Internet im Garten und zum Ferien-, Gartenhaus

Immer wieder findet sich die Fragestellung in Internet-Foren, wie am besten meinen Garten, mein Gartenhäuschen, ein Ferienhäuschen oder ein anderes kleines außenliegendes Gebäude an mein Heimnetzwerk und das Internet anbinden? Dieser Artikel widmet sich der Beantwortung dieser Fragestellung und erörtert wo die Möglichkeiten, aber auch Herausforderungen, beim Einsatz von WLAN, PowerLine (DLAN), Kupfer-Netzwerkkabel (Cat 5e, Cat6A, Cat7) und Glasfaser liegen.

1. WLAN für eine Verbindung im Außenbereich
   
2. PowerLine (DLAN) für eine Verbindung im Außenbereich
   
3. Kupfer-Netzwerkkabel (Cat 5e, Cat6A, Cat7) für eine Verbindung im Außenbereich
   
4. Glasfaser für eine Verbindung im Außenbereich

WLAN für eine Verbindung im Außenbereich

WLAN hat den Charme das kein Kabel verlegt werden muss. Ferner kann man darüber nicht nur ein Gartenhäuschen anbinden, sondern gleich auch die Terrasse und den Garten selbst mit abdecken. Herausfordernd ist meistens die Signalstärke im Außenbereich. Das Signal von einem Internet-Router, mit WLAN, tief im inneren eines Hauses reicht in der Regel nicht weit in den Außenbereich. Schwierig wird es auch, wenn das anzubindende Gebäude etwas weiter entfernt ist.

Notiz: Dieser Abschnitt soll sich nicht zu sehr mit den allgemeinen Eigenheiten von WLAN beschäftigen, z.B. das die erreichten Datenraten netto immer weit unter den beworbenen Brutto-Datenraten liegen. Damit Sie generell wissen was Sie bei WLAN erwartet, lohnt es sich, z.B. hier auf dieser Website, eine Einführung zu WLAN durchzulesen. Nur soviel, wenn Sie eine wirklich hohe und zuverlässige Leistung benötigen, dann ist eine Kabelverbindung (per Glasfaser) die bessere Wahl.

Die Eingangs geschilderten Probleme lassen sich lösen, indem Sie einen zusätzlichen WLAN-Access-Point installieren. Dieser WLAN-Access-Point sollte am besten außen installiert werden, damit das Signal nicht gleich wieder durch eine Wand gedämpft wird. Logischerweise sollte der Installationsort sich in Richtung des abzudeckenden Bereiches befinden. Falls Sie keine Möglichkeit einer Außeninstallation haben, dann ist eine Position am Fenster zwar nicht optimal, aber immer noch besser als hinter einer dicken Mauer. Diesen WLAN-Access-Point sollten Sie, wenn möglich, per Netzwerkkabel anbinden. Wenn nicht dann bleibt nur der Einsatz eines WLAN-Repeaters, welcher im Prinzip eine Kombination eines WLAN-Clients und eines WLAN-Access-Points darstellt. Da ein WLAN-Repeater die Daten zwischen zwei WLAN-Strecken vermittelt ist die Leistung im Vergleich zu einem WLAN-Access-Point, mit Kabelanbindung, geringer. Auch Schlagworte wie “Dual-Band”, “Cross-Band” haben großen Einfluss auf die Leistung bei einem Receiver. Informieren Sie sich am besten, bevor Sie sich einen WLAN-Repeater zulegen.

Signale auf niedrigeren Frequenzen erfahren eine geringere Dämpfung bei der Signalausbreitung als hohe Frequenzen. Das bedeutet, dass Sie auf den WLAN-Frequenzbereich von 2,4GHz setzen sollten. Wer aber etwas mehr Zeit investieren möchte der kann sich aber durchaus auch den Frequenzbereich für WLAN auf 5GHz anschauen. Grund ist, dass hier ab Frequenzen von 5470MHz (Kanal 100) eine Sendeleistung von bis zu 1000mW erlaubt ist (Quelle [1]). Das ist das zehnfache der erlaubten Sendeleistung als auf 2,4GHz. Die Schwierigkeit ist jetzt aber ein passendes Gerät zu finden und auch nicht jeder WLAN-Client unterstützt die Kanäle gleich/größer 100. Somit ist der 5GHz Frequenzbereich hauptsächlich für WLAN-Brücken mit Richtfunkantennen interessant (siehe letzten Absatz in diesem Abschnitt). Ferner sollten Sie etwas Zeit und Muße mitbringen um sich damit etwas näher zu beschäftigen.

Jedes Objekt auf dem Weg eines Signals zu seinem Empfänger dämpft das Signal und verringert die Abdeckung. In der Theorie kann ein WLAN-Signal durchaus eine Reichweite von 100m oder mehr haben. Das aber nur bei besten Bedingungen und freier Sicht (zwischen dem WLAN-Access-Point und dem WLAN-Gerät am Empfangspunkt). In der Praxis und ohne weitere Mittel bekommen Sie über mehrere zehn Meter eine gute Verbindung.

Geräte im Außenbereich sind oft besonderen Bedingungen ausgesetzt. Besonders hohe und niedrige Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit und verstärkter Eintrag von Staub. „Normale“ Geräte für den inner-häuslichen Einsatz können hier schnell an Ihre Grenzen gelangen, nur unzuverlässig funktionieren oder ganz kaputt gehen. Es gibt aber WLAN-Geräte welche explizit für den Außeneinsatz entwickelt wurden. Setzen Sie im Zweifel ein solches Gerät ein, damit Ihr Außen-WLAN, auch über längere Zeit zuverlässig funktioniert. Achten Sie auch darauf das Sie das Gerät bzw. die WLAN-Antennen nicht exponiert installieren, sondern am besten innerhalb des Blitzschutzbereiches Ihres Hauses. Andernfalls haben Sie ein erhöhtes Risiko von Schäden durch Blitze.

Notiz: Wasser dämpft Funksignale stark, von daher kann es bei Regen oder Nebel zu plötzlichen Störungen kommen. Planen Sie von daher nicht zu knapp und sehen Sie eine Marge in der Empfangssignalstärke vor. Sonst bricht die WLAN-Verbindung bei Regen plötzlich ganz ab. Eine stärkere Dämpfung bei z.B. Regen bedeutet aber eine langsamere Verbindung, da kommen Sie bei WLAN nicht drum herum.

Die beste Leistung und höchste Reichweite erzielen Sie mit dem Einsatz einer WLAN-Bridge (WLAN-Brücke) mit Richtfunkantennen. Durch die Richtwirkung der Antennen wird die Energie des WLAN-Signals zwischen den beiden Endpunkten der Brücke gebündelt, ferner werden Störungen durch z.B. benachbarte WLANs minimiert. Durch die Richtwirkung haben Sie allerdings keine Abdeckung in der Fläche, sprich eine WLAN-Bridge mit Richtfunkantennen eignet sich für die Anbindung eines außenliegenden Gebäudes, aber nicht für das Websurfen beim Sonnen auf dem Rasen.

Tipp: Altgediente Funker kennen den Begriff „Fresnel-Zone“. Dahinter steckt, dass die Ausbreitung der Radiowellen zweier aufeinander gerichteter Funksignale nicht als Strahl sondern mehr als Ellipsoid geschieht. In der Praxis bedeutet das, dass die „freie Sicht“ zur Mitte der Übertragungsstrecke für die beste Übertragung einen bestimmten Radius haben sollte. Andernfalls stören Objekte in diesem Radius das Signal. Auf dem 2,4GHz WLAN-Frequenzband und bei 100m Reichweite, beträgt der Radius ca. 1,8m.

PowerLine (DLAN) für eine Verbindung im Außenbereich

Ob Gartenhäuschen oder abgesetzte Garage, der ein oder andere hat dort eine Steckdose installiert. Der Gedanke liegt also nahe die Stromverbindung auch für die Datenverbindung zu verwenden.

Direkt die Nennung des Schwachpunktes, der Überspannungs- und Blitzschutz. Durch Blitzeinschläge können extrem hohe Ströme und Spannungen auf den Kupferleitern eines Kabels erzeugt werden. Ohne ausreichenden Überspannungsschutz gehen empfindliche elektronische Geräte kaputt. Bei starken Strömen besteht ohne Blitzschutz sogar Brandgefahr.

Mal eben die Details von Überspannungs- und Blitzschutz zu erläutern führt für diesen Artikel zu weit und wird dem Risiko auch nicht gerecht. Von daher einfach die Empfehlung einen Fachmann dafür zu rate zu ziehen.

Eine Anmerkung aber noch, Unwetter und potentielle Schäden sind ein Risiko. Risiken sind statistischer Natur, die meisten trifft es nicht, einige schon. Von daher werden Sie immer Meinungen finden, das es doch kein Problem sei mal eben eine Stromleitung zum Gartenhaus zu verlegen oder eine Datenverbindung per PowerLine darüber zu betreiben. Oder das dem Überspannungsschutz mit einer simplen Überspannungsklemme aus dem Baumarkt genüge getan ist.

Ob Sie diesen Meinungen folge leisten oder nicht sei Ihnen überlassen. Meine ganz konkrete Empfehlung verwenden Sie lieber WLAN, besser noch Glasfaser. Falls es doch PowerLine (DLAN) sein soll, dann konsultieren Sie einen Fachmann.

Notiz: Komponenten für den Überspannungs- und Blitzschutz wirken sich negativ auf die hochfrequenten Signale von PowerLine (DLAN) aus. Als Resultat sind beim Einsatz von PowerLine (DLAN) keine Bestleistungen zu erwarten.

Kupfer-Netzwerkkabel (Cat 5e, Cat6A, Cat7) für eine Verbindung im Außenbereich

Dieser Abschnitt fällt sehr kurz aus, denn natürlich gilt es auch hier den Überspannungs- und Blitzschutz zu beachten. Wie im vorherigen Abschnitt wäre es unseriös jetzt ein paar lockere Sätze zu schreiben und damit den Eindruck von absoluter Sicherheit zu erwecken. Von daher im folgenden nur ein paar Anmerkungen, welche dann relevant sind, wenn ein fachmännischer Überspannungs- und Blitzschutz gewährleistet werden kann.

Bei Verwendung eines Kupfer-Netzwerkkabels gilt es noch zusätzlich den Potentialausgleich zu beachten, sonst fließen Querströme die die Übertragung stören können. Ferner kann ein starker Überspannungs- und Blitzschutz das Ethernet-Signal so verzerren, das eine Verbindung mit 1000Mbit/s (1000Base-T) nicht funktioniert. 100Mbit/s (100Base-Tx) sollte aber in der Regel, trotz Überspannungs- und Blitzschutz, funktionieren. Die maximale Länge einer Ethernet-Verbindung für 100Mbit/s per 100Base-Tx ist 100m. Sie müssen davon natürlich noch die Kabelstrecken von den Anschlussdosen zu den Geräten an beiden Enden abziehen.

Tipp: Sollte die Übertragung mit 1000Mbit/s nicht oder nur schlecht funktionieren und Sie wollen es mit 100Mbit/s versuchen, dann sollten Sie diese Datenrate per Einstellung in den Geräten zu beiden Enden der Verbindung erzwingen.

Glasfaser für eine Verbindung im Außenbereich

Glasfaser-Technologie hat für viele den Nimbus teurer Hochtechnologie. Doch das ist die Technologie schon längst nicht mehr. Die Glasfaser ist inzwischen von jedermann einsetzbar und erschwinglich.

Am günstigsten und für den Hausgebrauch ausreichend ist die „multi-mode“ Glasfaser. Das Übertragungsspektrum ist nicht auf einen scharfen Wellenlängenbereich des Lichts begrenzt, von daher der Name „multi-mode“. Das Licht wird bei einer Übertragung mittels „multi-mode“ weiter gestreut und durch die Übertragung im Wellenlängenbereich um die 850nm etwas stärker gedämpft, als im Vergleich zu einer „single-mode“ Glasfaser. Das begrenzt die erreichbare Reichweite auf 500m. Eine solche Reichweite, sollte allerdings eigentlich für jedes Grundstück reichen.

Die Glasfaser als solches ist für verschiedene Längen mit Stecker vorkonfektioniert erhältlich. Am gebräuchlichsten ist die LC-Steckerform. Als Steckverbinder für die Stecker werden in der Regel SFP-Module verwendet. SFP-Module stellen die Verbindungsglieder zwischen der Glasfaser und einem Ethernet-Switch oder Media-Konverter dar. Die kleinen Kästchen sind von Ihrer Bauform und Schnittstelle her normiert und passen in die entsprechenden Slots von Switches/Media-Konvertern, welche SFP-Module unterstützen. Die Ethernet Technologie für die Übertragung von 1000Mbit/s per multi-mode Glasfaser nennt sich „1000Base-SX“. Diesen Begriff zu kennen hilft bei der Wahl des korrekten SFP-Moduls. Achten Sie noch bei den SFP-Modulen, auf den zum LC-Stecker passenden LC-Steckverbinder.

Netzwerk-Geräte aus dem Heimbereich bieten in der Regel nur RJ45-Steckverbindungen für Verbindungen per Kupferkabel. Sprich Sie müssen das Lichtsignal an beiden Enden in ein elektrisches Signal wandeln. Sie haben hier zwei Alternativen. Sie können einen Ethernet-Switch einsetzen, welcher einen Slot für ein SFP-Modul anbietet. Damit haben Sie gleich auch eine Reihe von RJ45-Buchsen für den Anschluss mehrerer Netzwerkgeräte. Oder Sie verwenden einen Media-Konverter welcher das Lichtsignal auf genau eine RJ45-Buchse umsetzt. Letzterer Ansatz ist günstiger, bietet aber halt nur die Möglichkeit ein Gerät anzuschließen.

Hier noch einmal die benötigten Komponenten als Liste. Die Kosten betragen ca. 200 bis 300 Euro, je nach Kabellänge und Ihrer Produktwahl im einzelnen.

• Ein multi-mode Glasfaser-Kabel mit wenigstens zwei Glasfasern in der von Ihnen benötigten Länge. Am einfachsten ist ein Kabel mit vorkonfektionierten LC-Steckern. Zwei Glasfasern da eine Glasfaser Daten nur in eine Richtung überträgt.
• Zwei SFP-Module vom Typ „1000Base-SX“ mit LC-Steckverbindern.
• Zwei Ethernet-Switches oder Media-Konverter mit SFP-Slot Unterstützung.

In den vorherigen Abschnitten wurde auf den Überspannungsschutz und Blitzschutz als großes Problem hingewiesen. Bei einer Glasfaser müssen Sie sich darum und auch um den Potentialausgleich zwischen zwei Gebäuden keine Gedanken machen. Die Übertragung des Signals erfolgt ja per Licht und nicht per elektrischem Signal. Ansonsten hat die Glasfaser alle Vorteile einer kabelbasierten Verbindung. Die Datenverbindung ist bi-direktional und es können zuverlässig und gleichbleibend Daten mit ca. 90% der Brutto-Datenrate übertragen werden. Das sind bei „1000Base-SX“, ca. 900Mbit/s. Zum Vergleich: Bei WLAN ist es nicht unüblich das von z.B. beworbenen 2300Mbit/s eines Gerätes in der Praxis netto nur eine zweistellige Mbit/s Zahl übrig bleibt und das uni-direktional.

Tipp: Achten Sie bei der Verlegung der Glasfaser darauf keine scharfen Biegungen zu erzeugen. Nicht nur das eine Glasfaser im Extremfall brechen kann, zu scharfe Biegungen haben auch negativen Einfluss auf die Reflexion des Lichts innerhalb der Glasfasern. Mit Radien von ca. 15cm oder größer sind Sie auf der sicheren Seite. Es gibt aber auch Glasfaserkabel welche extrem kleine Biegeradien unterstützen, z.B. um die 1cm. Wenn Sie es in Ihrem Fall genau wissen wollen oder müssen, dann finden Sie die Angaben über den Biegeradius im, zu Ihrem Kabel zugehörigen, Datenblatt. Schmutz auf den Steckverbindern ist naturgemäß der Lichtübertragung abträglich. Somit sollte man auch hier sorgfältig vorgehen und z.B. die Schutzkappen auf den Steckern, SFP-Modulen nur im Augenblick der Herstellung der Steckverbindung entfernen. Am besten auch nur mit sauberen Händen agieren.

Fazit: Meines erachtens ist eine Glasfaserverbindung das Mittel der Wahl wenn es darum geht ein außenliegendes Gebäude an Ihr Heimnetzwerk und das Internet anzuschließen. Beste Leistung zu akzeptablen Kosten. Ist das Verlegen eines Kabels nicht möglich, dann kann man es durchaus mit WLAN probieren. Probieren da die Verbindung aufgrund der Eigenarten von WLAN eventuell nicht zu Ihrer Zufriedenheit ausfällt. Durch ein mehr an Wissen können Sie viele evtl. auftretende Probleme selbst Lösen. Sie müssen sich dann aber etwas mit WLAN beschäftigen. Sind Sie selbst Fachmann oder verfügen über Zugang zu fachmännischem Wissen bezüglich Blitz-/Überspannungsschutz, dann können Sie auch über PowerLine (DLAN) oder ein Kupfer-Netzwerkkabel nachdenken.

ich wünsche Ihnen eine schöne Zeit im Garten,

Matthias (15.04.2019)

Quellen:

• [1] https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/Allgemeinzuteilungen/2010_07_WLAN_5GHz_pdf