WLAN / radio link tehnologija

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Aktualisiert – Decembar 30, 2022

Grundlagen

WLAN dient als lokaler Zugriff auf eine Netzwerkinfrastruktur, während mam mittels Richtfunk-Antennen Distanzen zwischen zweier Stationen vergrößert.

WLAN überall – so möchte man es gerne haben. Doch oft halten die vollmundigen Versprechen der Hersteller nicht was sie zu versprechen scheinen.

Ehrlich gesagt, es liegt nicht an deren vermeintlich überhöhten Reichweitenzusagen, sondern an den örtlichen Gegebenheiten, die eben nicht dem idealen Standard entsprechen: Stahlbeton, Wände, Decken, Bäume, etc. stellen allesamt Hindernisse für Funkwellen dar. Je kürzer die Wellenlänge, desto höher die Dämpfung durch Hindernisse.

WLAN wird durch zwei Bandbereiche abgedeckt: 2,4 GHz und 5 GHz.

Innerhalb dieser Bänder gibt es unterschiedliche IEEE Standards, aktuell vertreten sind im 2,4 GHz-Band 802.11b mit bis zu 11 MBit/s bei 20m Reichweite, 802.11g mit bis zu 54 MBit/s bei 25 .. 50m Reichweite, im 5 GHz-Bnd 802.11n mit bis zu 600 MBit/s bei 70m Reichweite, 802.11ac mit bis zu 1.300 MBit/s, sowie im 60 GHz-Band 802.11ad mit bis zu 7 GBit/s bei 50m Reichweite und 802.11ay mit bis zu 175 GBit/s bei gerade noch 10m Reichweite.

Wie bei DSL-Datendurchsatz-Angaben üblich, so heißt es auch hier „bis zu“ x Meter Reichweite. Hierbei wird i.d.R. von freier Sichtverbindung ausgegangen.

WLAN Abdeckung

Verwegene Gesellen raten zur Reichweitenvergrößerung zu sog. Repeatern. Dabei wird außer Acht gelassen, dass der Repeater gleichzeitig senden und empfangen müsste, um die selbe Datenübertragungsrate liefern zu können. Doch genau das kann er nicht. Während er lauscht, kann er nicht sprechen und umgekehrt. Daher ist der mit einem Repeater zu erzielende Durchsatz um 50% reduziert.

Will man eine homogene WLAN-Abdeckung, dann kommt man um entsprechend viele WLAN-Access-Points nicht umhin, im Zweifel sogar einen je Raum, wenn überall die nahezu maximale Leistung verfügbar sein soll.

Oft nicht beachtet, weil selten in den technischen Datenblättern der AccessPoints wiedergegeben, sind die Strahlungsdiagramme, aus denen die Abstrahlungscharakteristik des AccessPoints hervorgeht. Je nach Anordnung der Antennen kann diese kreis-, kegelförmig oder einer Ellipse, bzw. einer Kombination aus allem ähnlich sein. In Kenntnis dieser Charakteristika kann ggf. die Ausleuchtung von Ecken forciert werden, sofern diese Messdaten bei der Montage des AccessPoints Berücksichtigung finden. Für spezielle Anwendungsfälle gibt es auch Sektor-Antennen, die gezielt einen schmalen Korridor kegelförmigen ausleuchten.

Auswahl der Komponenten

Oft anzutreffen sind Produkte bekannter Hersteller, auch von Routern, die für den Hausgebrauch sicher ihren Dienst verrichten. Wer eine, ggf. auch remote, aber primär durchgängig sauber zu administrierende Umgebung wünscht, sollte auf Enterprise-Anbieter (z.B. Ubiquiti) ausweichen. Ubiquiti stellt mit seinen Unifi-Produkten Enterprise-Technik preisgünstig für den Consumer-Bereich zur Verfügung.
Alle rack-mountable Komponenten weisen eine relativ hohe Betriebstemperatur auf, sind allerdings auch dafür zertifiziert.
Bei Montage in einem Netzwerkschrank ist m.E eine automatisch einsetzende Belüftung durch effiziente Lüfter sinnvoll, wenn auch nach Hersteller-Spezifikation nicht gefordert.

Berücksichtigt werden muss, dass Qualität nicht zum Discountpreis geboten werden kann. Wer billig kauft, kauft zweimal. Diese Binsenweisheit ist man zwar oft gar wiederholt geneigt zu ignorieren, doch holt sie einen mit absoluter Zuverlässigkeit immer wieder ein, – mal früher, mal später …

Fallbeispiel

Nachfolgend stelle ich eine umfangreiche Installation von 1x Router (AVM 9590 Cable), 1x Security Gateway Pro 4, 12x Switches, 9x AccessPoints (alles Ubiquiti) und 1x 1 GBit/s-Richtfunkstrecke (MikroTik) vor, die ein Bungalow mit drei Wohneinheiten von 360 qm Wohnfläche und 2.000 qm Außengelände für an die 90 Clients abdeckt.

Security Gateway Pro 4 / Unifi Cloud Key

Das Unifi Security Gateway Pro 4 fungiert als Router und Firewall im Enterprise Segment, verfügt über zwei WAN und zwei LAN Ports, je 1 GBit/s, so dass ggf. eine redundante DSL-Verbindung realisiert werden kann, z.B. WAN 1 -> Kabel-DSL, WAN 2 -> LTE und wird, wie alle Unifi-Komponenten, über einen via Browser aufrufbaren Controller administriert.

Der sog. Unifi Cloud Key ermöglicht die (auch remote) Administration via Handy-App oder Browser und macht die Installation der Unifi-Controller-Software auf einem Rechner überflüssig. Er wird an einen beliebigen Switch angeschlossen.
Hierzu gibt es auch ein Rack Mount Accessory.

WAN 1 wird an Port 1 der AVM 6950 Cable angeschlossen. Zu beachten ist, dass der AVM Router ein anderes Subnetz als die Unifi-Infrastruktur nutzt (zB. AVM 192.168.0.x und WAN 1 192.168.1.x). LAN 1 führt direkt auf den Switch (hier 48-port).

Über das Unifi Security Gateway und den Controller können beliebig viele LAN- und WLAN-Netze binnen weniger Minuten konfiguriert werden, inkl. Gast-Netze mit Gast-Anmelde-Portal oder auch ohne gesonderte Anmeldung, natürlich alles mit VLAN-Unterstützung.

Hier wurden drei LAN-Netze mit jeweils eigenem Subnet und vier WLAN-Netze eingerichtet.

Unifi-Switch

Alle Unifi-Switches sind über den Controller administrierbar, verfügen z.T. über POE nach 802.3at/af und SFP-Ports. Die Switching-Kapazität beträgt 16 / 20 (8-port / POE) .. 104 (24-port) GBit/s.

Hier eingesetzte Switches sind:

• Unifi Switch 8-port (4-port POE)
• Unifi Switch 8-port POE 2 SFP
• Unifi Switch 48-port 2 SFP
  

Unifi-AccessPoint

Ubiquiti bietet verschiedene Varianten an, u.a. Unifi AP AC LR (long range, indoor), sowie PRO (outdoor).

Long Range klingt erst einmal verlockend, endlich mehr Reichweite, bis zu 183m. Empfangsseitig schon, ABER: welches der hiesigen Endgeräte, wie Handy, Tablet und Co. unterstützt sendeseitig einen long range mode?!
Also LR bitte gleich wieder vergessen, besser auf PRO mit bis zu 122 m Reichweite setzen, auch für indoor.
Na, 122m, da sollte doch ein AccessPoint für die ganze Wohnung reichen! Falsch: „122m“, erstens „bis zu“ und zweitens „Freifeld-Sicht-Bedingung“.
Selbst eine einzige Hausaußenwand reduziert draußen verfügbare 600 MBit/s auf ca. 140 MBit/s, beide Male bezogen auf jeweils 2m Distanz im Winkel von 45 ° zum AccessPoint! Jede weitere Wand reduziert den Datendurchsatz erneut.

Die Unifi AP AC PRO-Ausführung bietet auf 2,4 GHz und 5 GHz 3 x 3 TX/RX MIMO-Antennen mit einem maximalen Durchsatz von 450 MBit/s, bzw. 1,3 GBit/s, verfügt über 2 x 1 GBit/s LAN-Anschlüsse (z.B. für eine LAN-gebundene POE-Video-Kamera).

Strahlungsdiagramme sind unter https://help.ui.com/hc/en-us/articles/115005212927-UniFi-UAP-Antenna-Radiation-Patterns verfügbar.

MikroTik-Richtfunkstrecke

Ubiquiti bietet aktuell eine neue Richtfunkantenne Ubiquiti PowerBeam 5AC ISO Gen2 mit 450 MBit/s auf bis zu 25km (!) Distanz (ggf. für Landwirte interessant) zu akzeptablem Preis an. Jedoch hat Otto-Normal eher Distanzen von unter 100m zu überbrücken (Haus – Garten). Dies realisiert das MikroTik 1 Gbit/s Wireless Wire Kit mit stabilen 800 MBit/s auf eine Distanz von 60m. Hier werden z.B. parallel laufende Video-Streams von 5 hochauflösenden Hikvision Kameras, Netflix-TV, Spiele-Konsole, Spiele-PC, zwei Handys und Tablets, sowie zwei RaspberryPi-Rechner verarbeitet.

Einziger Wermutstropfen: die Antennen müssen über die eigenen IPs via Web-GUI administriert werden. Das liefe bei der Unifi-Richtfunkstrecke über den Unifi-Controller.
Wer mit dieser Einschränkung leben kann, dem sei diese MikroTik-Lösung empfohlen.