Datenübertragungen
Vorwort
Ich versuche die Erklärungen möglichst einfach zu halten und daher kann es dazu kommen, dass manche Angaben nicht 100%ig IT-technisch korrekt sind. Da es in diesem Artikel aber um eine Orientierungshilfe für primär Privatkunden ohne großen technischen Hintergrund geht, ist dies bitte nachzusehen.
Die Arten der Datenverbindungen bei IT-Geräten
Beispielhafter Netzwerkplan für ein Einfamilienhaus. Alle Geräte sind direkt oder indirekt mit dem Internet-Router verbunden. Durchgezogene Linien sind Netzwerkkabel, als strichliert sind genutzte Stromleitung eingezeichnet und mit dem WLAN-Symbol sind Funkverbindungen gekennzeichnet, diese jeweils farbig mit dem Gegenpol. Grüne Geräte – Internetrouter, orange Geräte – Standgeräte, Violett – Zusatzgeräte, Rot – PowerLAN-Geräte, Blau – mobile Geräte. Da kein WLAN durch den Zählerkasten dringt, wurde eine P-LAN-Variante im ersten Stock für Mobilgeräte für den Vorhof gewählt. (Original-Plan für die Netzwerkumsetzung eines unserer Kunden). Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Bildanzeige.
Es gibt drei Hauptvarianten, die nennenswert sind:
- LAN: Direktkabelverbindung mit „Patchkabel“
Vorteil: Sehr stabil, hoher Datendurchsatz
Nachteil: Es muss das Kabel möglichst durchgängig gelegt werden - WLAN: Funkverbindung nach dem Standard IEEE802.11
Vorteil: Kommt ohne Kabel aus und kann gute Datenübertragungsraten besitzen
Nachteil: Verbindungsqualität hängt von vielen Umgebungsfaktoren ab (sind zwischen Sender und Empfänger Störquellen vorhanden wie bspw. Zählerkästen, viele Stromleitungen in der Wand usw.?) - PowerLine: Verbindung über Stromleitung
Vorteil: Mit anderen Verbindungsarten schwer erreichbare Stellen sind damit abdeckbar
Nachteil: Benötigt eine Steckdose und die Adapter müssen im gleichen Stromkreis sein, bzw. an der gleichen Phase hängen
Grundsätzlich lassen sich alle drei Optionen miteinander kombinieren, sofern die entsprechende Hardware, also die Schnittstellengeräte vorhanden sind.
Überlegungen zum kabelgebundenen LAN
Eine direkte LAN-Verbindung macht Sinn, wenn Du verschiedene „stehende“ Geräte mit einem Netzwerkverteiler, Router oder Modem verbinden möchten. Dazu wird ein Netzwerkkabel (CAT5, CAT6) zwischen beiden Geräten gelegt. Beide Geräte müssen dazu eine Ethernet-Schnittstelle besitzen (eine Buche für das LAN-, bzw. Patch-Kabel).
Die maximale Länge eines Netzwerkkabels sind etwa 100 Meter (dies entspricht etwa 90 Meter CAT5/CAT6-Kabel, 2 Stück 5-Meter-Patchkabel sowie zwei Netzwerkdosen).
Der große Vorteil dieser Lösung: Sie ist extrem stabil. Es gibt kaum Interferenzen und viele Geräte bieten diese Schnittstelle an. Außerdem ist diese Lösung sehr schnell unterwegs, da es kaum zu Datenverlust kommt. Die Kosten für ein solches Kabel befindet sich im niedrigen Euro-Bereich.
Ein Nachteil kann es sein, dass das Kabel natürlich gelegt werden muss. Ein Netzwerkkabel durch die Wohnung oder das Haus zu verlegen kann Nerven kosten und ist oft in Mietwohnungen auch nicht umsetzbar.
Verbindungsgeschwindigkeiten:
- LAN 10 (10BASE2), CAT3: 10Mbit/s
- LAN 100 (100BASE), CAT5: 100Mbit/s
- LAN 1000 (1000BASE), CAT5e: 1.000Mbit/s
Beispiel:
- Du hast Deinen Internet-Router nahe der Computerecke stehen und ein Stand-Gerät, welches sich direkt daneben befindet.
Eine Direktkabelverbindung macht Sinn da die Distanz kurz, die Kosten niedrig und die Geschwindigkeit und Stabilität hoch sind. - Dein Internet-Router steht im Erdgeschoß und Dein Multimedia-TV-Gerät steht im ersten Stock.
Hier ist abzuwägen: Ist in der Wohnung, bzw. im Haus ein Kabelkanal vorhanden, den Du für die Verlegung des Kabels nutzen kannst?
Falls nicht: Wie legst Du das Kabel?
Hier wäre möglicherweise eine WLAN- oder PowerLine-Verbindung sinnvoller.
Überlegungen zum kabellosen WLAN
Heutige Internet-Router besitzen in der Regel bereits eine eingebaute WLAN-Schnittstelle. Das heißt dass Dein Router oder Modem ein Funk-Netzwerk bereitstellt, welches einen speziellen Namen (eine „SSID“) besitzt. Mit dem meist an der Unterseite des Geräts hinterlegten Kennwort kannst Du dann mit praktisch unbegrenzt vielen Geräten direkt auf den Router zugreifen. Viele Router besitzen außerdem eine „WPS“-Taste: damit lassen sich Geräte ohne Eingabe von Kennwörtern koppeln.
Die Reichweite von WLAN-Netzen hängt stark von der Umgebung ab: Wieviele Objekte stehen zwischen dem Router und dem Nutz- oder Empfangsgerät? Gibt es starke Stromquellen, die auf dem direkten Sendeweg stehen (beispielsweise ein Stromkasten)?
Vorteile von WLAN sind die einfache Kopplung mehrerer Geräte und dass Du keine direkte Leitung legen musst. Außerdem gibt es (sofern Du die Hardware dafür bereits besitzt) keine anfallenden Kosten. Stand-PCs lassen sich für wenige Euros mit einem USB-WLAN-Stick funkfähig machen. Es gibt auch PCIe-Steckkarten für den internen Einbau, wenn Du keinen USB-Anschluss „opfern“ willst.
Nachteile sind die teilweise stark eingeschränkte Reichweite und Signalqualität durch „im Weg stehende“ Objekte, was die Reichweite oft auf wenige Meter einschränkt. Auch können andere WLAN-Netze Ihr Netz stören, dies kann besonders in Mehrparteien-Wohnungen und Hochhäusern passieren.
Als optionales Zubehör gibt es WLAN-Repeater die ein WLAN-Signal aufnehmen und wieder neu weiterleiten. Damit kannst Du dann sozusagen „um die Ecke funken“. Je mehr solche Zwischenadapter Du nutzt, desto anfälliger wird natürlich auch die Verbindung gegenüber Störungen von einzelnen Geräten. Bricht zwischen den Repeatern ein Signal ab, funktioniert die Verbindung nicht mehr.
Verbindungsgeschwindigkeiten:
- WLAN IEEE802.11 (klassisch): etwa 2 Mbit/s
- WLAN IEEE802.11b: etwa 11Mbit/s
- WLAN IEEE802.11g: etwa 54Mbit/s
- WLAN IEEE802.11a: etwa 54Mbit/s
- WLAN IEEE802.11h: etwa 54Mbit/s
- WLAN IEEE802.11j: etwa 54Mbit/s
- WLAN IEEE802.11n: etwa 600Mbit/s
Gängige Funknetzwerk-Typen: Vor- und Nachteile
Aktuell werden meist entweder IEEE802.11g (G-Netz) oder das IEEE802.11n (N-Netz) benutzt. Viele Geräte haben den Zusatz „b/g/n“ was so viel heißt wie: „Ich kann das B-, G- und N-Netze nutzen“ (oder herstellen).
Grundsätzlich ist das N-Netz wesentlich schneller als das G-Netz, allerdings kommt das G-Netz „leichter“ durch Wände und Objekte hindurch, was die Reichweite dramatisch erhöht. Das N-Netz mag zwar schneller sein, aber wenn die Signalstärke oder die -qualität nicht passt, bricht die Geschindigkeit häufig unter das G-Netz herunter.
Technischer Hintergrund (stark vereinfacht): Das g-Netz verwendet ein flacheres Signal und kommt damit leichter durch Objekte. Das n-Netz ist hochwellig und „steckt“ daher länger in einer Wand.
Mein Tipp: Nutze nach Möglichkeit das G-Netz, sofern Sie die WLAN-Verbindung nicht im gleichen Raum genutzt wird!
Beispiel:
- Dein Internet-Router steht im Nebenzimmer und Du nutzt ein Notebook oder Smartphone um Deine E-Mails zu empfangen und im Internet zu surfen.
Solange die Signalstärke gut ist, kannst Du ohne weitere Kosten direkt die Internetverbindung im Haus nutzen.
Möglicherweise funktioniert hier das N-Netz sehr gut! Falls nicht, weiche auf das G-Netz aus. - Dein Internet-Router steht im Keller und möchtest mit dem Notebook im ersten Stock im Internet surfen.
Es könnte das Problem auftreten, dass entweder kein Signal reinkommt oder das Internet nur quälend langsam ist.
Nutze zur Sicherheit das G-Netz. Es ist unwahrscheinlich, dass das N-Netz eine stabile Verbindung zustande bringt. - Dein Internet-Router steht im Eingangsbereich und Du nutzen einen Stand-PC mit USB-WLAN-Stick um eine Verbindung aufzubauen. Zwischen den beiden Geräten befindet sich ein Kühlschrank auf der einen Raumseite, ein Verteilerkasten auf der Anderen.
Vermutlich wird kein Signal reinkommen oder wenn, dann ein nur sehr Abgeschwächtes.
Das N-Netz wird hier überhaupt nicht funktionieren, mit etwas Glück aber das G-Netz.
Überlegungen zum PowerLine: Verbindung über Stromkabel (bzw. -leitung)
PowerLine sind meist die Retter in der Not, wenn es weder sinnvoll wäre ein Direktkabel zu ziehen (oder dies schlicht nicht umsetzbar ist), noch wenn ein Funksignal ordentlich gesendet werden könnte. Letzteres könnte ein Zählerkasten oder „massive“ Geräte im Funkweg sein. Diese „Notlösung“ hat ihren Preis und liegt bei normalen PowerLine-Adaptern preislich von 50 bis mehrere 100 Euros, je nach Ausstattung und Qualität.
Die Funktionsweise läuft hier vereinfacht wie folgt: In einem „Starterset“ befinden sich zwei Adpater, die normalerweise bereits gepaart sind. Du steckst einen Adapter in der Nähe des Internet-Routers an und verbindest den Adapter mittels einem Patch-, bzw. Netzwerkkabel direkt mit dem Router. Den zweiten Adapter steckst Du dort an, wo Du Internet benötigst. Es gibt P-LAN-Adapter mit LAN-Anschlüssen und WLAN-Antennen und – natürlich – auch kombiniert.
Ein klarer Vorteil ist die Nutzung bereits vorhandener Leitungen im Haushalt und daher ist auch kein Umbau oder eine Berücksichtigung von Störquellen nötig. Es kann allerdings zu Problemen kommen, wenn Dein Signal durch einen Zählerkasten muss.
Der Preis ist ein offensichtlicher Nachteil. Aber auch die bauliche Gegebenheit muss berücksichtigt werden (gleicher Stromkreis, keine Verteiler, …). Außerdem sollte ein P-LAN-Adapter nie auf einer Verteiler-Steckerleiste angebracht werden, sondern immer direkt an einer Steckdose. Es gibt allerdings P-LAN-Geräte, die ein „Durchläufer“ sind, die also einen 220/230V-Stecker besitzen, aber auch eine 220/230V-Buchse eingebaut haben. Damit ist der Steckdosenplatz nicht komplett verloren.
Da Du neben dem Router noch zwei weitere Geräte für den Verbindungsaufbau nutzt hast Du daher etwas mehr Stromkosten und bei Blitzschlag sind diese Adapter ebenfalls recht gefährdet. Durch die permanente Belastung durch Stromschwankungen im Netz besteht auch ein erhöhtes Ausfallrisiko. Rechne daher damit, alle 2-6 Jahren diese Komponenten tauschen zu müssen. Natürlich könnten diese bedeutend länger halten, aber man weiß ja nie!
Verbindungsgeschwindigkeiten:
- Die Geschwindigkeiten variieren je nach Hersteller zwischen 200 und 800 Mbit/s. Die Qualität der verbauten Stromleitungen kann das Signal massiv auf teils 10 Mbit/s herunterdrücken.
Beispiel:
- Du willst im Erdgeschoß die Internetverbindung nutzen. Im Keller befindet sich Ihr Internet-Router und die Kellerdecke wurde mit Stahlbeton gebaut. WLAN-Signale kommen kaum durch die Kellerdecke, ein Kabelkanal für ein Netzwerkkabel existiert nicht. Hier bietet es sich an den Hauptadapter im Keller neben dem Router anzuschließen und im Erdgeschoß nahe dem zu nutzenden Gerät den Client-Adpater. Optional gibt es die Client-Adapter mit WLAN oder LAN (oder Beidem) und verbinde Dein Gerät mit dem Client-Adpater.
- Im Keller steht Dein Internet-Router und im ersten Stock benötigst Du eine Internetverbindung. Du besitzt zwei Zählerkästen: Einen für Keller und Erdgeschoß, den Anderen für den ersten Stock. Wenn Du hier im Keller den Server-Adapter an den Router und im ersten Stock den Client-Adapter anschließt wird die Verbindung nicht oder nur sehr anfällig funktionieren. Grund ist, dass Du zum Ersten durch eine massive Störquelle die Daten sendest (Zählerkasten), zum Zweiten in verschiedenen Stromkreisen unterwegs bist. Sind die Stromkreise nicht verbunden wirst Sie kein Signal senden können (diese brauchen ja eine durchgehende Leitung dafür).
Natürlich kann es funktionieren, aber ob es überhaupt klappt und wenn: wie lange – das garantiert kein Techniker!
Übertragungsgeschwindigkeiten der verschiedenen Systeme
Hier müssen wir erstmal etwas ausholen. In der IT spricht man im Netzwerkbereich von Netto- und Brutto-Datenübertragungsraten. Was heißt das?
Eine Brutto-Geschwindigkeit von 100 Megabit pro Sekunde (Mbps oder Mb/s, nicht zu verwechseln mit MB/s – MegaByte pro Sekunde!) heißt, dass das Kabel Daten mit einer maximalen Geschwindigkeit von 100 Mbps übertragen kann. Dies ist aber nicht die Nutzgeschwindigkeit!
Die Netto-Geschwindigkeit, also die maximale nutzbare Geschwindigkeit, hängt stark von der Umgebung ab und stellt die wirkliche Geschwindigkeit dar. Neben Störquellen in der Verbindung werden auch noch Datensatzinformationen mitgesendet (dieses Datenpaket vom Internet gehört zu Gerät 1 im Haus, das ist der 5.623te Teil der Datensendung, die Prüfsumme ist „35“, und so weiter). Du wirst kaum Informationen zur Netto-Geschwindigkeiten finden.
Als Beispiel nenne ich (wie schon so oft und gerne) die Telekom mit ihrem Glasfaserangebot.
Aus meinem Alltag und eigene Meinung zu diesem Thema: Kunde bestellt sich Glasfaseranschluss bei A1. Bestätigungsschreiben über die Änderung bekommt der Kunde. Kunde hat 40Mbit/s Datendurchsatz und zahlt mehr, als jemand mit einer 4G-Funkverbindung von beispielsweise Drei mit 50Mbit/s Down- und Upload. Effektive 40 Mbit/s statt 100 Mbit/s und viel zu viel für die nicht erhaltene Leistung bezahlt. Was in Deutschland „ab 100 Mbit/s“ heißt, ist bei uns in Österreich „bis zu 100 Mbit/s“. Der Betrug geht weiter und der Kunde interessiert sich nur selten dafür.
Wenn Du das Endgerät nur für Internet-Downloads, Video-Streaming in FullHD und Internet-Recherche nutzt, reichen oft wenige Megabit pro Sekunde aus, um die Verbindung komplett ausnutzen zu können. Ab 8 Mbit/s kannst Du problemlos auf einem Gerät Videos in FullHD (1920×1080 Bildpunkte) ansehen. Eine sehr hohe Übertragungsgeschwindigkeit wie beispielsweise LAN 1000 (etwa 1.000 Mbps Brutto-Durchsatz) macht nur in der Wohnung, bzw. im Haus „intern“ Sinn, um große Dateien schnell von einem Gerät auf ein anderes (im gleichen Haus!) zu übertragen. Eine schnelle Verbindungsleitung im eigenen Haus oder der eigenen Wohnung macht daher das Internet nur in den wenigsten Fällen schneller!
Ich versuche anhand einer Tabelle darzustellen, wie schnell die verschiedenen Übertragungsarten im „normalen“ Hausgebrauch wirklich sind. Es sind nur Werte bis 100MBit/s angegeben, da dies für die meisten Heimbenutzer reichen sollte. Diese Werte sind Zirkawerte, eine Garantie auf die erreichte Geschwindigkeit gebe ich an dieser Stelle nicht ab:
Wenn Du beispielsweise einen 50Mbit/s-Internet-4G-Router besitzt, so könnten ein bis vier Geräte die Internetverbindung mit je 10-15MBit/s nutzen. Sofern natürlich alle gekoppelten WLAN-Geräte die maximal mögliche Leistung hier ausreizen. Dies könntest Du sogar auf bis zu acht Geräte mit WLAN hochdrehen, wenn diese jeweils einen FullHD-Videostream ansehen möchten (je etwa 5.5Mbit/s Durchsatz).
Wie darf ich nun diese Mbit/s-Werte verstehen?
Grundsätzlich kommst Du auf die Megabyte pro Sekunde Datenübertragung, wenn Du die erreichte MBit/s-Anzahl durch die Zahl 8 dividieren. Wenn Ihr Anbieter sagt, Sie erreichen „bis zu 100MBit/s“ würde dies heißen, dass Du effektiv 12,5 Megabyte pro Sekunde Datendurchsatz haben könntest. Dies stellt den Brutto-Wert dar.
Erreichen wirst Du aber nur 6-7 Megabyte pro Sekunde (also der eigentliche Netto-Wert).
Ich schlage Dir für die Ermittlung der maximalen Down- und Upload-Geschwindigkeit des Anbieters vor, verschiedene Speedtest-Webseiten zu besuchen. Notiere Dir die erreichten Werte. Stelle wenn möglich sicher, dass Du alle Geräte die WLAN nutzen deaktivierst und hänge das Testgerät (bspw. das Notebook) direkt mit LAN-Kabel an Deinen Router, bzw. das Modem. Ein solches Kabel liegt meist der Routerverpackung des Internet Service Anbieters (A1, Telering, T-Mobile, Drei, Yellow, Liwest, …) bei und bietet bedeutend mehr Durchsatz als der Internetrouter internetseitig bereitstellen kann. WLAN-Anbindungen können die Werte wegen möglicher, zusätzlicher Störquellen verfälschen. Wichtig sind dabei der Down- und der Upload-Wert in Mbit/s:
Rechne danach den durchschnittlichen Wert aller Speedtest-Ergebnisse (Summe von Download aller vier Werte dividiert durch 4, danach Upload dividiert durch 4) aus. Dies wäre die optimal mögliche Download- und Uploadgeschwindigkeit in Megabit/s.
Wie oben geschrieben: Dividiere diese Angabe durch 8 um auf die effektiven Megabyte pro Sekunde zu kommen, was Du wirklich nutzen kannst. Dies entspricht dem Netto-Wert der obigen Angabe. Inzwischen kam es in Mode, sämtliche Angaben in Mbit/s anzugeben statt in MB/s, da dies von Standort zu Standort (vom Internet-Router) variieren kann.
Dies sollte für „den Anfang“ ausreichen damit Du Dir ein Bild über Ihre effektive Internetgeschwindigkeit machen kannst und welche Netzwerksysteme bei Dir Sinn machen würden.
Ich helfen gerne bei diesem Thema weiter, melde Dich dazu einfach bei uns unter (0664) 92 680 65 oder per E-Mail mittels meinem Kontaktformular auf der Startseite meiner Website.
Dein Michael Ebenhofer, Geschäftsleiter der Computersystems for you e.U.