Mesh-WLAN (mehrere Zugangspunkte als ein Netz)

Ein Mesh-WLAN ist ein Funknetz aus mehreren Zugangspunkten, die unter einer gemeinsamen Steuerung als ein einziges Netz auftreten: ein Netzname, ein Passwort, und die Endgeräte werden zwischen den Zugangspunkten geführt. Die herstellerübergreifende Festlegung dafür heißt Wi-Fi CERTIFIED EasyMesh und stammt von der Wi-Fi Alliance, dem Zusammenschluss, der seit dem Jahr 2000 die WLAN-Zertifizierungen vergibt.

Ausführliche Erklärung

Ein Netz aus mehreren Zugangspunkten

Ein Zugangspunkt — im Fachjargon Access Point, kurz AP — ist das Bauteil, das aus dem Netzwerk Funk macht. Wo ein einzelner davon nicht reicht, stellt man mehrere auf. Damit sie sich nicht gegenseitig behindern, braucht es eine Instanz, die entscheidet, wer auf welchem Kanal sendet und welches Endgerät wohin gehört.

Genau diese Rollentrennung beschreibt EasyMesh. Die Steuerung (Controller) ist laut Wi-Fi Alliance eine logische Instanz, die überall im Netz liegen kann und häufig im Gateway sitzt — also in dem Gerät, das das Haus mit dem Anschluss des Anbieters verbindet. Sie nimmt neue Zugangspunkte auf, sammelt deren Messwerte und steuert deren Betriebsparameter: Betriebskanal, Wege der Daten durchs Netz, den Wechsel der Endgeräte zwischen Zugangspunkten und die Verteilung der Last. Ein Zugangspunkt ist in der Spezifikation als logische Instanz Agent definiert: Er führt aus, was die Steuerung anweist, meldet zurück, was er misst, und bedient nebenbei die Endgeräte.

Aus dieser Aufteilung folgt der praktische Vorteil des Programms. Weil die Steuerung dieselben Befehle an alle Zugangspunkte schickt, dürfen die Geräte von verschiedenen Herstellern stammen — die Wi-Fi Alliance nennt das Hinzufügen von EasyMesh-Zugangspunkten mehrerer Anbieter ausdrücklich als Zweck. Wer ein herstellereigenes System kauft, bekommt dieselbe Funktion in einem geschlossenen Kreis: Die Erweiterung muss dann vom selben Haus kommen.

Fronthaul und Backhaul — die zwei Strecken

Jeder Zugangspunkt bedient zwei völlig verschiedene Verbindungen, und die Unterscheidung erklärt fast alles, was an Mesh-Systemen schiefgeht.

Der Fronthaul ist die Strecke zum Endgerät: Handy, Fernseher, Netzwerkplayer. Der Backhaul ist die Strecke zwischen den Zugangspunkten, also der Weg, auf dem die Daten zum Router und von dort ins Internet kommen. Beide Strecken dürfen getrennte Funkeinheiten benutzen, und eine Funkeinheit darf beide Rollen gleichzeitig übernehmen oder auf eine festgelegt werden.

Der Backhaul darf über Funk laufen oder über Ethernet. Die Wi-Fi Alliance zeigt beides in derselben Abbildung und begründet die Funkstrecke damit, dass viele Häuser keine Ethernet-Dose in jedem Raum haben und der Zugangspunkt sich so ohne Kabelverlegung montieren lässt. Das ist ein Montage-Argument und kein Leistungsargument, und daran hängt die Planungsentscheidung: Eine funkende Backhaul-Strecke belegt Funkzeit auf demselben Medium, aus dem die Endgeräte ihre Daten holen. Jedes Paket geht zweimal durch die Luft — einmal vom Endgerät zum hinteren Zugangspunkt, einmal von dort weiter nach vorn. Ein Zugangspunkt am Kabel gibt seine Funkzeit dagegen vollständig an die Endgeräte weiter.

Deshalb ist die ehrliche Reihenfolge in der Planung: erst Ethernet legen, wo es geht, und die Funkstrecke dort einsetzen, wo im Bestand wirklich kein Kabel mehr in den Raum kommt. Was ein Kabel sonst noch mitbringt — Strom für den Zugangspunkt über dieselbe Leitung —, steht im Eintrag zu Power over Ethernet.

Was die Steuerung entscheidet — und was das Endgerät

Die Steuerung kann laut Wi-Fi Alliance bevorzugte Kanäle bei den Zugangspunkten abfragen, einen Kanal-Scan anfordern, um die Funkumgebung und die Nachbarnetze zu erfassen, und daraufhin Kanal und Sendeleistung je Funkeinheit festlegen. Auch die Verfügbarkeitsprüfung, die vor der Nutzung von DFS-Kanälen vorgeschrieben ist, kann sie anfordern. Das ist echte Kontrolle: Der Zugangspunkt macht, was ihm gesagt wird.

Beim Wechsel eines Endgeräts von einem Zugangspunkt zum nächsten endet diese Kontrolle. Die Steuerung schickt Nachrichten, die einen Wechsel anstoßen oder vorschlagen — ob er stattfindet, entscheidet das Endgerät. Wie gut das funktioniert, hängt daran, ob es Wi-Fi Agile Multiband beherrscht, insbesondere die Ergänzung IEEE 802.11v mit dem BSS Transition Management; die Wi-Fi Alliance formuliert vorsichtig, dass solche Geräte den Wechsel wahrscheinlich schneller vollziehen. Ein altes Tablet, das diese Ergänzung nicht kennt, hängt auch im besten Mesh-WLAN hartnäckig am falschen Zugangspunkt.

Zwei weitere Dinge regelt die Steuerung mit, die in der Planung eines Hausnetzes ohnehin auf dem Tisch liegen. Getrennte Netze — Haus und Gast — werden über je ein eigenes VLAN abgebildet, und zwar auf verkabelten wie funkenden Backhaul-Strecken. Und die Priorisierung von Datenverkehr war früher nur zwischen Zugangspunkt und Endgerät möglich; EasyMesh dehnt sie auf alle Strecken des Netzes aus, sodass ein Videoanruf seine Vorfahrt auch auf dem Weg zwischen zwei Zugangspunkten behält. Was Priorisierung technisch bedeutet, steht im Eintrag zu QoS.

Häufiges Missverständnis

„Mesh macht das WLAN schneller." Es macht das WLAN gleichmäßiger. In einem Raum, in dem vorher ein starkes Signal ankam, wird ein Mesh-System nichts verbessern — im ungünstigen Fall verschlechtert es die Lage sogar, weil die funkende Backhaul-Strecke Funkzeit verbraucht, die vorher den Endgeräten gehörte. Der Gewinn liegt dort, wo vorher wenig oder nichts ankam.

„Mit Mesh reißt die Verbindung beim Durchgehen nicht mehr ab." Die Steuerung kann einen Wechsel anstoßen und ihn empfehlen, aber sie kann ihn nicht erzwingen. Ein Gerät, das die passenden Ergänzungen nicht unterstützt, bleibt hängen, bis die Verbindung wirklich abbricht. Wer den sauberen Wechsel braucht — Telefonate über WLAN, während Du durchs Haus gehst —, prüft die Endgeräte und nicht nur die Zugangspunkte.

„Drei Geräte mit demselben Netznamen sind ein Mesh-WLAN." Sie sind drei Zugangspunkte mit demselben Netznamen. Ohne gemeinsame Steuerung verhandelt niemand die Kanäle, niemand sieht die Messwerte des Nachbarn, und niemand stößt einen Wechsel an. Das kann in einem kleinen Haus trotzdem gut genug sein; es ist nur keine andere Technik, sondern dieselbe ohne Koordination.

„Mesh ist Mesh." Das Wort steht auch auf Schaltern und Sensoren der Haustechnik und meint dort ein stromsparendes Funknetz für Schaltbefehle und Messwerte. Ein zusätzlicher WLAN-Zugangspunkt verbessert kein Zigbee-Netz. Die Netzform und ihre Regeln stehen im Eintrag zu Mesh.

Nicht zu verwechseln mit

• Mesh in der Haustechnik: Zigbee, Z-Wave und Thread nutzen dieselbe Netzform für einen anderen Zweck, mit einem Bruchteil der Datenrate und einem Bruchteil der Leistungsaufnahme. Keine Verbindung zum Hausnetz-WLAN.
• Repeater und Range Extender: ein Gerät, das ein vorhandenes Funksignal empfängt und wiederholt, ohne dass eine Steuerung mitredet. Was das für Durchsatz und Laufzeit bedeutet, steht in den Heimnetzwerk-Grundlagen.
• Zugangspunkte am Kabel ohne Steuerung: die klassische Lösung, oft völlig ausreichend. Es fehlt die gemeinsame Instanz, die Kanäle festlegt und Endgeräte führt.
• 802.11k, v und r: einzelne Ergänzungen des WLAN-Standards, die den Wechsel zwischen Zugangspunkten unterstützen. Sie sind Bausteine, die ein Mesh-WLAN benutzt, und für sich noch kein System.

In der Planung

Ein Bestandshaus über drei Geschosse soll Multiroom-Audio bekommen; im Erdgeschoss steht der Router des Anbieters, im Dachgeschoss kommt nichts mehr an. Der naheliegende Griff wäre ein Mesh-Set aus drei Geräten.

Die Konzeptfrage kommt zuerst: Welche Geräte müssen zuverlässig laufen, und was passiert, wenn die Verbindung für zehn Sekunden aussetzt? Ein Videoabend über einen Streamer und eine Multiroom-Zone, die abends überall gleichzeitig spielt, sind zwei verschiedene Anforderungen. Alles, was ortsfest ist und dauerhaft Daten zieht, gehört ans Kabel — und zwar bevor über Funk geredet wird. Für Sonos-Anlagen kommt eine eigene Herstellervorgabe dazu, welches Gerät in einem Mesh-Netz verkabelt sein muss; sie steht in Sonos im Netzwerk.

Dann die Verfahrensfrage: Mesh-WLAN mit funkendem oder mit verkabeltem Rückweg? Im Dachgeschoss liegt ein altes Antennenkabel im Schacht, durch den sich eine Netzwerkleitung nachziehen lässt — dann ist die Antwort klar. Führt kein Weg nach oben, ist die Funkstrecke die richtige Wahl, und die Erwartung wird entsprechend gesetzt: Der Zugangspunkt oben liefert deutlich weniger, als sein Datenblatt verspricht, weil er dieselbe Luft zweimal benutzt.

Erst danach die Gerätefrage, und sie ist die kleinste: Reicht die Steuerung im vorhandenen Gateway, oder kommt sie mit dem neuen System? Wer später erweitern will, ohne an einen Hersteller gebunden zu sein, achtet auf die EasyMesh-Zertifizierung; wer ohnehin bei einem System bleibt, kann auch eine herstellereigene Lösung nehmen. Beide Wege funktionieren — sie unterscheiden sich darin, wie frei der übernächste Kauf ist.

Verknüpfte Inhalte

Wie ein Hausnetz insgesamt geplant wird — Rollen von Router, Switch und Zugangspunkt, Frequenzbänder, Discovery —, steht in den Heimnetzwerk-Grundlagen. Die Netzform, die diesem Eintrag den Namen gibt, erklärt der Eintrag zu Mesh. Wie Haus- und Gastnetz voneinander getrennt werden, beschreibt VLAN und Subnetz; wie ein Videoanruf seine Vorfahrt bekommt, steht bei QoS. Und wie ein Zugangspunkt seinen Strom über dieselbe Netzwerkleitung bezieht, erklärt Power over Ethernet.

Quellen

Die Rollen von Steuerung und Zugangspunkt, die Unterscheidung von Fronthaul und Backhaul, die zugelassenen Backhaul-Arten, das Aufnehmen neuer Geräte, die Kanalwahl samt Verfügbarkeitsprüfung, das Führen der Endgeräte über IEEE 802.11v, die VLAN-Trennung und die Ausdehnung der Priorisierung auf alle Strecken stammen aus der Technology Overview der Wi-Fi Alliance vom Januar 2024. Dass mehrere Zugangspunkte als ein einheitliches Netz auftreten und Geräte mehrerer Anbieter zusammenarbeiten sollen, steht zusätzlich auf der Programmseite der Wi-Fi Alliance.