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IRT-WLAN-Messverfahren

21. 11. 2007
Tobias Gieseke, Hermann Lipfert, Taras Sajuk, Arno Kral
Tom's Networking Guide

WLAN-Messverfahren am IRT

WLAN-Router im Test

Mit markigen Marketing-Parolen machen sich viele WLAN-Hersteller an den Käuferfang, versprechen 300 oder gar 400 Mbit/s. Unser Messverfahren bringt diese Zahlen auf den Boden der Realität zurück und zeigt die wahren Durchsatzraten.
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Messverfahren für WLAN-Router am IRT

Das Institut für Rundfunktechnik (IRT) mit Sitz in München-Freimann untersucht im enger Zusammenarbeit mit dem Tom?s Networking Guide Deutschland aktuelle Draft-N-Wireless-LAN Access-Points mit integriertem Internet-Router ? kurz:WLAN-Router hinsichtlich Reichweite, Datendurchsatz und Dienstgüte (QoS). Der Test der Geräte erfolgt in einer typischen Büroumgebung. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf zwei Aspekten:

  • Datendurchsatz und
  • Reichweite.
  • Das Institut für Rundfunktechnik testet mit modernster, professioneller Messtechnik die WLAN-Geräte der neuesten Generation.

    Das IRT testet anhand von Durchsatzmessungen, sowie mit Digitalvideo und VoIP die Leistungsfähigkeit des Standards IEEE 802.11n (Draft) und vergleicht verschiedene Ausführungen miteinander.

    Die Messwerte werden analysiert und ihr Zustandekommen technisch erklärt. Als Nebenprodukt dieser Messungen kann eine Aussage über die Tauglichkeit der WLAN-Router in der SOHO-Umgebung (Small Office, Home Office) getroffen werden. Dies ist im Rahmen von Triple-Play und DSL für die drahtlose Versorgung eines Hauses von großem Interesse.

    Einleitung

    Der WLAN-Standard IEEE 802.11 ist schon lange das maßgebende Verfahren für drahtlose Datenübertragung bei PCs und Notebooks sowie bei kleineren Netzwerkgeräten, die per in der Regel via Universal-Plug-and-Play (UPnP) über eine WLAN-Anbindung verfügen. Die Standards IEEE 802.11b und IEEE802.11g haben sich in den letzten Jahren bei allen Herstellern durchgesetzt und sind heute praktisch in jedem Notebook integriert.

    WLAN-Netzwerkkarten für PCs sind für wenig Geld zu haben und selbst Spielekonsolen können über diesen WLAN-Standard untereinander kommunizieren.

    Die Datenübertragung erfolgt im 2,4-GHz-ISM-Band, die Datenrate beträgt für 802.11g 54 Mbit/s und für 802.11b 11 Mbit/s. Wie später beschrieben, erreichen reale Datenübertragungen diese Datenrate in der Praxis aber nicht. Jedoch war bis jetzt die Datenrate und auch die Reichweite des Netzwerkes für die drahtlose Internetverteilung im Heim und auch für kleine Firmennetzwerke SOHO (Small Office, Home Office) immer ausreichend dimensioniert. Mit der zunehmenden "Technisierung" der Haushalte, bei der Download-Geschwindigkeiten von 16Mbit/s keine Seltenheit mehr sind, und weil Triple-Play, also die Anbindung von Internet, IPTV und VoIP über die gleiche Leitung, hohe Ansprüche an das hausinterne Netzwerk stellt, liegt die Notwendigkeit von höheren Datenraten auf der Hand.

    Darum wurde Anfang 2006 der Grundstein für einen neuen WLAN-Standard gelegt.

    IEEE 802.11n (kurz 11n) verspricht Datenraten von bis zu 600 Mbit/s und Reichweiten, die bis zu sechsmal größer ausfallen sollen als bei 11g. Wie diese Werte technisch zu Stande kommen, ist im blauen Bericht Nr.197 des IRT von Herman Lipfert festgehalten. Die Diskussionen über die endgültige Festsetzung des Standards soll hier nicht weiter erläutert werden. Es ist nur festzuhalten, dass viele Hersteller bereits Endgeräte anbieten, obwohl der Standard noch gar nicht verabschiedet ist. Die hier untersuchten WLAN-Geräte basieren also auf einen Vorschlag des Standards und werden deshalb mit Draft N bezeichnet. Diese Draft-N-Geräte sind nicht zu verwechseln mit Pre-N-Geräten, welche lediglich den WLAN-11g-Standard um einige proprietäre Neuerungen, im Wesentlichen um Kanalverdoppelung (Channel Bonding) und die Multiple-In-Multiple-Out-Technik (MIMO) ergänzten.

    Notwendigkeit der Messung

    Wie in der Einleitung beschrieben, sind die von den Herstellern angepriesenen Datenraten nicht realistisch. Dies Die weit verbreitete Fehleinschätzung der Nutzdatenrate liegt hauptsächlich daran, dass die idealen Übertragungsbedingungen nicht immer zu erreichen sind und die Datenrate schon bei kleinsten Störungen der Umgebung merklich absinkt. Dies beweisen mehrere Messungen am IRT sowie andere Tests. Beispielsweise liegt die, am IRT gemessene, maximale Datenrate eines nominell 54 Mbit/s transmittierenden 11g-Routers bei ca. 30 Mbit/s. Die Reichweiten entsprechen ebenfalls nicht immer dem, was die Hersteller in ihrer Werbung versprechen.

    Allgemein ist bekannt, dass auf den Verpackungen und in Datenblättern die so genannte Linkrate angegeben ist, also die Datenrate mit der der Router Bits sendet. Da nun aber nicht jedes Bit ein Nutzbit ist und der Datenstrom darüber hinaus Protokoll- und Fehlerschutzdaten enthält, reduziert sich hierdurch die Nutzdatenrate um 10 bis 20 Prozent, je nach gesendetem Protokoll und aktuell vorliegender Fehlerkorrektur (FEC). Hinzu kommen diverse Pausen im Sendestrom, welche für die Koordination der Clients erforderlich sind.

    Um nun eine realistische Aussage über die wahre Leistung, also den Durchsatz reiner Nutzdaten, der neuen Draft-N-WLAN-Router (oder AccessPoints) zu bekommen, führt das werden am IRT Messungen in einer typischen Betriebsumgebung durchgeführt. Diese Messungen Sie zeigen zum einen, welche Datenraten nun in der Praxis möglich sind, und zum anderen belegen sie, wie gut der neue Draft-N-Standard umgesetzt wurde. Des Weiteren lassen sich werden oft Unzulänglichkeiten festgestellten, die meist häufig darauf beruhen, dass es noch keinen einheitlichen Standard gibt (die Ratifizierung für IEEE802.11n wird Mitte 2009 erwartet) und jeder Hersteller "seinen Draft" anders ausführt.

    Um es klar zu formulieren: Das IRT misst Draft-N-WLAN-Router mit einem einheitlichen Messverfahren und vergleicht später die Einzeltests miteinander in einem gesamten Bericht.

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