Ich bin Event- und Technikmanager. Wir organisieren überwiegend Messen und Konferenzen.
In meinem Job bekomme ich immer wieder die selben Probleme mit WLAN und den immer wiederkehrenden Erklärungsversuchen warum es nicht störungsfrei gearbeitet hat und nicht störungsfrei arbeiten KANN!
Anfangs sollte dieser Artikel einige einfache Erklärungen geben was WiFi eigentlich ist und warum es niemals störungsfrei funktionieren wird.
Im Laufe des Schreibens stellte ich dann aber fest, dass das Thema Wifi derart komplex ist, dass eine EINFACHE und SCHNELLE Erklärung nicht möglich ist.
Am Anfang
... war das Feuer...
Irgendwann kam irgend jemand, irgendwo auf die grandiose Idee, Daten über Funk zu übertragen und nannte es wireless LAN - WLAN (engl. WiFi).
Die Marketing Fuzzies schrien vereint "HURRA! " und damit fing der ganze Ärger an!
Von nun an wurde allen technischen Laien das Märchen vom WLAN erzählt und wie toll das alles ist und wie leicht einzurichten, und das ist doch kinderleicht.... "....und da müssen Sie einfach nur One Touch und das geht quasi von alleine .... schau'n sie mal, sogar der Kühlschrank... ist das nicht toll!?"
BULLSHIT!
Die Wahrheit ist: Es ist NICHT leicht zu verstehen, und NEIN, es ist auch nicht leicht einzurichten! Nur in einer Umgebung in der nur wenige WLAN Netze funken und es wenige Funk-Störquellen gibt, ist es leicht ein WLAN einzurichten und dauerhaft STÖRUNGSFREI zu betreiben. Denn was die WerbeFuzzies nicht erzählen ist, dass WLAN eine Funk- und eine sehr komplexe Technologie ist. Und komplexe Technik schafft komplexe Systeme und Abhängigkeiten, und diese komplexen Systeme schaffen natürlich auch komplexe Probeme!
Eines der grundsätzlichen Probleme der WLAN Technologie ist, dass WLAN und die Radiofrequenzen die dafür benutzt werden, niemals für diesen massenweisen Einsatz gedacht waren, als es mal auf den Markt kam.
Es war einfach nicht dafür gedacht dass Millionen von Geräten .... jedes Handy, Tablet, PC, LapTop, Fernseher, Radio, Drucker, Staubsauger, Toaster, Kühlschrank, jedes Auto, Internetradio, Alexa-, Siri-, Podcaster, WebPlayer, Lichtschalter, Heizungstermostat, Lampe, Garagentoröffner, Türschloss, Wechselsprechanlage, Drohnen, Kameras, KinderMusikplayer, Babiephones, Windeln, Zahnbürsten ... und was es da noch so alles gibt.... per WLAN vernetzt und ins WWW gehen kann! ;) (Falls ich etwas Grundsätzliches vergessen haben sollte - schreibt mir bitte!)
Der erste, alte WLAN Standard nutzte das 2,4GHz Radio-Band und hatte nur 13 Frequenzblöcke / Kanäle (In einigen Ländern auch 14).
Das bedeutet, dass in einem festen Umkreis X nur insgesamt 13 verschiedene Netzwerke funken können. Kommt Nr 14 hinzu muss es zwangsläufig eine bereits belegten FrequenzBlock nutzen und schon geht der Ärger los!
In der Realität sind aber gar nicht alle 13 Frequenzblöcke nutzbar, denn wenn man ein Diagram betrachtet in welchem die Signal-Intensität im Verhältnis zum Kanal dargestellt wird, kann man sehen, dass jeder Sender auf EINEM Kanal auch Teile des benachbarten Kanals befunkt und somit stört! Und wo 2 Radiosender auf der selben Frequenz funken , stören sie sich gegenseitig durch Interferenzen. Es sei denn, dass einer der beiden so laut sendet... also mit so hoher Signalstärke, dass er den anderen quasi überbrüllt. Im Bereich der WLAN-Router ist das aber nicht möglich, das verhindert die Standardisierung, die genau vorgibt welche Maximalwerte für die Sendeintensität eingehalten werden müssen, und diese sind natürlich für alle Hersteller und ihre Produkte gleich (und sehr gering).
Hinzu kommt, dass auf 2.4GHz Band auch noch andere Anwendungen funken dürfen, wie zB Fernbedienungen von Kinderspielzeugen und Funkmikrophone! Wenn eine dieser Fernbedienungen mit minderwertigeren Bauteilen bestückt und unsauber kalibriert ist, sorgt Junior uU mit seinem ferngesteuerten Auto dafür, dass niemand mehr im Umkreis von hundert Metern ins Internet kommt.
Aber nicht nur Fernbedienungen können WLAN stören. Jeder elektrische Funkenüberschlag sorgt für die Emmitierung von RadioWellen. Sie erinnern sich an Elektromotoren und ihren Aufbau? Die Sache mit den Kohleschleifern und dem geringen Funkenüberschlag? - JA! Ein schlecht abgeschirmter alter Elektromotor kann WLAN stören! Jemand in der Nachbarschaft saugt seine Wohnung mit einem alten Staubsauger und bei Ihnen funktioniert das WLAN nicht! *
Das 2,4Ghz Radio Band hat auch noch einen zweiten Nachteil: die Frequenz definiert auch die physikalische Obergrenze der Datenmenge, die man pro Sekunde übertragen kann. Man kann mit 2,4 GHz nur maximal 2,4Gbit/s an Daten übertragen. Das klingt im ersten Moment ja nicht schlecht... aber der überwiegende Teil dieser Datenrate geht bereits nur für Protokollfragen und Regelungen zwischen den Geräten drauf. Denn alle WLAN Geräte innerhalb eines Empfangsbereiches sind untereinander ständig miteinander am "plappern". Das läuft in etwa folgender Maßen ab, und klingt wie die Unterhaltung hunderter Authisten, bzw wie einer Horde Dori's in ihren schlechtesten Momenten:
Handy von Susi (HvS):
HvS: "Hallo Router bist du da"
FB1: "Ja"
HvS: "Wie heist du denn?"
FB1: "Ich bin fritzbox7490 mit MacAdresse 12:14:a5:b7:19"
HvS: "Welches WLANmachst du denn?"
FB1: "Ich spanne WLANmit der SSID 'Paules Kinderzimmer auf'"
HvS: "Oh, dann bist du gar nicht der den ich suche! Tschüssi!"
FB1: "Ja, Tschüss"
HvS: "Hallo Router bist du da"
FB2: "Ja"
HvS: "Wie heist du denn?"
FB2: "Ich bin fritzbox7110 mit MacAdresse 01:17:A5:C9:20"
HvS: "Welches WLANmachst du denn?"
FB2: "Ich spanne WLANmit der SSID 'Essecke' auf"
HvS: "Oh, dann bist du gar nicht der den ich suche! Tschüssi!"
FB2: "Ja, Tschüss"
HvS: "Hallo Router bist du da"
TP1: "Ja"
HvS: "Wie heist du denn?"
FB2: "Ich bin TP78-1 mit MacAdresse 10:12:B9:D9:32"
HvS: "Welches WLANmachst du denn?"
FB2: "Ich spanne WLANmit der SSID 'Schnuffi' auf"
HvS: "Oh, dann bist du gar nicht der den ich suche! Tschüssi!"
FB2: "Ja, Tschüss"
usw... bis Susis Händi das Netzwerk das es sucht gefunden hat!
...
... Im Hintergrund fragt das nächste Gerät... Eberhards Tablet:
TvE: "Hallo Router bist du da"
FB1: "Ja"
TvE: "Wie heist du denn?"
FB1: "Ich bin fritzbox7490 mit MacAdresse 12:14:a5:b7:19"
TvE: "Welches WLANmachst du denn?"
FB1: "Ich spanne WLANmit der SSID 'Paules Kinderzimmer auf'"
TvE: "Oh, dann bist du gar nicht der den ich suche! Tschüssi!"
FB1: "Ja, Tschüss"
usw... bis Eberhards Tablet das Netzwerk das es sucht gefunden hat!
usw usf...
Das ist das normale Handshake Verfahren zweier WLAN Geräte.
Das bedeutet die eigentlich Übertragungsrate von tatsächlichen "Nutzdaten" ist bei Weitem geringer als die theoretisch mögliche Datenrate innerhalb eines Frequenzbandes. Darüber hinaus haben iPhones und andere "I" -Geräte noch die unangenehme Eigenschaft, dass sie sich ALLE NETZWERKE MERKEN, mit denen sie jemals verbunden waren und, wenn sie gerade NICHT in einem dieser WLAN Netzwerk eingelogged sind, funken sie wild durch die Gegen und brüllen verzweifelt:
"WLAN Netz 'Ilses Küche' bist du da?"
keine Antwort
"WLANNetz 'karl zu hause' bist du da?"
keine Antwort
"WLAN Netz 'Schnuffi' bist du da?"
keine Antwort
"WLAN Netz 'Arbeit 1' bist du da?"
keine Antwort
"WLAN Netz 'Kuniberts Imbiss' bist du da?"
keine Antwort
"WLAN Netz 'OBI' bist du da?"
keine Antwort
"WLAN Netz 'Deutsche Bahn Lounge' bist du da?"
keine Antwort
.... wenn es am Ende seiner Liste angekommen ist, sind die IHHHH Geräte nicht so schlau, dass sie akzeptieren, dass keines ihrer bekannten Netzwerke in Reichweite ist, sondern sie fangen einfach die Liste wieder von vorne an, bis ein Gerät antwortet "Jahaha! Bin hier! Was is'n los?"
**
Dieses Verhalten stellt ein immenses Problem dar in einer WLAN-Umgebung wie zB einer Messe, auf der schon mal einige tausende Menschen mit noch mehr IHHHH-Geräten unterwegs sind (einige haben auch noch Tablets und MacBooks dabei), denn all diese IHHHH-Geräte stören damit die eigentlichen Nutzsignale in einer Messehalle und drücken die Datenrate dramatisch nach unten.
Man kann das bildlich sehen, wenn man zB vor einer Sitzungspause auf einer Konferenz einen Trafficmonitor oder auch nur einen WLAN Monitor (Handy App) betrachtet.
Sobald die Pause los geht, steigt der Traffic schlagartig an, da alle ihre Handies wieder an schalten und die Datenrate einer Verbindung sinkt schlagartig, da sich alle Geräte die nutzbaren Frequenzen und die Datenrate teilen!
Und das ist nur der Datenverkehr der für Protokollfragen drauf geht! Die Nutz-Datenrate wird nun auch noch durch die Anzahl der tatsächlich eingeloggten Geräte geteilt. Bei 10 Geräten sinkt die Nutz-Datenrate für jedes einzelne Gerät auf 1/10 bei 20 Geräten auf 1/20 usw...
** Kleine Anekdote am Rande:
Findige Techniker auf der Messe Mailand 'Fiera Milano' - haben daher in allen Hallen sogenannte Honeypot-Router aufgestellt die nur eine Aufgabe haben:
Jedem IHHHH-Gerät das fragt "WLAN Netz 'EGAL WAS AUCH DER NAME' bist du da?" antworten sie "JA! Hier bin ich! Was is los? willst du dich verbinden? Na dann komm!" .... und sobald sich IHHHH-Gerät mit dem Router verbunden hat, ist Ruhe im WLAN, und alle anderen können arbeiten!
Innerhalb weniger Jahre stieg die Anzahl an Geräten und Netzwerken stetig an und es wurde viel zu eng und zu voll in diesem 2,4Ghz Band. Ein neues Band mit mehr Frequenzen wurde benötigt. Das 5Ghz Band. Es ist sehr viel breiter als das 2,4GHz Band, bietet 60 Frequenzblöcke, also mögliche 60 Netzwerke in einer Region X, und das bei mehr als der doppelten theoretisch möglichen Gesamt-Datenrate die per Funk umgesetzt werden kann. Die stetige Verbesserung der Hardware im Funkbereich und auch die Software Entwicklung und die Weiterentwicklung der WLANProtokolle tragen dazu bei, dass beide Bänder effektiver genutzt werden können. Aber bei der explosionsartigen Verbreitung und Nutzung für neue Gerätetypen, denken Sie nur an den Markt der HomeAutomatisierung, ist bereits jetzt abzusehen, dass auch dieses Band nicht lange ausreichen wird.
Soviel zu den Frequenzbändern.
Bisher haben wir nur die übertragbare Datenrate im Funkbereich betrachtet. Aber NACH dem WLAN Funkrouter kommt die Übertragungsstrecke ins Internet, welche in den meisten Fällen eine Kabelgebundene LAN Verbindung ist. Diese wird idR von ALLEN eingeloggten Geräten benutzt und geteilt. Und in einem modernen Netzwerk einer Veranstaltungslokation hängen an einer solchen Internetleitung meistens mehrere WLANRouter verschiedener Bereiche, oft sogar das ganze Netzwerk (welches aus mehreren Subnetzwerken besteht). Was bedeutet dass uU mehrere hunderte, oder gar tausende eingeloggter Geräte sich diese Leitung teilen. Spätestens hier sinkt die Nutz-Datenrate für jedes einzelne Gerät dramatisch. In einem guten Netzerk mit einer 1-2 GHz Leitung bleiben für jeden Einzelnen oft nur 5Mbit /s und weniger (das sind 5000kbit/s).
Was die WerbeFuzzies auch nicht erzählen ist, dass der WLAN Funkstandard derart definiert ist, dass er nur eine sehr geringe Sendeleistung und damit eine unglaublich kurze Sendereichweite hat. Hinzu kommt, dass viele WLANRouter nur interne Antennen haben und diese daher nur sehr klein sind und eine entsprechend geringe Reichweite erzielen. Bei freier Sichtachse beträgt die Reichweite von guten HomeRoutern zB maximal nur 50m bis 100m.
"50m bis 100m? .... Na Super! Und wieso ist mein WLANzu Hause so schlecht? Wieso kommt der Router nicht mal bis zur Küche? "
Die Antwort ist: Hindernisse, Wände, Gegenstände, Reflektionen, andere WLANNetze, Störsender!
Damit eine Wohnung möglichst großflächig und effektiv ausgeleuchtet - ich schreibe immer ausgeleuchtet, weil "ausgefunkt" oder "befunkt" klingt so doof. WLANsind Funkwellen = elektromagnetische Strahlung, genauso wie Licht. Also kann man auch "ausleuchten" sagen! ;)
1) Damit also eine Wohnung möglichst gut ausgeleuchtet wird und die Funkwellen überall hinkommen hilft es unheimlich, wenn die Funkwellen möglichst nicht durch Wände oder Gegenstände hindurch müssen, denn je höher die FunkFrequenz ist, um so mehr und um so leichter werden die Funkwellen auch gedämpft!
Das bedeutet, ein Signal gesendet im 2,4Ghz Band wird beim "passieren" einer Wand oder eines Gegenstandes weniger gedämpft als im 5Ghz Band!
Senkrecht durch die Wand ist am Besten und macht am wenigsten Verlust!
Schräg durch die Wand ... bedeutet MEHR Wand muss durchquert werden, daher mehr Dämpfung, weniger Nutzsignal!
"dünne Wand" ist besser als "dicke Wand", etc.
2) Auch Gegenstände dämpfen das Signal. Hierbei dämpfen unterschiedliche Materialien unterschiedliche Frequenzen unterschiedlich stark. Wasser ist ein sehr effektiver Dämpfer von Funkwellen.... ein Problem das man bereits im WW2 erkennen musste: U-Boote konnten unter Wasser nicht funken. Das könne sie heute auch noch nicht, daher überträgt man unter Wasser Signale auch mit Kabel.
[Funfakt: Pflanzen dämpfen im Wohnumfeld mit am stärksten, denn sie sind mit Wasser gefüllt!]
Und alles was Metall ist, dämpft oder reflektiert FunkSignale idR auch sehr gut. Eine Wohnung mit Aluminiumtapeten ist zB eine denkbar schlechte Umgebung für ein WLAN, oder eine Positionierung bei der durch Wände voll mit Stahlarmierung oder Wasserleitungen oder auch vielen Stromleitungen gefunkt werden muss.
Ich habe mal in einer Neubauwohnung gewohnt da kam der Router nicht einmal senkrecht durch die Decke hindurch. Die Entfernung zwischen Router und Rechner betrug physikalisch nur 2,90m ... aber das Signal das durch die stahlarmierte Decke noch hinduch kam war so schwach, dass jede kleinste Störung durch andere WLAN-Netze zum Verbindungsabbruch führte. Die Decke wirkte wie ein Faradayscher Käfig (also eine Abschirmung).
*** Auf einer Messe beschwerte sich ein Aussteller dass das WLANso schlecht war. Ein kurzer Blick auf seine Geräte und die Sache war mir klar: Sie hatten 2 iPads in sehr sehr Diebstahlsicheren iPad Tischständern.... aus Metall(!) angeschlossen. Eine großartige Idee!
Wie erklärt man solchen Kunden schnell mal, was ein Faradayscher Käfig ist und warum er hervorragend Funksignale dämpft? Sie waren auch nicht davon zu überzeugen, dass es eine gute Idee wäre die Geräte vielleicht aus den MetallCases heraus zu nehmen, denn auf "anderen Veranstaltungen hätte das doch auch immer problemlos funktioniert". Das ist auch das häufigste Argument das ich zu hören bekomme: "Auf anderen Veranstaltungen.... "warten Sie... lassen sie mich den Satz vollenden...." schaut die Physik immer für Sie weg, oder ist gerade dabei Urlaub zu machen!?"
3) Funkquellen stören sich gegenseitig!
Da WLANeine funkbasierte Technik ist stören sich also auch WLANRouter, und eigentlich jedes WLANnutzende Gerät auch ganz leicht gegenseitig. Viele Netze in der Nachbarschaft bedeutet viele Probleme beim WLANEmpfang und ein einziges unsauber abgestimmtes WLANGerät kann eine ganze Nachbarschaft dazu bringen sich kollektiv die Haare zu raufen! **
Für alle die sich das nicht vorstellen können. Stellen sie sich vor, ihr WlanRouter spannt um sich herum eine Blase auf, mit dem Router als Mittelpunkt. Aber anders als eine Seifenblase hat unsere WLAN-Blase eine Füllung (!) aber keine scharfe Abgrenzung (Seifenblasenhaut) sondern ihre "Substanz" wird mit der Entfernung immer schwächer und ist irgendwann nicht mehr wahrnehmbar. ODER um die Analogie zum Licht herzustellen, die Farbintensität der BlasenSubstanz wird mit steigender Entfernung immer geringer bis sie irgendwann nicht mehr wahrnehmbar ist.
Jeder Frequenzblock (Kanal) hat eine andere Farbe. Jedes Material dämpft nun unterschiedliche Farben und es dämpft verschiedene Farben unterschiedlich stark.
Treffen 2 Funkblasen gleicher Farbe aufeinander, dann durchdringen sie sich, üben aber dennoch Druck auf ihre Substanzen aus und verdrängen sich gegenseitig. Je nach dem, welche Blase die höhere Intensität hat (Sendeleistung/ Signalstärke oder "Funklautstärke" ;) verdrängt sie die Andere teilweise und verringert ihr Intensität. Und nun stellen sie sich vor, sie sind auf einer Messe und um sie herum befinden sich tausende kleiner bunter Blasen (Handies, Laptops, Tablets) ...
** wie störanfällig Netzwerktechnik und WLANsind, zeigt eine lustige Anekdote aus Wales:
Die rund 400 Einwohner des Dorfes Aberhosan hatten 18 Monate lang massive Probleme mit ihren Internetleitungen. Jeden Morgen um sieben Uhr stockte dort das Netz oder fiel komplett aus. Der lokale Internetprovider Openreach schickte immer wieder Techniker hin um die DSL-Leitung zu überprüfen. Doch monatelang konnten die Techniker keine Ursache finden. Sie haben sogar einige Kupferleitungen komplett ausgetauscht und Empfangsteile und Umsetzer ausgetauscht, ohne das Problem zu beheben. In Einem Blogeintrag schrieben die Techniker sogar wie frustriert sie deshalb waren.
Schließlich schickte das Unternehmen ein Expertenteam in das Dorf. Die Ingenieure waren aus ganz Großbritannien angereist, und wild entschlossen die Fehlerquelle zu finden. Übernachten mussten sie im 55 Meilen entfernten Llandrindod Wells, in Zelten auf der Wiese eines Gasthofs, weil es während der Corona-Pandemie in der Nähe keine anderen Unterkünfte für sie gab! Schließlich sind die Techniker irgendwann mit einem Spektrumanalysator durch den Ort gelaufen um elektromagnetische Störfrequenzen zu messen.
Die "Störsendungen" kamen aus einer Wohnung, in der die Bewohner jeden Morgen um 7:00 den Übeltäter eingeschaltet haben!
EINEN ALTEN RÖHRENFERNSEHER! Laut den Technikern erzeugte dieser elektromagnetische Impulse die von der Kathodenstrahlröhre des Geräts abgestrahlt wurden. Als das Team die Besitzer des Fernsehers darauf hingewiesen habe, dass sie mit ihren Fernsehgewohnheiten das Breitbandnetz des ganzen Ortes lahmlegten, haben sie das Gerät sofort ausgeschaltet und nie wieder benutzt!
Aber nicht nur alte Fernseher können DSL und WLAN stören!
Im vergangenen Jahr hat die Bundesnetzagentur nach eigenen Eingaben knapp 4000 Funkstörungen aufgeklärt, darunter 534 DSL-Störungen.
Ein Sprecher teilte dem SPIEGEL mit, dass die Mehrzahl der bearbeiteten Fälle durch defekte Netzteile verursacht worden seien, die Störimpulse ins Stromnetz einspeisten oder abstrahlten. Das kann dazu führen, dass im unmittelbaren Umfeld die Synchronisation von DSL-Routern beeinträchtigt wird und keine Verbindung aufgebaut werden kann, oder die Übertragungsrate drastisch sinkt. Es gab allerdings auch DSL-Störungen die durch leistungsstarke Aufzugsmotoren (Motoren von Fahrstühlen) verursacht wurden!
4) man kann nicht um Ecken herumfunken, das geht leider nicht. Wände werden zwar durchdrungen aber dabei sinkt die Intensität der Funkwellen häufig auf einen nur sehr geringen Bruchteil der ursprünglichen Intensität.
Daher sollte man den WLAN Router möglichst so platzieren dass er so zentral wie möglich aufgestellt wird und in alle Richtungen wenig Wand und wenig anderes Material durchdringen muss.
Und nun stellen sie sich vor ein Kunde fragt Sie: "Können Sie garantieren, dass das WLAN kräftig ist und störungsfrei funktioniert?"
Was antworten Sie?
Kleiner Tip: "NEIN, können wir nicht, den NIEMAND kann das!" ist immer die SICHERE Antwort!
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