Kanalauswahl und Kanalbreite im WLAN

Auf welchem Kanal und mit welcher Bandbreite ein Access Point sendet, entscheidet oft mehr über den Durchsatz als die Sendeleistung.

Die drei Bänder

2,4 GHz. In Europa stehen die Kanäle 1 bis 13 zur Verfügung. Sie liegen so dicht beieinander, dass sich benachbarte Kanäle überlappen. Überlappungsfrei sind bei 20 MHz Bandbreite nur drei Kanäle gleichzeitig nutzbar, üblicherweise 1, 6 und 11.

Das Band reicht weiter als die höheren Frequenzen, ist dafür aber fast überall stark belegt. Neben fremden Funknetzen senden dort Bluetooth-Geräte, Funkmause, Babyphone und Mikrowellen.

5 GHz. Deutlich mehr Kanäle und geringere Reichweite, dadurch weniger Fremdbelegung. Der Bereich zerfällt in einen unteren Teil, der nur in Gebäuden verwendet werden darf, und einen oberen mit höherer zulässiger Leistung. Große Teile unterliegen der Radarerkennung.

6 GHz. Seit Wi-Fi 6E nutzbar, in der EU derzeit nur der untere Teil des Bereichs. Noch kaum belegt und ohne Radarpflicht, dafür mit begrenzter Sendeleistung und geringerer Reichweite. Nur neuere Geräte beherrschen es. Ältere Clients sehen ein Funknetz in diesem Band gar nicht.

Kanalbreite

Die Bandbreite eines Kanals lässt sich bündeln: 20, 40, 80, 160 und bei der neuesten Generation 320 MHz. Jede Verdopplung verdoppelt ungefähr die Bruttorate.

Das klingt nach einer einfachen Entscheidung, ist es aber nicht. Mehrere Nachteile stehen dagegen.

Weniger Kanäle. Ein breiter Kanal belegt den Platz mehrerer schmaler. In einem Umfeld mit vielen Funknetzen führt das dazu, dass sich alle gegenseitig stören.

Geringere Reichweite. Die zulässige Sendeleistung verteilt sich über die gesamte Bandbreite. Bei doppelter Breite halbiert sich die Leistungsdichte, was rechnerisch 3 dB entspricht. Das Signal trägt weniger weit.

Größere Störanfälligkeit. Je breiter der Kanal, desto wahrscheinlicher liegt irgendwo darin eine Störquelle.

Im 2,4-GHz-Band sollte deshalb bei 20 MHz geblieben werden. 40 MHz belegt dort das halbe Band und stört die Nachbarschaft, ohne verlässlich mehr zu liefern.

Im 5-GHz-Band sind 80 MHz ein guter Ausgangspunkt. 160 MHz lohnt sich nur bei wenigen Geräten, guter Empfangslage und geringer Fremdbelegung.

Gleicher Kanal oder benachbarter Kanal

Ein verbreiteter Irrtum lautet, benachbarte Access Points sollten auf möglichst weit auseinanderliegenden Kanälen senden. Richtig ist, dass sie entweder denselben Kanal oder einen vollständig getrennten nutzen sollten.

Auf demselben Kanal erkennen sich die Sender gegenseitig und teilen sich die Sendezeit geordnet. Das kostet Durchsatz, funktioniert aber.

Auf teilweise überlappenden Kanälen erkennen sie sich nicht als Sender, sondern nur als Störung. Sie senden gleichzeitig und stören sich gegenseitig, was zu Wiederholungen und Abbrüchen führt. Das ist der schlechtere Fall.

Im 2,4-GHz-Band folgt daraus die Beschränkung auf 1, 6 und 11. Ein Access Point auf Kanal 3 stört beide Nachbarn, statt sich mit einem zu arrangieren. Aber erklärt das mal euren Nachbarn...

Radarerkennung

Große Teile des 5-GHz-Bandes werden von Wetter- und Flugsicherungsradar mitgenutzt. WLAN darf dort nur senden, wenn es vorher prüft, ob Radar aktiv ist, und bei Erkennung den Kanal räumt. Das Verfahren heißt Dynamic Frequency Selection.

Praktisch bedeutet das zweierlei.

Vor der Inbetriebnahme eines solchen Kanals hört der Access Point eine Zeit lang ab, bevor er sendet. Üblich ist eine Minute, auf einem Teil der Kanäle zehn Minuten. In dieser Zeit ist das Funknetz auf diesem Kanal nicht verfügbar.

Wird während des Betriebs Radar erkannt, muss der Kanal sofort verlassen werden. Alle Geräte verlieren kurz die Verbindung und melden sich auf dem neuen Kanal wieder an. Wer sporadische Aussetzer im 5-GHz-Band beobachtet, sollte prüfen, ob ein radarpflichtiger Kanal verwendet wird. In der Nähe von Flughäfen und Wetterstationen tritt das häufiger auf.

Wer die Aussetzer vermeiden will, beschränkt die Kanalwahl auf die Bereiche ohne Radarpflicht. Das reduziert die Auswahl erheblich und erhöht die Wahrscheinlichkeit, sich mit Nachbarn zu überschneiden.

Automatisch oder fest

Die automatische Kanalwahl prüft die Belegung und sucht sich einen freien Kanal. Das funktioniert in den meisten Umgebungen gut.

Zwei Gründe sprechen für eine feste Einstellung. Erstens wechselt die Automatik den Kanal im laufenden Betrieb, was kurze Unterbrechungen verursacht. Zweitens trifft sie ihre Entscheidung aus Sicht des Access Points, nicht aus Sicht der Clients, und die stehen woanders.

Wer mehrere Access Points betreibt, sollte die Kanäle fest vergeben. Andernfalls können zwei benachbarte Geräte unabhängig voneinander denselben oder einen überlappenden Kanal wählen.

Grundlage jeder Planung ist eine Messung vor Ort, nicht die Annahme. Die Belegung unterscheidet sich zwischen zwei Räumen desselben Hauses erheblich.

Abgrenzung

Die Sendeleistung ist in Europa fest begrenzt und je Band unterschiedlich. Sie zu erhöhen ist weder zulässig noch hilfreich, wenn das Problem in der Kanalbelegung liegt. Ein stärkeres Signal auf einem belegten Kanal stört vor allem die Nachbarn noch stärker.

Die Zahl der Antennen bestimmt, wie viele Datenströme parallel übertragen werden. Mit der Kanalbreite hat sie nichts zu tun, beide Größen multiplizieren sich zur Bruttorate.

Quellen

• IEEE 802.11-2020: Wireless LAN MAC and PHY Specifications
• ETSI EN 301 893: Harmonised Standard for 5 GHz RLAN, mit den Anforderungen an DFS und Leistungsregelung
• ETSI EN 300 328: Harmonised Standard für Breitband-Übertragungssysteme im 2,4-GHz-Band
• ETSI EN 303 687: Harmonised Standard für WAS/RLAN im 6-GHz-Band
• Bundesnetzagentur: Allgemeinzuteilungen für Funkanwendungen zur breitbandigen Datenübertragung (WLAN)