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Der WLAN Access Point

Um WLAN Clients den Datenzugriff auf das WLAN Funknetzwerk zu ermöglichen wird ein WLAN Access Point benötigt. Dieser WLAN Access Point bildet den zentralen Punkt zu dem sich alle WLAN Clients verbinden und der die Datenübertragung in einer WLAN Funkzelle kontrolliert. Inzwischen ist es üblich das ein WLAN Access Point in einem Internet-Router integriert ist. In vielen Fällen reicht solch ein integrierter WLAN Access Point aus, um ein WLAN Netzwerk für den Heimgebrauch aufzuspannen. Sobald die Fläche, in welcher Sie WLAN Abdeckung haben möchten größer wird und z.B. auch eine Terrasse oder Garten umfasst oder sich gar über mehrere Stockwerke erstreckt, dann kommen Sie um den Einsatz eines vom Internet-Router separaten WLAN Access Point oder WLAN Repeater nicht mehr herum. Diese Geräte spannen jeweils eine eigene WLAN Funkzelle auf und vergrößern damit die WLAN Abdeckung.

Ein WLAN Repeater verbindet sich per WLAN mit einem WLAN Access Point und dehnt damit ein existierendes WLAN aus. Ein WLAN Access Point spannt ein neues WLAN auf. Durch die Verbindung an einen existierenden WLAN Access Point ist die Integration eines WLAN Repeater vergleichsweise problemlos. Nachteil ist das mit einem WLAN Repeater die Leistung bezüglich der netto Datenrate schnell sinken kann. Vorteil eines neuen WLAN ist, das sich weniger Geräte den Zugriff auf die Ressource des Übertragungsmediums Funk teilen müssen. Damit ergeben sich im konzeptionellen Vergleich mit einem WLAN Repeater höhere netto Datenraten. Herausforderung ist allerdings die Netzwerk Anbindung des WLAN Access Points selbst. Im Idealfall ist ein Gigabit-Ethernet Anschluss vorhanden, welcher zuverlässig und schnell einen WLAN Access Point in ein Heimnetzwerk einbindet. Eine Alternative kann der Anschluss über PowerLine und damit Ihr Stromnetz sein. Aufgrund von Signaldämpfung, Störungen und anderen Effekten kann allerdings mit PowerLine die netto Datenrate deutlich unter der mit einem PowerLine Adapter angegebenen brutto Datenrate liegen und dann ein angeschlossenes WLAN ausbremsen.

Es gibt WLAN Access Points als eine Klasse von Geräten an sich, aber auch integriert in Geräte welche noch andere WLAN unabhängige Funktionen haben (z.B. der Internet-Router oder integriert in einen PowerLine Adapter) oder auch als ein Modus von WLAN spezifischen Geräten. So können manche Geräte je nach Konfiguration entweder als WLAN Access Point, WLAN Repeater oder WLAN Client Bridge arbeiten. Die Bezeichnung WirelessLAN, bzw. WiFi Access Point wird oft Synonym für WLAN Access Point benutzt.

Hier eine Auswahl von Herstellern von Geräten welche als dedizierte WLAN Access Points arbeiten und in Heimnetzwerken Anwendung finden können, in alphabetischer Reihenfolge: Asus, AVM, Devolo, D-Link, Edimax, LinkSys, Netgear, TP-Link, Zyxel.

Notiz: Ein Beispiel für einen HighEnd WLAN Access Point ist der RT-AC5300 Router von Asus, welcher auch nur als WLAN Access Point betrieben werden kann. Dieses Gerät unterstützt fortgeschrittenere Ausbaustufen und Funktionen von IEEE802.11ac und bietet damit die Voraussetzungen für einen WLAN Betrieb mit sehr hohen Datenraten. Die Gesamtleistung von WLAN kann noch durch die Nutzung von MultiUser MIMO und Tri-Band Betrieb erhöht werden. Allerdings ist auch der Preis des Gerätes dementsprechend etwas höher. Ein Beispiel für ein Gerät mit dezentem Design ist der D-Link DIR-868L Router. Dieses Gerät bietet mit simultanem Dualband und WLAN nach IEEE802.11n/ac mit 3x3 MIMO gute Voraussetzungen für ein Leistungsfähiges WLAN.

Im folgenden sind verschiedene Kriterien gelistet, welche als Hilfestellung und Gedankenanstöße gedacht sind, um die Auswahl eines passenden WLAN Access Point zu erleichtern. Fokus sind hierbei Geräte für das Heimnetzwerk oder kleine Büros, welche nicht so ausgefeilt und leistungsfähig sein müssen, wie Geräte für größere Unternehmen und Organisationen. Die Mehrzahl der Kriterien sind eine Kopie des WLAN Kriteriums eines Internet-Routers (man kann es natürlich auch andersherum sehen).

WLAN

Aktuelle WLAN Access Points bieten WLAN nach dem IEEE802.11n Standard. Für schnellere Datenraten auf dem 5Ghz Frequenzband, wird dies außer bei ganz einfachen Geräten meistens noch mit WLAN nach dem IEEE802.11ac Standard komplementiert.

Die Fähigkeit eines Gerätes sowohl auf dem 2,4GHz Frequenzband als auch auf dem 5Ghz Frequenzband Daten übertragen zu können wird DualBand genannt. Falls dies auch parallel unterstützt wird, sprich der integrierte WLAN Access Point kann zur gleichen Zeit über das 2,4GHz und das 5GHz Frequenzband funken, dann wird vom simultanen DualBand gesprochen. Simultanes DualBand ist ein sehr interessantes Features, um die Grundlast der WLAN Datenübertragung auf dem 2,4Ghz Frequenzband zu realisieren und damit den Weg freimacht für eine schnellere und zuverlässigere Datenübertragung via IEEE802.11ac und dem 5Ghz Frequenzband. So kann Beispielsweise die IP Kamera, ein Tablet nur zum Internet surfen oder der WLAN Zugang für Gäste auf dem 2,4GHz Frequenzband erfolgen. VoIP Telefonie, das Übertragen großer Datenmengen von und zu einem NAS/Media-Sserver wird über das 5GHz Frequenzband abgewickelt. Falls bei einem Geräte nur mit dem Begriff DualBand geworben wird, dann ist es noch nicht 100% klar, ob dies simultanes oder nicht simultanes DualBand bedeutet. Hier gilt es nachzufragen, wenn Sie auf die Fähigkeit von simultanen Dualband Wert legen.

Für die theoretisch erreichbaren Datenraten reicht es aber leider nicht Kenntnis über den unterstützten WLAN Standard zu haben, sondern es ist auch wichtig ob und wie viele 20MHz Frequenzblöcke gebündelt werden können. Der IEEE802.11n Standard erlaubt die Bündelung von bis zu 2 (40 MHz) und mit dem IEEE802.11ac Standard von bis zu 8 20Mhz (160 Mhz) breiten Kanälen. Als zweite Variable für die erreichbaren Datenraten ist die Unterstützung von MIMO (Multiple Input Multiple Output) interessant und mit welcher Ausbaustufe MIMO unterstützt wird. IEEE802.11n erlaubt bis zu 4x4 MIMO, IEEE802.11ac bis zu 8x8 MIMO. Sowohl für die Kanalbündelung als auch MIMO sind die höchsten Ausbaustufen noch nicht üblich und werden erst so nach und nach von Geräten unterstützt.

Im 5GHz Frequenzband gibt es noch die Besonderheit das nur WLAN Access Points mit TPC (Transmit Power Control) und DFS (Dynamic Frequency Selection) Funktion Frequenzen oberhalb von 5250Mhz (Ab Kanal 52) nutzen dürfen. Ohne TPC und DFS würde nur ein mageres 100Mhz breites Frequenzband übrig bleiben, welches kaum die Möglichkeit bietet einen wenig oder noch unbenutzten Kanal zu finden, gerade wenn man Kanalbündelung einsetzen möchte.

Auf die Gesamtleistung hat auch noch die Unterstützung von Beamforming und Multi User MIMO Einfluss. Bei ersterem kann der WLAN Access Point die Funkübertragung über mehrere Antennen so bündeln, so dass sich der Empfang an einem WLAN Client verbessert. Auch die Möglichkeit die Antenne mechanisch zu justieren oder ihre Lage zu verändern kann helfen die Signalqualität an einem WLAN Client zu verbessern. Das Multi User MIMO ermöglicht die separate Kommunikation im Downlink zu mehreren WLAN Clients gleichzeitig auf einem Frequenzkanal. Voraussetzung für diese Funktion ist die Unterstützung von Beamforming sowohl im WLAN Access Point als auch in den WLAN Clients. Durch das gleichzeitige Senden zu mehreren WLAN Clients via Multi User MIMO wird die Gesamtdurchsatzdatenrate eines WLAN erhöht.

Um Energie zu sparen und ein kleines Quentchen mehr Sicherheit zu bekommen, ist für Sie eventuell interessant WLAN über einen mechanischen Knopf am Gehäuse des Internet-Routers ein- und ausschalten zu können.

Manche integrierte WLAN Access Points werben auch mit dem Schlagwort WiFi Multimedia (WiFi WMM). Dahinter verbirgt sich die Fähigkeit zwischen verschiedenen Datenströmen unterscheiden und priorisieren zu können (auch Quality of Services (QoS) genannt). Das erlaubt es z.B. zeitkritische Anwendungen wie Voice over IP (VoIP) oder Video Streaming bevorzugt zu behandeln, um so die Wahrscheinlichkeit von akustischen oder visuellen Störungen zu reduzieren. Unter dem Stichwort Priorisierung ist noch erwähnenswert das es auch die Option gibt nicht nur Datenströme nach WiFi WMM, sondern auch ganze WLAN Clients zu priorisieren. Das kann für die Optimierung der Latenz für das Online Gaming interessant sein.

Schon etwas mehr für Kenner von WLAN ist die “Airtime Fairness” Funktion. Hinter dieser Funktion verbirgt sich eine Gleichverteilung von Sendezeit in Richtung verschiedener WLAN Clients, um schnellere Verbindungen besser ausnutzen zu können. Der Standardprozess ist, dass an einem WLAN Access Point anfallende Daten nach dem Prinzip jeder WLAN Client ist gleich und im Umlauf behandelt werden. Sprich erst wird ein Datenblock an WLAN Client A, dann ein Datenblock an WLAN Client B und so weiter übertragen. Bei gleicher Datenblockgröße bedeutet das, dass bei langsameren WLAN Clients mehr Sendezeit in Anspruch genommen wird, da die Übertragung Ihrer Daten länger dauert. Das Resultat am Ende ist, das langsame WLAN Clients, schnelle ausbremsen und der Gesamtdurchsatz in einem WLAN sinkt. Mit der “Airtime Fairness” Funktion wird das Senden nicht mehr darauf basiert das zu jedem WLAN Client die gleiche Datenmenge gesendet wird, sondern das jedem WLAN Client die gleiche Zeitdauer für das Übertragen von Daten zugeordnet wird. Wenn jetzt WLAN Client A eine schnellere Verbindung hat als WLAN Client B, dann können zu diesem mehr Daten übertragen werden. Der Gesamtdurchsatz im WLAN steigt, der Durchsatz zu langsamen WLAN Clients sinkt allerdings im Vergleich zu ohne “Airtime Fairness”.

Ethernet

Ein WLAN Access Point wird in der Regel per Ethernet an das Heimnetzwerk angeschlossen. Sobald ein Access Point WLAN nach IEEE802.11ac unterstützt sollte der Ethernet Anschluss Gigabit-Ethernet beherrschen, um die empfangenen Datenmengen ohne Verlust in das Heimnetzwerk übertragen zu können. Für einen einfachen WLAN Access Point nur nach IEEE802.11n ohne MIMO und Kanalbündelung oder niedriger MIMO Stufe (z.B. 2x2) ist Fast Ethernet ausreichend.

High End WLAN Access Points können die Möglichkeit anbieten 2 Gigabit-Ethernet Anschlüsse per Bündelung miteinander zu koppeln. Sofern der Ethernet-Switch am anderen Ende der Ethernet Verbindung ebenfalls solch eine Bündelung anbietet, wird dadurch eine Verbindung mit bis zu 2 Gbit/s hergestellt. Damit wird die theoretische Wahrscheinlichkeit verringert, das Engpässe in der Datenübertragung unter Nutzung der höchsten Datenraten nach IEEE802.11ac entstehen können.

Notiz: Unter Einsatz von IEEE802.11ac, hoher Kanalbündelung und hoher MIMO Stufe mit enstprechenden separaten Datenströmen (z.B. 160Mhz, 4x4 MIMO) kann die netto Datenrate in der Theorie 1 Gbit/s übersteigen. In diesem Fall kann eine Gigabit-Ethernet Verbindung nicht mehr ausreichen, um ein angeschlossenes WLAN voll auslasten zu können. Kurzgefasst ist das in der Praxis für den Heimgebrauch allerdings zur Zeit (April 2017) weitestgehend irrelevant. Folgend die etwas längere Begründung: Selbst etwas bessere WLAN Access Points unterstützen nur bis zu 80Mhz Kanalbündelung und 4x4 MIMO, damit braucht es schon eine gute Funkverbindung, um eine netto Datenrate von höher 1 Gbit/s liefern zu können. Noch wichtiger ist allerdings, dass auch ein WLAN Client die entsprechende Kanalbündelung und MIMO Stufe unterstützen muss, um auf solche Datenraten zu kommen. Die derzeitig in Notebooks, Smartphones, USB WLAN Sticks verbauten WLAN IEEE802.11ac Clients unterstützen mehrheitlich bis zu 80Mhz Kanalbündelung und 2x2 MIMO und bleiben damit schon mit der brutto Datenrate unter 1Gbit/s. Des Weiteren tritt eine Überlastung nur dann auf, wenn gleich eine ganze Anzahl von Datenpaketen direkt hintereinander zu schnell empfangen werden und damit die Speichergröße von Zwischenpuffern überschreiten. Und “Last but not least”, die Übertragung per WLAN ist half duplex, sprich über ein WLAN kann entweder empfangen oder gesendet werden. Gigabit-Ethernet kann allerdings zur gleichen Zeit senden und empfangen, damit können zwischengepufferte empfangene Daten abfliessen, während ein WLAN Access Point gerade mit dem Senden von Daten beschäftigt ist.

## Power over Ethernet (PoE) {#PoE}

Einen WLAN Access Point gleichzeitig mit Strom und Daten zu verbinden kann die Installation eines solchen Gerätes erheblich vereinfachen. Power over Ethernet (PoE) erlaubt solch eine gleichzeitige Anbindung über ein Ethernetkabel. Es reicht jedoch nicht aus das ein WLAN Access Point PoE unterstützt. Die Gegenstelle der Ethernet Verbindung muss in der Lage sein entsprechend dem Leistungsbedarf des WLAN Access Point Strom per PoE in das Ethernet Kabel einzuspeisen. Der verbreiteste Standard hierfür ist IEEE802.3at, welche Geräte mit bis zu ca. 25W Leistung versorgen kann. Die ältere Version IEEE803af unterstützt nur bis ca. 15W. Es gibt auch proprietäre PoE Versionen für die Stromversorgung >25W. Falls Sie einen oder mehrere WLAN Access Points per PoE mit Strom versorgen möchten, dann müssen Sie darauf achten das der WLAN Access Point selbst diese Funktion unterstützt und das eine kompatible Einspeisung am anderen Ende der Ethernet Verbindung erfolgt.

Kombination mit PowerLine

In Bestandsbauten ist das Problem oft andersherum vorhanden. Nahe des Installationsortes des WLAN Access Point gibt es keinen Ethernet Netzwerkanschluss aber eine Steckdose. Eine einfache Lösung ist es hier die Anbindung an das Heimnetzwerk über PowerLine zu realisieren. Entweder per dediziertem PowerLine Adapter und einem Ethernet Kabel vom PowerLine Adapter zum WLAN Access Point oder über einen WLAN Access Point mit integriertem PowerLine als ein Gerät. Wie Eingangs in diesem Kapitel schon erwähnt kann dann aber die PowerLine Verbindung einen Engpass in der Datenübertragung bedeuten. Falls Sie einen WLAN Access Point mit hohen Datenraten nach IEEE802.11ac über PowerLine betreiben möchten, dann empfiehlt es sich vorher zu überprüfen, wie schnell die PowerLine Verbindung an dem gedachten Installationsort ausfällt.

Sicherheit

Die Unterstützung des derzeitig aktuellen Sicherheitsprotokolles WPA2(AES-CCMP) sollte Pflicht für jeden WLAN Access Point sein. Die Verschlüsselung der WLAN Datenübertragung mit diesem Protokoll sollte ab Werk als Voreinstellung eingeschaltet sein, um das Risiko zu vermeiden ungewollt ein offenes WLAN zu betreiben.

Manche WLAN Access Points bieten die Funktion eines sogenannten “MAC Address Filters” an. Diese optionale Funktion erlaubt es nur WLAN Clients den Zugriff auf Ihre Netzwerk zu gewähren, dessen MAC Addressen bekannt und in dem Filter des WLAN Access Points eingetragen sind. Der Gewinn an zusätzlicher Sicherheit ist allerdings nur minimal, da eine erste Zugriffskontrolle schon über das WLAN Passwort gegeben ist. Sollte dieses kompromitiert sein, dann kann ein erfahrener Hacker leicht eine MAC Adresse eines WLAN Client in Erfahrung bringen und vortäuschen.

Auch gibt es die Option das aktive periodische Senden des WLAN Netzwerknamen (SSID) auszuschalten. Der Sicherheitsgewinn hier ist ebenfalls wieder nur minimal, da sich Standardtools welche nach WLAN Netzwerken scannen daran nicht stören und WLAN Netzwerke trotzdem erkennen können.

Prüfung und Fehlerbehebung

Statistiken über das WLAN, die Ethernet Anschlüsse, Ereignislogbücher, das Nachhalten welche Geräte über Ihren WLAN Access Point kommunizieren und andere Detailinformationen rund um Ihr WLAN, werden zumeist selten gebraucht. Doch wenn, dann ist es wichtig, dass Sie auf eine einfache Art und Weise zur Verfügung stehen. Ohne diese Informationen ist es schwer zu prüfen wie gut Ihr Heimnetzwerk funktioniert und im Fehlerfall die Ursache zu finden

Der WLAN Access Point sollte in der Lage sein automatisch nach einem freien oder wenig benutzten Kanal zu scannen und einzustellen. Um selbst etwas einzuschätzen wie die Situation bezüglich WLAN in Ihrer Umgebung aus Sicht des Access Point aussieht, sollte dieser die Ergebnisse seines Scans anschaulich darstellen.

Benutzbarkeit

Neben der allgemeinen Benutzerfreundlichkeit über eine einfache und gut strukturierte Bedienoberfläche, gibt es auch ein paar WLAN Access Point spezifische Punkte, welche Ihnen den Umgang mit solch einem Gerät erleichtern.

Für die einfache Einrichtung von gesicherten verschlüsselten WLAN Verbindungen per Knopfdruck sorgt das Feature WPS-PBC (WiFi Protected Setup - Push Button Configuration) . Ohne WPS ist die manuelle Konfiguration des WLAN Passwortes in den Endgeräten für den Aufbau einer gesicherten verschlüsselten Verbindung üblich.

Bezüglich des schon erwähnten manuellen Knopfes für das Ein-/Ausschalten des WLAN am Gerät selbst, sorgt eine interne einstellbare Zeitsteuerung für mehr Komfort, wenn die Zeiten für die Nutzung des WLAN bekannt sind.

Gerade mit den aktuellen WLAN Standards 802.11n und ac gibt es eine Vielzahl von Optionen, welche in vielen Konfigurationsmöglichkeiten resultieren. Die Bedienoberfläche eines WLAN Access Point sollte Ihnen die Auswirkung der Konfigurationen verständlich näherbringen und helfen Fehler zu vermeiden.

Und auch Kleinigkeiten wie z.B. die Möglichkeit die Einstellungen Ihres WLAN Access Point zu sichern und im Falle eines Austausches durch einen Defekt wieder aufzuspielen sollten vorhanden sein.

Es ist aber nicht einfach ohne eigene Erfahrungswerte die Benutzbarkeit eines Gerätes einzuschätzen. Man kann sich einen Eindruck über das Handbuch eines WLAN Access Point verschaffen. Alternativ bieten sich Tests an, falls dieses Kriterium Erwähnung findet. Ähnlich wie bei dem folgenden Kriterium der “Benutzbarkeit” sind aber auch die Erfahrungen anderer hier sehr hilfreich, gerade wenn es zu Problemen gekommen ist. Zu einem kommt hier natürlich der Bekanntenkreis in Frage, aber auch Benutzer-/Käuferbewertungen im Internet können nützlich sein, wenn man nicht nur die positiven Bewertungen liest, sondern auch auf sachlich formulierte Gründe negativer Bewertungen schaut.

Design

Für eine möglichst optimale Funkverbindung sollte ein WLAN Access Point offen aufgestellt sein. Manche Modelle sind auch für eine Wand oder Deckeninstallation ausgelegt. In beiden Fällen ist das Gerät exponiert und sollte sich somit von seinem Design gut in die umgebende Räumlichkeit integrieren.

Tipp: Beachten Sie bei einer Wand oder Deckeninstallation die Abstrahlrichtung der Antennen. Omnidirektionale Antennen strahlen die meiste Energie in einem 90 Grad Winkel zur Antenne aus und haben in dieser Abstrahlrichtung die größte Flächenabdeckung. Das Bedeutet, dass bei einer Wandinstallation und eine Abdeckung in der ebenen Fläche die Antennen Ihres WLAN Access Points in eine senkrechte Lage gebracht werden sollten. WLAN Access Points für die Deckeninstallation decken hauptsächlich die Fläche unter sich ab. Der Empfang in einem höhergelegenen Stockwerk ist vergleichsweise schlecht oder gar nicht vorhanden.

Preis und Nachhaltigkeit

Die Preisspanne für WLAN Access Points reicht von ca. 30 Euro für ganz einfache Geräte mit nur IEEE802.11n bis zu mehreren hundert Euro für Geräte der High End Klasse, welche den IEEE802.11ac Standard weitestgehend bezüglich MIMO, Kanalbündelung und anderer Funktionen ausnutzen und damit höchste Datenraten Access Point seitig realisieren können.

Ein interessanter Punkt im Bereich der Nachhaltigkeit ist, wenn einem WLAN Access Point noch ein zweites Leben eingehaucht werden kann, und dieser auch rein als WLAN Repeater oder WLAN Client Bridge funktioniert.

Der Stromverbrauch ist ein weiteres Kriterium, welches Beachtung finden sollte. Ein Gerät mit vergleichsweise niedrigem Stromverbrauch schont Ihren Geldbeutel und die Umwelt. Leider ist es nicht üblich Angaben über den Leistungsverbrauch in der Dokumentation der Geräte vorzufinden. Abhilfe schaffen hier nur externe Tests oder die Nachfrage beim Hersteller.