenne und einer Kanalbreite von nur 20 MHz noch 72 MBit/s übermitteln (MCS 7). Netto bleiben damit im Normalfall etwa 20 MBit/s übrig. Würde also noch ausreichen. Rein aus Endgerätesicht versteht sich.
Hersteller von Endgeräten gehen daher gerne den Kompromiss ein und verbauen kostengünstige Hardware, die gleichzeitig auch noch wenig Energie vom Akku benötigt. Die damit erzeugten Geschwindigkeiten reichen locker für die häufigsten Anwendungsfälle aus und für höhere Geschwindigkeiten fehlen schlicht (noch) die Szenarien. Deswegen werden kaum WLAN-Chips mit 3 oder mehr Antennen ausgeliefert, obwohl der neue WLAN-Standard 802.11ax (Wi-Fi 6) sogar Antennenkonfigurationen mit bis zu 8 Antennen vorsieht. Geräte mit der Zwei-Antennen-Konfiguration werden aber auch die maximalen Geschwindigkeiten von Wi-Fi 6 nicht ausreizen können, sondern nur entsprechend die maximale Geschwindigkeit für zwei Antennen (2402 MBit/s). Die eigentliche Stärke von Wi-Fi 6 liegt ohnehin in der effizienten Verarbeitung von mehreren Wi-Fi 6 Geräten durch OFDMA: Es geht nicht um die Geschwindigkeit eines einzelnen Endgerätes, sondern um die bestmögliche Geschwindigkeit über alle Endgeräte hinweg. Aber das ist ein anderes Thema.
Auch die Kanalbreite ist wichtig
Spätestens seit Wi-Fi 4 haben die Marketingabteilungen vieler Hersteller verstanden, dass sich Geschwindigkeit sehr gut verkaufen lässt. Dabei ist sie wahrlich nicht das einzige Performancekriterium. Durch die von der Spezifikation vorgesehene Verdopplung der Kanalbreite wurden die möglichen Geschwindigkeiten um Nu gesteigert. Die größere Kanalbreite ist aber auch anfälliger für Störungen in dichten Umgebungen. Man darf an dieser Stelle nicht vergessen, dass das Funkspektrum eine begrenzte Ressource ist und sich damit alle WLANs in Funkreichweite die Sendezeit auf dem gleichen Kanal teilen (Co-Channel Interference). Umso größer die Kanalbreite, umso größer ist zudem die Anfälligkeit gegenüber Störungen und umso rarer sind Kanäle mit wenig Funkaufkommen. Wenn durch die hohe Kanalbreite dann überlappende Kanäle von verschiedenen WLANs genutzt werden (Adjacent Channel Interference), sinkt die Datenrate aufgrund sogenannter Layer-2-Retransmissions. Kurz gesagt: Die Datenpakete kommen verstümmelt an und müssen erneut übertragen werden. Das senkt die Datenrate und damit die Übertragungsgeschwindigkeit auf bis zu ein Viertel. Keith Parsons beschreibt das in einem Vortrag hervorragend.
Wie dem auch sei: Mit höherer Kanalbreite steigt unter guten Bedingungen die maximale Datenrate, die WLAN bereitstellen kann. Aber auch hier gilt: Die Kanalbreite hängt von den Fähigkeiten des Endgerätes ab. Der Access Point kann in der Regel mithalten und das schwächste Glied ist meistens das Endgerät. Ein neuer WLAN-Router mit 802.11ax, also dem neuen WLAN 6, wird ein WLAN-5-Endgerät kaum schneller machen, denn die Fähigkeiten des Endgerätes bleiben erstmal unverändert.
Realistische Geschwindigkeit ermitteln
Um nun zu bewerten, ob das WLAN zu langsam ist, müsst ihr zunächst wissen, welche Geschwindigkeiten überhaupt realistisch erwartet werden können. Aus den oben beschriebenen Sachverhalten empfehle ich ausnahmslos immer, aus Sicht der Endgeräte an die Bewertung heranzugehen.
Zuerst schaue ich auf die Antennenspezifikationen des Endgerätes. Hier hilft ein Blick in das Benutzerhandbuch, auf die Verpackung oder man schaut bei der FCC vorbei. Zum Beispiel mein Oneplus 6: Es kann Wi-Fi 5 (blau) und hat zwei Antennen verbaut (orange). Anschließend schaue ich im WLAN-Router nach, welche Kanalbreite eingestellt ist und wie das sogenannte Guard Interval eingestellt ist (grün). Je nach Einstellung bekomme ich so die maximal mögliche Geschwindigkeit auf dem untersuchten Endgerät.
Für mein Oneplus 6 sind das 400 MBit/s, denn in meinem Beispielrouter ist ein Guard Interval von 0,4 µs eingestellt und die Kanalbreite liegt bei 40 MHz. Die beiden Werte entnehmt ihr direkt den Einstellungen vom WLAN-Router. Würde ich die Kanalbreite am WLAN-Router auf 80 MHz einstellen (was ich nicht pauschal empfehle), wären 866,7 MBit/s zu erwarten.
Meine Tabelle habe ich übrigens stark komprimiert. Die Berechnung der zu erwartenden Geschwindigkeit lässt sich auch mit Hilfe einer normalen MCS-Tabelle durchführen.
Ist WLAN immer langsamer als LAN?
Liegt an meinem Oneplus 6 also eine Datenrate 400 MBit/s an, wäre das WLAN also in bester Ordnung. Wie aber lässt sich die aktuell verwendete Datenrate anzeigen?
Die Datenrate ist kein fester Wert, sondern ändert sich dynamisch. Je nach Funkumgebung sogar im Sekundentakt. Um die einwandfreie Kommunikation zu gewährleisten, wird sie in Echtzeit angepasst, um das beste Verhältnis zwischen Geschwindigkeit und Störungsresistenz zu gewährleisten. Die Datenrate wird ausnahmslos immer vom Sender festgelegt. Man unterscheidet zwischen Upstream und Downstream. Viele Endgeräte zeigen aber nur einen der beiden Werte an.
Seid ihr mit dem Smartphone unterwegs, empfehle ich euch unbedingt die App WiFiman von Ubiquiti. Die App ist für Android und iOS verfügbar. Im Gegensatz anderen Apps zeigt WiFiman die Datenraten gesondert im Upstream und Downstream in Echtzeit an.
Unter Windows lässt sich die Datenrate ganz bequem über die Eingabeaufforderung erledigen. Dazu einfach „Windowstaste + R“ drücken und „cmd“ eingeben. Anschließend kann mit dem Befehl „netsh wlan show all“ die WLAN-Information angezeigt werden. Wie im Bild unten dargestellt, werden sowohl Upstream-Datenrate und Downstream-Datenrate angezeigt.
Unter Mac erfolgt die Anzeige der Datenrate einfach über das WLAN-Menü oben rechts in der Ecke. Drückt zuerst die Options-Taste bzw. Alt-Taste und klickt dann auf das kleine WLAN-Symbol in der Menüzeile eures Mac. Es erscheint ein erweitertes WLAN-Menü, das wichtige Informationen anzeigt. Darunter auch die Tx-Datenrate.
Beobachtet die Datenrate also einige Zeit, denn die Momentaufnahme allein ist wenig aussagekräftig. Habt ihr ein mobiles Endgerät, dann bewegt euch durch den Raum und seht, ob sich die Datenraten verändern. Es ist ganz normal, dass die Datenraten mit steigender Entfernung zum Access Point sinken und räumlich ganz unterschiedlich ausfallen. Das liegt zum einem an der Freiraumdämpfung, zum anderen auch am physikalischen Verhalten von elektromagnetischen Wellen, beispielsweise Absorption, Reflektion, Streuung, Brechung, Beugung sowie Dämpfung durch Wände, Mauern und sonstige Hindernisse.
Wenn die Datenrate aber längere Zeit stark unter der Erwartung bleibt und so gut wie nie in die Nähe der maximal möglichen Werte kommt, habt ihr eventuell ein WLAN-Problem und ihr könnt mit der Fehlersuche beginnen.
Wird das WLAN langsam wenn viele Nutzer aktiv sind?
Übrigens: Eine Datenrate von 400 MBit/s heißt nicht, dass ihr auch tatsächlich Daten mit dieser Geschwindigkeit übertragen könnt. Protokollbedingt bleibt von dieser Datenrate nur ein Bruchteil der theoretischen Datenrate in der Wirklichkeit übrig. Das liegt zum einen an den bei WLAN nach 802.11 verwendeten Mechanismen zur Erkennung und Vermeidung von Paketkollisionen, aber auch an weiteren Frames, die WLAN überhaupt erst funktionieren lassen. Ich habe das hier ausführlicher beschrieben. Zudem machen mehr Nutzer das WLAN langsamer, da immer nur ein Endgerät gleichzeitig Daten senden darf!
Zusammengefasst: Unter WLAN 4 bleiben von 400 MBit/s Datenrate etwa 25% dieser Datenrate für den eigentlichen Datenstrom übrig. Es wären also etwa 100 MBit/s TCP Throughput zu erwarten. Und diese 100 MBit/s sind nun tatsächlich mit der entsprechenden Geschwindigkeit in Kabelnetzwerken zu vergleichen.
