Router der nächsten WLAN-Generation auf dem Weg zum Ethernet-Tempo

Mit mehreren technischen Tricks soll WLAN nach dem kommenden Standard IEEE 802.11ac endlich das Kabel überholen: 1300 MBit/s und mehr stehen auf dem Plan, also mindestens 30 Prozent mehr Bruttodatenrate als bei Gigabit-Ethernet. Wir haben mit den ersten vier 11ac-fähigen WLAN-Routern die Probe aufs Exempel gemacht.

Noch ist der Standard für die nächstschnellere WLAN-Technik IEEE 802.11ac nicht abgesegnet, doch das hindert wie schon beim Vorgänger 802.11n die Hersteller nicht daran, jetzt WLAN-Chips und -Geräte auf Entwurfsbasis zu produzieren und auf den Markt zu werfen.

802.11ac soll mit mehreren Verbesserungen die auf dem Funkkanal verwendete Bruttodatenrate bis zu 6900 MBit/s hochtreiben (siehe c't 19/12, Seite 92). In der ersten Ausbaustufe beschränken sich die Hersteller aber auf deutlich weniger: 1300 MBit/s gehen bei exzellenter Funkverbindung ganz real und nicht nur theoretisch durch die Luft, immerhin knapp das Dreifache dessen, was gute Vertreter der aktuellen WLAN-Technik 802.11n schaffen (450 MBit/s, [1]).

Dass davon auf Anwendungsebene deutlich weniger ankommt, liegt wie schon bei der allerersten WLAN-Version 802.11 von 1997 am verwendeten Kanal-Zugriffsprotokoll CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) und der Tatsache, dass Funk ein geteilter Kanal ist (Shared Medium): Während der eine sendet, müssen alle anderen sich zurückhalten und anschließend eine zufällige Zeit lang Sendepause halten. Der „Äther“ ist also nie zu 100 Prozent belegt, und damit bekommt man netto stets weniger als brutto.

Wir haben vier Router von vier Herstellern erprobt, die die neue Technik einsetzen. Alle Prüflinge verwenden die gleiche Hardware-Basis, nämlich einen 600-MHz-Router-Prozessor (Broadcom BCM4706) sowie zwei WLAN-Chips: Die herkömmliche Technik repräsentiert ein BCM4331, der im angestammten WLAN-Band 2,4 GHz mit 3 MIMO-Streams gemäß IEEE 802.11n arbeitet und maximal 450 MBit/s brutto erreicht. Er bedient auch alte WLAN-Clients (IEEE 802.11g, 54 MBit/s brutto). Das neue WLAN (IEEE 802.11ac) steckt im BCM4360. Er funkt bei 5 GHz mit ebenfalls 3 MIMO-Streams und schafft bis zu 1300 MBit/s brutto.

Trotz des gleichen Hardware-Fundaments verhielten sich die Router in den Benchmarks unterschiedlich, sowohl bei der NAT-Performance als auch beim WLAN-Durchsatz. Das ist einerseits der individuellen Firmware geschuldet und andererseits den unterschiedlichen Konstruktionen. So hatten beispielsweise bei der 11ac-WLAN-Performance die Geräte von Asus mit ihren externen Antennen die Nase vorn, besonders deutlich bei der Messung über Distanz (276 MBit/s netto gegenüber 212 beim nächstbesseren).

In unseren Versuchen nutzten alle Testgeräte stets nur die 5-GHz-Kanäle 36 bis 48, selbst wenn ihre Kanalwahlautomatik aktiviert war. Offensichtlich ist noch nirgends DFS (Dynamic Frequency Selection) implementiert, mit der eine WLAN-Basis anderen Funksystemen automatisch ausweichen kann. Nur mit DFS und TPC (Transmit Power Control) dürfen 5-GHz-Basen nämlich Kanäle oberhalb von 48 verwenden. Wie von einem Firmware-Entwickler zu erfahren war, hat der WLAN-Chiphersteller Broadcom DFS und TPC jüngst in seinen Treiber eingebaut. So liegt es nun an den Router-Herstellern, ihre Firmware damit nachzubessern.

Beginnt Ihr Nachbar Daten über sein 11ac-WLAN zu schieben, dann sackt der Durchsatz bei Ihnen ungefähr auf die Hälfte, denn aktuell funken die Geräte zwangsweise auf demselben Kanal. Bis es soweit ist, bringt das Fehlen von DFS zwei gravierende Einschränkungen für den 11ac-Betrieb: Zum einen könnten die Basen den optionalen, 160 MHz breiten Funkkanal nicht nutzen, um den WLAN-Durchsatz zu verdoppeln. Allerdings unterstützte das auch noch keines der Testgeräte. Zum anderen wird die Performance Ihrer WLAN-Zelle einbrechen, wenn Ihr Nachbar sich ebenfalls 11ac-Geräte kauft, denn beide müssen den gleichen 80-MHz-Kanalblock (36 bis 48) verwenden.

Das haben wir live ausprobiert: In der Nachbarwohnung ließen wir das Netgear-Pärchen im 5-GHz-Band mit Volldampf Daten von der Basis in Richtung Client transportieren und wiederholten dann mit den Asus-Mustern den 10-m-Benchmark. Dessen Durchsatz sackte durch den Nachbarverkehr auf die Hälfte ab (133 statt 264 MBit/s). Bei 2,4 GHz zeigte sich sogar ein noch drastischerer Einbruch (9 statt 56 MBit/s), was vermutlich an weiteren Nachbar-WLANs lag.

11ac-Markt

Mit vier Routern gibt es schon jetzt eine gewisse Auswahl. Die wird noch besser, wenn in den nächsten Monaten auch Belkin, Cisco, Edimax und Trendnet ihre angekündigten 11ac-Produkte herausbringen.

An Clients für das neue WLAN herrscht dagegen noch Mangel: Bislang liefert nur der Chiphersteller Broadcom überhaupt Bausteine aus. Qualcomm (Atheros) will im Winter folgen. Intel hat sich auf wiederholte Anfragen nicht geäußert, wann mit 11ac-Modulen für Centrino-Notebooks zu rechnen sei. Gerüchteweise will Asus im Herbst ein Notebook mit 11ac-WLAN anderer Provenienz vorstellen.

Einzelne Hersteller haben zwar schon USB-Adapter angekündigt. Die arbeiten bislang aber nur mit zwei Antennen und erreichen deshalb bestenfalls 867 MBit/s brutto, würden die schnelleren Router also nur teilweise ausreizen können. Deshalb haben wir zum Test jeweils ein zweites Exemplar der Router im Bridge-Modus genommen beziehungsweise bei Buffalo die dafür vorgesehene WLAN-Bridge WLI-H4-D1300.

Neben der WLAN-Performance im 11ac-Betrieb mit optimaler Kanalbreite (80 MHz) testeten wir im Keller des Verlagsgebäudes auch den 11n-Modus mit 3 MIMO-Streams bei 2,4 GHz, dann aber wegen des überlaufenen Spektrums mit praxisgerechtem 20-MHz-Kanal. Das begrenzt zwar die Bruttodatenrate auf 217 MBit/s, verspricht wegen weniger Interferenzen mit Nachbar-WLANs aber besseren Netto-Durchsatz. Zum Vergleich mit der herkömmlichen Technik testeten wir einen guten 11n-Router (Asus RT-N66U) mit passender Bridge (EA-N66) in derselben Situation wie die aktuellen Prüflinge.

Beim Kurztest der Buffalo-Geräte in [2] fiel auf, dass der Nettodurchsatz deutlich kletterte, wenn man mehrere parallele Datenströme übers WLAN schickt. Das probierten wir nun systematisch mit dem Benchmark-Programm iperf aus. Tatsächlich stieg der Summendurchsatz bei allen 11ac-Prüflingen signifikant, beim 11n-System aber kaum.

Ferner haben wir überprüft, wie gut die Router mit einem herkömmlichen 11n-Client harmonieren (Intels Centrino-Modul 6300agn für Notebooks). Kurz gesagt: Er funkte mit den Neulingen ungefähr genauso schnell wie mit einem guten 11n-Router, Kompatibilität ist also gegeben; Nachteile durch gemischten Betrieb sind nicht zu erwarten.

Schließlich wiederholten wir die Messungen mit dem besten 11ac-Router und dem 11n-Vergleichsgerät in einer Wohnung über verschiedene Distanzen (nah und 10 m) bis in die Nachbarwohnung (20 m), um das Verhalten in einer anderen Umgebung zu untersuchen.

Routen und Dreingaben

Bei seiner Basisfunktion patzte keiner der Prüflinge: Die NAT-Performance beim Vermitteln zwischen (W)LAN und Internet war überall hoch genug, um schnelle Internet-Zugänge von Heute und Morgen weiterzuverteilen. ... (ea)

Den vollständigen Artikel finden Sie in c't 19/2012.