Ethernet, WLAN oder Powerline: Vor- und Nachteile der Vernetzung
Heimvernetzung via WLAN, Powerline und Co.
Bild: AVM Die Fotos und Videos vom Smartphone auch am TV-Bildschirm anschauen, die aktuellen Musik-Alben von Adele oder Coldplay, die auf der Festplatte des PCs im Arbeitszimmer lagern, auch auf der HiFi-Anlage im Wohnzimmer hören und, und... Immer mehr Personen denken darüber nach ihre Häuser oder Wohnungen zu vernetzen: In ein Heimnetzwerk können eine Vielzahl unterschiedlicher Geräte integriert werden. Dabei kann jedes vernetzte Endgerät auf die Daten der anderen zugreifen. Doch wer ein Heimnetzwerk installieren will, steht vor der Qual der Wahl: Mit Ethernet-Kabel, WLAN oder dem Stromnetz stehen mindestens drei Möglichkeiten zur Verfügung. teltarif.de beleuchtet die Vor- und Nachteile.
Möglichkeit 1: Verbindung per Ethernet-Kabel
Heimvernetzung via WLAN, Powerline und Co.
Bild: AVM Die älteste Möglichkeit der Vernetzung unterschiedlicher Endgeräte ist die Verbindung per Netzwerkkabel. Noch heute schwören zahlreiche Personen, die beispielsweise mehrere PCs in einer Wohnung an einen DSL-Router anschließen wollen, auf diese technische Lösung. Die Vorteile: Die Verbindungen per Ethernet-Kabel erreichen maximale Geschwindigkeiten. Abhängig von den angebundenen Geräten können bis zu 1 000 MBit/s (1 GB) erreicht werden. Diese hohe Geschwindigkeit im Datentransfer ermöglicht alle Nutzungsszenarien: Selbst ein HD-Video mit 1 080p kann vom PC zum LCD-TV im Wohnzimmer übertragen werden, ohne dass es zu "Ruckelbildern" kommt. Auf dem Weg vom Router zu den Endgeräten gibt es bei der Verbindung durch Netzwerk-Kabel kaum Datenverlust. Außerdem sind die Verbindungen sicher, da es sich um geschlossene Netzwerke handelt, auf die Unbefugte von außen keinen Zugriff haben.
Größter Nachteil ist, dass der Nutzer Kabelstränge und Leitungen durch die gesamte Wohnung ziehen muss. Wer Geräte in mehreren Wohnungen miteinander verbinden möchte, kommt ums Löcher-Bohren nicht herum. In vielen Mietwohnungen, in denen der Vermieter den Bewohnern das Durchbohren von Wänden untersagt hat, scheidet die Möglichkeit des Ethernet-Kabels daher schon aus.
Hinzu kommt, dass zahlreiche Endgeräte heutzutage gar keinen Netzwerkkabel-Anschluss mehr besitzen. Während man an PCs etwa noch eine zusätzliche Netzwerkkarte anschließen kann, lassen sich beispielsweise die meisten Internetradio-Geräte nicht entsprechend aufrüsten. Selbst wenn sich Geräte an ein Ethernet-Kabel anschließen lassen, ist die Installation oft problematisch und kann in Einzelfällen sogar nur von Spezialisten durchgeführt werden.
Möglichkeit 2: Vernetzung über WLAN
Am weitesten verbreitet ist die drahtlose Vernetzung über Wireless-LAN (WLAN). Fast jedes Gerät, das der Nutzer in ein Heimnetzwerk einbauen will, verfügt über einen WLAN-Zugang. Der größte Vorteil dieser Lösung ist, dass für die Datenübertragung keine Kabel benötigt werden. Den bei der Vernetzung per Ethernet-Kabel unvermeidbaren Kabelsalat gibt es bei WLAN-Verbindungen also nicht.
Auch die Einbindung von Endgeräten in ein Netzwerk ist in der Regel ein Kinderspiel. Sind Geräte nach dem DLNA- oder einem kompatiblen Standard eingebundenen, können sie sich im Netzwerk automatisch und eigenständig konfigurieren. Das bedeutet für den Endverbraucher, dass er bei der Einrichtung maximal eine Server-Software installieren und den WLAN-Schlüssel eingeben muss, und schon können alle Geräte den DSL-Router ansprechen.
Allerdings hat die Verbindung via WLAN auch einige Nachteile: Das Tempo hängt vom verwendeten Standard ab, am schnellsten sind derzeit Verbindungen im IEEE 802.11n-Standard mit nominell maximalen 300 MBit/s. Trotz moderner Verschlüsselungsverfahren (etwa WPA2) ist nach wie vor nicht ausgeschlossen, dass sich Hacker von außen in eine WLAN-Verbindung mit einwählen können. Je nach den räumlichen Gegebenheiten ist es zudem möglich, dass die WLAN-Verbindung zu wenig Bandbreite liefert. Schuld daran können etwa Stahlbeton- oder Gipskartonwände oder eine zu große Entfernung zum DSL-Modem sein. Auch einige störende Elektrogeräte wirken sich negativ auf den Datendurchsatz aus. Vor allem in dichter bebauten Gebieten sind die zur Verfügung stehenden Funkkanäle inzwischen mit WLAN-Netzen überbelegt. Das Resultat ist, dass es zu Interferenzen kommt und das eigene WLAN-Netz nur noch ein Bruchteil der maximal möglichen Bandbreite liefert.
Möglichkeit 3: Der Aufbau eines Powerline-Netzwerks
Powerline-Adapter von Trendnet
Bild: Trendnet Wer sich weder für Ethernet, noch für WLAN entscheiden will, kann auch auf die Datenübertragung über vorhandenen Stromleitungen, auch Powerline genannt, zurück greifen. Zu den Vorzügen dieser Technik gehört - ähnlich wie bei WLAN - die einfache Installation. Ein Homeplug-Stecker wird per Ethernet-Kabel mit PC oder Router verbunden, und schon ist die Datenübertragung über das Stromnetz möglich. Die Geschwindigkeiten liegen höher als bei einer WLAN-Verbindung: Theoretisch liefert der Homeplug-AV-Standard bis zu 200 MBit/s. Der neue Standard AV2 ermöglicht sogar Geschwindigkeiten von bis zu 1 GBit/s. Die tatsächlich erreichte Geschwindigkeit ist jedoch abhängig von der Güte der Stromleitung. Ein Homeplug-Netzwerk ist außerdem störanfälliger als eine Ethernet-Verbindung. Der Verbraucher sollte zudem darauf achten, dass die maximale Reichweite rund 200 Meter beträgt. Immerhin sind Powerline-Verbindungen sicherer als WLAN-Netze, denn der Datenstrom endet zumindest laut den Herstellern immer am eigenen Stromzähler. Dennoch sollten sich Kunden mit einem Netzwerkkennwort schützen, denn nicht selten hängen beispielsweise Einliegerwohnungen in einem Wohnhaus am gleichen Stromnetz.
Falls der Datendurchsatz aufgrund von Störeinflüssen zu gering ist, muss der Verbraucher zusätzliche Installationen durchführen: Experten raten beispielsweise dazu, dass jeder Adapter seine eigene Wandsteckdose erhalten und unverdeckt bleiben sollte, denn beim Anschluss der Powerline-Adapter an eine Steckerleiste können andere "Stromfresser" die Leistung negativ beeinflussen. Nicht zu verachten ist auch, dass umgekehrt auch elektrische Geräte wie Radios oder Fernsehgeräte innerhalb der Wohnung durch Powerline gestört werden können, da die Stromkabel quasi zu Sendeantennen werden und den terrestrischen Empfang empfindlich stören können. Je nach Ausstattung liegen die Preise für ein Powerline-Adapter-Starterkit zwischen etwa 50 und 150 Euro - hinzu kommen Kosten für zusätzliche Kabel.
Fazit: Den idealen Weg bei der Vernetzung gibt es nicht
Bei den drei von uns beschriebenen Verbindungsarten bei der Vernetzung gibt es ihn nicht, den idealen Weg: Es ist von individuellen Bedürfnissen und den Arten der zu vernetzenden Endgeräte abhängig, ob sich der Kunde für eine Verbindung mit Ethernet-Kabel, mit WLAN oder für Powerline entscheidet. Für eine einfache Ein-Zimmer-Wohnung ist möglicherweise eine Ethernet-Verbindung die beste Lösung, sofern sich alle Geräte integrieren lassen. In größeren Wohnungen oder Häusern ist dagegen eher eine Verbindung per WLAN oder Powerline vorteilhaft.
Es ist auch möglich Mischformen herzustellen: So könnten zum Beispiel im Wohnzimmer mehrere netzwerkfähige Geräte über Ethernet-Kabel an einem Switch angeschlossen sein, während weitere Geräte im Wohnzimmer auf WLAN zurück greifen und die gesamte obere Etage per Powerline versorgt wird. Experten empfehlen dabei, langsamere Übertragungswege wie WLAN oder Powerline in der Struktur des Netzwerks weiter unten anzusiedeln. Generell gilt: Je mehr Geräte in einem Heimnetzwerk parallel betrieben werden, umso höher sollte die Bandbreite des DSL-Anschlusses sein.
Wie funktioniert WLAN? Wir erklären es!
Die einfachste Form eines WLANs ist das BSS (Basic Service Set). Es ähnelt sehr dem klassischen drahtgebundenen Ethernet LAN (Abbildung 1). Statt eines Ethernet Switches, der Pakete zwischen Teilnehmer A und B durchschaltet, übernimmt beim BSS WLAN ein Access Point diese Aufgabe. Endgeräte verbinden sich per Funk mit dem Access Point, im Gegensatz zur Kabelverbindung, die bei Ethernet verwendet wird. Der Datenaustausch zwischen WLAN Endgeräten erfolgt über den Access Point. Die Adressierung des Zielgerätes basiert auf einer MAC (Medium Access Control) Adresse, die jede WLAN Schnittstelle hat.
Ein WLAN Gerät, das ein IP Paket zu einem anderen WLAN Gerät oder ins Festnetz Internet senden möchte, muss dieses in ein WLAN Paket verpacken und an den Access Point senden. Falls sich das Ziel im Festnetz befindet, erfolgt im Access Point eine Umverpackung von WLAN zu Ethernet. Wenn der Access Point zusätzlich über die IP Routing Funktion verfügt, wird auch der IP Header ausgewertet.
Die zentrale Schaltstelle eines WLAN ist also der Access Point, sowohl hinsichtlich des Datenaustauschs als auch bzgl. der Verwaltung der Zelle. Er legt wichtige WLAN Parameter wie Frequenzband, Funkkanal, Bitrate und Security Einstellungen fest. Als Frequenzband stehen die beiden ISM (Industrial, Scientific and Medical) Bänder 2,4 GHz und 5 GHz zur Verfügung, die beide lizenzfrei genutzt werden können. Im 2,4 GHz Band gibt es 3 (1, 6 und 11) bzw. 4 (1, 5, 9, 13) überlappungsfreie Funkkanäle (Frequenzen) mit je 20 MHz Bandbreite (Abbildung 2). Die 1-6-11 Variante ist dann zu verwenden, wenn sich ältere Geräte im WLAN befinden, die noch nach dem alten 802.11b Standard arbeiten und daher 22 MHz Kanäle benötigen. Im 5 GHz Band sind es 19 überlappungsfreie Kanäle zu je 20 MHz, mit den Kanalnummern 36, 40, 44 usw. Die Lizenzfreiheit und starke Verbreitung von WLANs haben speziell im 2,4 GHz Band dazu geführt, dass in vielen Mehrfamilienhäusern und anderen Bereichen die Kanäle bereits stark überlastet sind.
Zu jedem x-beliebigen Zeitpunkt kann immer nur ein WLAN Gerät (Endgerät oder Access Point) den Funkkanal der Zelle nutzen, um entweder zu senden oder zu empfangen. In genügend großer Entfernung von einer Zelle kann der Kanal jedoch wiederverwendet werden. Oft wird WLAN mit dem drahtgebundenen Ethernet verglichen, wo es in den Anfangszeiten nur ein einziges Koax-Kabel gegeben hat, über das alle angeschlossenen Geräte senden und empfangen mussten. Ein WLAN arbeitet also im halbduplex Modus, sprich alle Geräte müssen sich die Bitrate des Funkkanals teilen. Je mehr Geräte auf einen Funkkanal zugreifen wollen, umso weniger Durchsatz bleibt für jedes einzelne Gerät übrig. Außerdem kann es zu Kollisionen kommen (siehe Mehrfachzugriff), was erfordert, dass bereits gesendete Pakete erneut gesendet werden müssen.
Wenn zwei benachbarte und überlagernde WLAN Zellen den gleichen Funkkanal verwenden, stören sie sich gegenseitig und der erzielbare Datendurchsatz sinkt. Der Funkkanal kann entweder manuell konfiguriert oder auf „automatisch“ gestellt werden. Dann sucht sich jeder Access Point selbst den am wenigsten genutzten Kanal.
Eine WLAN Funkzelle ist der räumliche Bereich, in dem der Austausch von Paketen zwischen Endgeräten und Access Points mit hinreichend guter Qualität möglich ist. Die Reichweite bzw. der Zellradius ist von den örtlichen Gegebenheiten abhängig. Wände, Decken, Fenster etc. bewirken eine Dämpfung des Funksignals und somit eine Verkleinerung des Empfangsbereichs.
Weil WLAN Pakete nicht an einen Draht gebunden sind und sich frei im Raum ausbreiten können, kann jeder, der sich im Empfangsbereich befindet, alles mithören, was andere Geräte senden. Security ist daher, mit Ausnahme von öffentlichen Plätzen, ein Muss. Das betrifft zum einen die Passwort basierende Authentifizierung (nur wer das Passwort kennt kann sich anmelden), zum anderen die Verschlüsselung der Datenpakete. Mit Ausnahme des Headers ist dann der gesamte Inhalt jedes Datenpakets verschlüsselt. Jedes Gerät verwendet einen eigenen, mit dem Access Point ausgehandelten Schlüssel, der auch öfter gewechselt wird. Das derzeit sicherste Verschlüsselungsverfahren ist WPA2 (Wifi Protected Access).
Neuere Features wie WiFi-Direct und Mobiler Hotspot mit Tethering stellen auch ein BSS dar, wobei immer eines der verbunden Geräte die Rolle des Access Points übernehmen muss. Auch die häufig verwendeten Repeater gehören zur BSS Architektur.
Heimvernetzung mit devolo
Powerline: die beste Alternative für Heimvernetzung
Überall dort, wo keine strukturierte Netzverkabelung vorhanden ist, sind Powerline-Adapter eine passende und günstige Alternative für die Vernetzung. Gerade in Gebäuden oder Wohnungen, in denen keine Netzwerkkabel vorgesehen sind oder eine nachträgliche Verkabelung teuer und aufwendig ist, sorgen Powerline-Adapter für eine Vernetzung mit hohen Übertragungsraten.
Gegenüber der reinen Vernetzung per WLAN bietet sich der Vorteil, dass keine Wände oder Stahlbetondecken die Datenübertragung behindern. Zudem können keine benachbarten WLAN-Accesspoints durch die Nutzung gleicher Frequenzbereiche die Funktion des eigenen WLANs beeinträchtigen.
Meistens reichen schon wenige der Poweline-Adapter aus, um das Internetsignal im ganzen Haus/ in der ganzen Wohnung zu verteilen.
