Warum ist das Freifunk-WLAN so langsam?

Warum ist das Freifunk-WLAN so langsam?

Das kann vielfältige Gründe haben. Zum einen könnte es entfernte Gründe geben, z.B. könnte es daran liegen, dass die Gateway-VPN-Tunnel überlastet sind. Doch auch im näheren Umfeld gibt es eine Vielzahl an Störfaktoren, die das Netz negativ beeinflussen können.

Ursache WLAN

In Europa sind im 2,4 GHz ISM(Industrial, Scientific and Medical)-Band eine Vielzahl an Anwendungen erlaubt, WLAN ist nur eine davon. WLAN unterteilt sich dabei in 13 Kanälen zu 5 Mhz. Ein ganzer WLAN Kanal ist nach IEEE 802.11g und IEEE 802.11n mindestens 20Mhz breit, somit stehen 4 überschneidungsfreie Kanäle zur Verfügung, nämlich der Kanal 1, 4, 9 und 13. Zur der Höhlung der Datenübertragungsrate gibt es die Möglichkeit einen Kanal auf 40 zu erweitern, danach gibt es praktisch nur zwei überschneidungsfreie Kanäle, das in die Kanäle 4 (1+5) und 11 (6+13), mehr zur Problematik der Kanäle findet ihr unter: Kanalwahl

Was könnte WLAN leisten

Wie ihr sicher schon bemerkt habt, sind die „bis zu Angaben“ der WLAN Gerätehersteller sehr theoretische Wert und kommen in der Praxis nicht mal in die Nähe dieser Wunschvorstellung. Meist werden grob die Werte zusammen addiert, der höchste (auch proprietäre) Standards auf beiden Seiten „angenommen“, der Overhead der Protokolle und mögliche Störeinfüße ignoriert und herauskommen Werte die in der Praxis nicht erreicht werden können, jedoch auf der Verpackung im Geschäft etwas hermachen.

MIMO

Im Freifunk wird im 2,4GHz Band mit 20Mhz Kanalbreite nach IEEE 802.11g und n Standard gesendet, dadurch sind theoretische Datenraten von 54 Mbit/s bzw. 65 Mbit/s angegeben. Es gibt die Möglichkeit die Übertragungsrate mit mehreren Antennen durch die MIMO Technik zu erhöhen, dazu ist es allerdings notwendig, dass beide Geräte über mehrere Antennen verfügen. Bei 2x2 MIMO werden 130, bei 3x3 195 MBit/s angegeben. Während man bei den Routern meist mehrere Antennen zur Verfügung stehen, sieht es bei den Endgeräte düsterer aus. So gibt es 2xMIMO z.B. erst seit dem Samsung Galaxy S5 oder Note4, Apple stattet seine iPhones erst seit dem 5er mit MIMO aus. Nutzer älterer oder preiswerter Geräte müssen meist mit einer Antenne vorlieb nehmen, ähnlich verhält es sich bei Tabletts oder Laptops. Schon die theoretischen Angaben der Hersteller lassen erahnen, dass Geräte mit nur einer Antenne mindestens die doppelte Zeit für die gleiche Anzahl an zu übertragenden Daten benötigen.

WLAN ist „gerecht“ und die Grenze ist die Airtime

Es steht allen Geräten im WLAN eine begrenzte Zeit an Airtime zur Verfügung, die sich alle teilen. Im Idealfall gibt es einen Sender, z.B. den Router und eine Empfänger, z.B. das Smartphone und keinerlei Störquellen. Der Empfänger steht direkt neben dem Sender und der höchste Standard kann genutzt werden. Dieser Idealfall tritt aber höchstwahrscheinlich nur in Mitten der Dresdener Heide auf. Je weiter der Empfänger vom Sender weg ist, desto schlechter empfangen sich Beide. Um entfernte Geräte zu erreichen oder Störungen auszugleichen nutzen die WLAN Geräte die Möglichkeit ihre Modulation und Codierung so zu verändern, dass es wieder funktioniert, das resultiert wiederum in fallenden Übertragungsraten, wie folgende Tabelle veranschaulicht:

Antennen (MIMO)/Datenrate in Mbps		1x1		2x2		3x3
Modulationsverfahren	Codierung	MCS Index	Bruttodatenrate	MCS Index	Bruttodatenrate	MCS Index	Bruttodatenrate
BPSK (Binäre Phasenumtastung)	1/2	0	6.5	8	14.4	16	21.7
QPSK (Quadraturphasenumtastung)	1/2	1	13	9	26	17	39
QPSK	3/4	2	19.5	10	39	18	58.5
16-QAM (Quadraturamplitudenmodulation)	1/2	3	26	11	52	19	78
16-QAM	3/4	4	39	12	78	20	117
64-QAM	2/3	5	52	13	104	21	156
64-QAM	3/4	6	58.5	14	117	22	175.5
64-QAM	5/6	7	65	15	130	23	195