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Roaming unter WLAN

Die Benutzung von mobilen Geräten wie Tablets oder Smartphones ist schon alltäglich, auch im eigenen Heim. Hierfür wird im Heimnetzwerk überwiegend die WLAN Technologie genutzt. Je nach baulicher Struktur kann ein WLAN Access Point jedoch nicht die gesamte Fläche in ausreichender Signalqualität abdecken. Gerade wenn eine performante Anbindung über Stockwerke hinweg gewünscht ist, gibt es oft Probleme durch die hohe Signaldämpfung einer Stahlarmierung der Betondecke. Als Lösung werden dann weitere WLAN Access Points oder WLAN Repeater eingesetzt, welche die Signalqualität auch in entferntere Winkel oder über Stockwerke hinweg verbessern. Jedes dieser Geräte spannt dann eine eigene Funkzelle auf. Als Endbenutzer möchte man idealerweise gar nicht merken, wenn man sich von einer Funkzelle in die nächste bewegt. Das Endgerät soll automatisch von einer Funkzelle in die nächste wechseln, die Anwendungen laufen störungsfrei und eine ende zu ende Verbindung bleibt bestehen. Diese Fähigkeit eines Netzwerkes wird im Mobilfunkjargon “Roaming” genannt. Die eigentliche Funktion des Wechsels von einer zur nächsten Funkzelle “Handover”.

Folgendes Bild verdeutlicht den Zusammenhang. In diesem Beispiel ist auf jedem Stockwerk eine eigene WLAN Funkzelle eingerichtet.

Bild: Haus Querschnitt WLAN Roaming
Bild: Haus Querschnitt WLAN Roaming

In diesem Artikel finden Sie weiterführende Informationen über zwei Ansätze wie Roaming mit WLAN realisiert wird.

Einfaches Roaming unter WLAN

Um mit für den Heimgebrauch üblichen Geräten Roaming zu ermöglichen müssen folgende Voraussetzungen geschaffen werden.

  1. Alle WLAN Funkzellen müssen sich überlappen. Besteht eine Abdeckungslücke, dann muss zwangsläufig die Verbindung abbrechen und Roaming ist nicht möglich. Siehe die Überlappenden Flächen in der Beispielgrafik.

  2. Zueinander benachbarte WLAN Funkzellen werden auf sich untereinander nicht störende Frequenzkanälen betrieben (z.b. Kanäle 1, 5 und 9 im 2,4Ghz Band für 3 benachbarte Funkzellen bei 20Mhz Bandbreite pro Funkzelle )

  3. Alle WLAN Funkzellen müssen den gleichen Netzwerk Namen (SSID) zugewiesen bekommen haben.

  4. Alle WLAN Funkzellen benutzen das gleiche Passwort für die Verschlüsselung.

  5. Alle WLAN Funkzellen werden im gleichen IP Adressbereich betrieben.

Sind diese Voraussetzungen gegeben ist es dann am Endgerät die beste Funkzelle zu erkennen und bei Erreichen bestimmter Kriterien, wie ein zu schwaches Funksignal, auf eine andere mit besserem Funksignal zu wechseln. Bei einem Wechsel wird die Verbindung zu der bisherigen Funkzelle abgebaut und dann zu der neuen Funkzelle wieder aufgebaut. Als Resultat kommt eine Unterbrechung der Verbindung zustande.

Wie erwähnt steuert das Endgerät den Handover (Mobile Controlled Handover; MCHO). Dies bedeutet das sich ein Handover zwischen Endgeräten deutlich unterscheiden kann. Manche bleiben mit einer WLAN Funkzelle verbunden, auch wenn das Funksignal schon sehr schwach ist und ein deutlich besseres Signal von einer anderen Funkzelle vorhanden wäre. Der Wechsel kommt dann erst bei Abbruch der alten Verbindung zustande. Andere Geräte und Software Treiber erlauben eine Konfiguration über den Schwellwert der Signalstärke, welche für einen Wechsel unterschritten sein muss. Auch kann sich die Zeitdauer eines Handover und resultierender Unterbrechung von Endgerät zu Endgerät stark unterscheiden.

Tipp: Manche Endgeräte erlaube eine Vorkonfiguration der zu benutzenden WLAN Frequenzkanäle. Solch eine Vorkonfiguration ermöglicht es einem Endgerät eine neue Funkzelle schneller zu finden.

Tipp: Manche WLAN Access Points bieten die Möglichkeit an unterschiedliche Netzwerknamen (SSID) für das 2,4Ghz und das 5Ghz Frequenzband zu vergeben und betreiben auch beide Bänder parallel (z.B. AVM Fritz!Box 7390). Das ermöglicht es ein WLAN Netzwerk im 2,4Ghz Band für Roaming zu betreiben (gleicher Netzwerkname in allen WLAN Access Points). Für das 5Ghz Frequenzband jedoch wird in jedem WLAN Access Point ein eigener Netzwerkname vergeben. Damit würden sich für das obige Beispiel mit 3 Funkzellen 4 Netzwerknamen ergeben, 1 gemeinsames Netzwerk im 2,4Ghz Frequenzband und 3 separate Netzwerke im 5Ghz Frequenzband. Mit Endgeräten die Roaming nicht oder nur unzureichend unterstützen oder um den schnellsten WLAN Standard IEEE802.11ac optimal zu nutzen, kann man nun manuell das für sich beste WLANs im 5Ghz Frequenzband auswählen.

Notiz: Mit dem 802.11f Standard (Wireless Distribution System) wurde schon 2003 Roaming zwischen WLAN Funkzellen definiert. Dieser Standard setzte sich jedoch nicht in der Praxis durch und namenhafte Hersteller haben inzwischen entsprechende Funktionen in ihren Geräten wieder entfernt.

Roaming mit Mesh-WLAN

Das einfache reine WLAN-Roaming funktioniert in der Praxis mehr schlecht als recht. Manche WLAN Clients verbleiben bis zum bitteren Ende in einer WLAN Funkzelle, auch wenn schon längst eine bessere in ihrem Empfangsbereich liegt. Falls es zu einem Handover kommt, dann sind Unterbrechungen im niedrigen einstelligen Sekundenbereich bemerkbar.

Das Konzept Mesh-WLAN verspricht hier Besserung, denn damit werden auch die WLAN Access Points und Repeater aktiv und unterstützen die WLAN Clients beim Roaming. Sorge tragen dafür eine Reihe von WLAN Standards, sowie Möglichkeiten schon existierende WLAN Funktionen dafür zu verwenden.

Wie gut Roaming mit einem Mesh-WLAN funktioniert hängt am Ende davon ab wie weit die eben erwähnten Standards von einem bestimmten Hersteller implementiert und unterstützt werden. Dazu kommt noch, dass auch die WLAN Clients die erwähnten WLAN Standards unterstützen sollten.

Leider werden detailliertere technische Informationen hierzu aber nur spärlich preisgegeben. Ein positives Beispiel ist Apple, welches im Web entsprechende Informationen eingestellt hat. Annehmend das aber nicht alle Mesh-WLAN Hersteller und alle WLAN Clients die Roaming Standards teils oder zur gänze unterstützen, kann es weiterhin beim Roaming haken und unterbrechungen geben. Wenn Sie auf gutes WLAN Roaming wert legen, dann müssen Sie sich auf Tests oder die Werbung verlassen. Als letztes Mittel bleibt noch ein bestimmte Mesh-WLAN System schlich selbst auszuprobieren, mit entsprechendem Risiko.