Heimnetzwerk-Grundlagen für Audio und Video

Musik und Film im ganzen Haus stellen an Dein Netzwerk eine andere Anforderung, als die meisten erwarten: Es geht kaum um Tempo, sondern um Verlässlichkeit. Ein Streaming-Lautsprecher zieht weniger Daten als ein Video-Call, aber er muss jederzeit erreichbar sein, jederzeit gefunden werden und darf mitten im Stück nicht kurz aussetzen. Die Größen, die darüber entscheiden, sind Verfügbarkeit, gleichmäßige Laufzeit und Auffindbarkeit — Bandbreite steht erst an vierter Stelle. Was daraus für Verkabelung, WLAN und Technikplatz folgt, geht dieser Text der Reihe nach durch.

Warum Bandbreite selten das Problem ist

Der Satz, mit dem fast jedes Netzwerkgespräch beginnt, lautet: „Ich habe 500 Mbit, das reicht doch." Darin stecken zwei Denkfehler.

Der erste: Der Internetanschluss und das Netzwerk im Haus sind zwei verschiedene Dinge. Wenn Dein Streamer im Wohnzimmer Musik von einem Server im Arbeitszimmer holt, verlässt kein einziges Datenpaket Dein Haus — die Leitung nach draußen ist an diesem Vorgang gar nicht beteiligt. Und wenn die Musik doch aus dem Netz kommt, teilt sie sich den Anschluss zwar mit allem anderen, braucht davon aber wenig.

Der zweite Denkfehler betrifft die Größenordnungen. Eine Tonspur in CD-Qualität — 16 Bit, 44,1 kHz, zwei Kanäle — ergibt unkomprimiert rund 1,4 Mbit/s. Selbst hochauflösendes Material mit 24 Bit und 192 kHz kommt auf etwa 9,2 Mbit/s. Ein 4K-Videostream liegt je nach Anbieter und Szene in der Größenordnung von 15 bis 25 Mbit/s. Ein Gigabit-Netzwerk, seit Jahren der Normalfall in jeder Wanddose, schafft 1.000 Mbit/s. Zehn Zonen gleichzeitig mit hochauflösender Musik zu versorgen beansprucht davon rund ein Zehntel.

Wenn also nicht die Datenmenge, was dann? Drei andere Größen — und die kommen in fast jeder gestörten Anlage vor.

Die drei Größen, die wirklich entscheiden

Verfügbarkeit heißt: Die Verbindung steht, und zwar dauerhaft. Ein WLAN, das dreimal am Abend für zwei Sekunden aussetzt, ist für einen Video-Call kaum spürbar, weil Bild und Ton nachpuffern können. Für mehrere Lautsprecher, die synchron dasselbe Stück spielen sollen, ist es ein Abbruch. Deshalb ist die wichtigste Frage bei jedem Gerät nicht „wie schnell", sondern „wie stabil".

Gleichmäßige Laufzeit ist die zweite Größe. Datenpakete brauchen eine gewisse Zeit von A nach B; das ist die Latenz. Interessanter ist die Schwankung dieser Zeit, der Jitter. Ein System, das Zonen synchron spielen lässt, gleicht Laufzeiten aus, indem es alle Geräte auf eine gemeinsame Uhr zieht und die Wiedergabe minimal verzögert. Das funktioniert, solange die Schwankung berechenbar bleibt. Springt sie, hörst Du es als Echo zwischen den Räumen oder als Aussetzer. Warum Zeitunterschiede im Bereich weniger Millisekunden hörbar werden, erklärt der Glossareintrag Delay; die zugehörige Rechnung steht auf der Formelseite Schalllaufzeit.

Auffindbarkeit ist die Größe, die in der Praxis die meisten Probleme macht — und die einzige, die nichts mit Physik zu tun hat. Damit Dein Handy einen Lautsprecher ansteuern kann, muss es ihn erst einmal sehen. Wie das funktioniert und woran es scheitert, steht weiter unten in einem eigenen Abschnitt, weil es dort um mehr geht als um eine Definition.

Kabel schlägt Funk, wo Du die Wahl hast

Ethernet, entwickelt ab 1973 von Robert Metcalfe und Kollegen bei Xerox PARC, ist bis heute die zuverlässigste Art, zwei Geräte zu verbinden: ein Kabel, ein definierter Weg, keine Nachbarn, die mitfunken. Was fest steht und ans Netz soll, gehört ans Kabel — Fernseher, AV-Receiver, Streamer, Access Points, Netzwerkplayer. Funk ist für alles da, was sich bewegt.

Für die Kabelwahl reichen zwei Zahlen. Cat 5e überträgt 1 Gbit/s über bis zu 100 Meter und genügt damit jedem Audio- und Videosystem im Haus. Cat 6A überträgt 10 Gbit/s über dieselbe Strecke und ist die übliche Wahl, wenn ohnehin neu verlegt wird — nicht weil die Anlage es bräuchte, sondern weil das Kabel dreißig Jahre in der Wand liegt und der Mehrpreis beim Neubau gering ist.

Der zweite Grund für Kabel heißt Power over Ethernet: Dieselbe Leitung liefert dem Gerät auch Strom, je nach Ausbaustufe des Standards etwa 15, 30 oder bis zu rund 90 Watt am Port. Für Access Points, Kameras und kleine Bedienpanels heißt das: eine Leitung statt zwei, und kein Steckdosenproblem an der Decke.

WLAN planen statt hoffen

Beim Funk liegt der häufigste Fehler nicht in der Technik, sondern in der Reihenfolge: Erst wird der Router in den Hauswirtschaftsraum gestellt, dann wundert man sich über die Terrasse. Ein Netz, das überall reicht, entsteht andersherum — Du legst fest, wo Geräte zuverlässig funken müssen, und setzt dorthin Access Points.

Der Unterschied zwischen einem Access Point und einem Repeater ist dabei entscheidend. Ein Access Point hängt am Kabel und bringt die volle Leistung in seinen Bereich. Ein klassischer Repeater empfängt das vorhandene Funksignal und sendet es auf demselben Band weiter; er halbiert dabei den Durchsatz und verdoppelt die Laufzeit. Geräte mit einem eigenen Band für die Verbindung untereinander umgehen das zumindest teilweise. Wenn im Bestand kein Kabel mehr in den Raum kommt, ist er trotzdem oft die realistische Lösung; er sollte nur nicht schon in der Planung eines Neubaus auftauchen.

Die Frequenzbänder teilen sich die Arbeit: 2,4 GHz reicht weit und durch Wände, hat aber wenig Platz — in Europa stehen zwar 13 Kanäle zur Verfügung, bei 20 MHz Kanalbreite passen davon aber nur drei bis vier nebeneinander, ohne sich gegenseitig zu stören (verbreitet 1, 6 und 11; in Europa auch 1, 5, 9 und 13). 5 GHz hat deutlich mehr Kanäle und schafft entsprechend mehr Daten, kommt aber schlechter durch Wände. 6 GHz, seit Wi-Fi 6E verfügbar, bringt noch mehr Platz bei noch kürzerer Reichweite. Für Audio heißt das: Der Lautsprecher im Bad ist mit 2,4 GHz oft besser bedient als mit einem schwachen 5-GHz-Signal.

Und dann ist da noch das Umschalten zwischen Access Points, das sogenannte Roaming. Ein Handy hängt erstaunlich hartnäckig an dem Access Point, mit dem es sich einmal verbunden hat, auch wenn es längst näher an einem anderen steht. Systeme, die die Ergänzungen 802.11k, v und r unterstützen, helfen dem Gerät beim Wechsel. Für fest installierte Lautsprecher spielt das keine Rolle — für die Bedienung per Handy, während Du durchs Haus läufst, sehr wohl.

Damit Geräte sich finden: Discovery

Wenn ein Lautsprecher „weg" ist, obwohl er am Strom hängt und die Verbindung steht, liegt es fast immer hier. Damit Dein Handy ein Gerät ansteuern kann, muss es erfahren, dass es existiert und was es kann — dieses automatische Auffinden nennt man Discovery. Dafür gibt es zwei verbreitete Verfahren, und beide arbeiten mit Multicast-Nachrichten, also mit Rundrufen an alle Geräte im selben Netzabschnitt — für die Dienstsuche sind das kleine Meldungspakete, keine mehreren hundert Megabit eines Nutzdatenstroms; Multicast ist deshalb nicht dasselbe wie Broadcast, siehe Multicast und IGMP.

Das eine ist Multicast DNS mit Service Discovery, von Stuart Cheshire und Marc Krochmal bei Apple entwickelt und 2013 als RFC 6762 und 6763 veröffentlicht; unter dem Namen Bonjour steckt es hinter AirPlay und vielem, was in Apple-Umgebungen von selbst auftaucht. Das andere ist SSDP, das Simple Service Discovery Protocol. Es meldet Geräte in UPnP-Netzwerken an — Universal Plug and Play, die Gerätesprache hinter dem Medienstandard DLNA, über den viele Netzwerkplayer und Fernseher Musik und Video von Servern im Haus holen.

Das gemeinsame Merkmal ist auch die gemeinsame Schwäche: Rundrufe bleiben in ihrem Netzabschnitt. Trennst Du Dein Netz — Gastnetz für Besucher, eigenes Netz für Smart-Home-Geräte, ein weiteres fürs Büro —, dann sehen sich Geräte aus verschiedenen Abschnitten schlicht nicht mehr. Das ist kein Defekt, sondern genau der Zweck der Trennung. Wer trotzdem trennen will, braucht im Router oder Switch eine Funktion, die diese Rundrufe gezielt über die Grenze weiterreicht; sie heißt je nach Hersteller mDNS-Repeater, Multicast-Weiterleitung oder IGMP-Proxy.

Daraus folgt eine Planungsregel, die den meisten Ärger erspart: Alles, was zusammen bedient werden soll, gehört in denselben Netzabschnitt. Wenn es gute Gründe für eine Trennung gibt, wird die Weiterleitung bewusst eingerichtet und anschließend mit jedem betroffenen Gerät durchprobiert, statt sich auf die Einstellung zu verlassen.

Wer macht was: Router, Switch, Access Point

In kleinen Wohnungen übernimmt ein einziges Gerät drei Aufgaben, die in einem geplanten Haus besser getrennt bleiben.

Der Router verbindet Dein Netz mit dem Internet, vergibt die Adressen und trennt innen von außen. Der Switch verteilt die Verbindungen im Haus: Jede Wanddose, jedes Gerät hängt an einem Port. Der Access Point macht daraus Funk.

Der typische Provider-Router kann alle drei Dinge ein bisschen. Das funktioniert für zwei Räume gut und wird ab einer gewissen Größe zum Engpass — nicht weil er zu langsam wäre, sondern weil er an einer einzigen Stelle im Haus steht und dort seine vier Ports und sein eines Funkmodul hat. Die saubere Aufteilung ist deshalb keine Luxusentscheidung: Router bleibt Router, ein Switch im Technikschrank verteilt aufs Haus, Access Points sitzen dort, wo gefunkt wird.

Was in die Rohbauphase gehört

Netzwerk ist der Teil der Haustechnik, bei dem sich früh getroffene Entscheidungen am deutlichsten auszahlen — und späte Korrekturen am meisten kosten. Drei Punkte sind es im Kern.

Der Technikplatz. Ein trockener, belüfteter Ort mit Strom, an dem Router, Switch und die Verstärker stehen können, und von dem aus die Leitungen sternförmig ins Haus gehen. Er darf klein sein, aber er muss existieren, bevor die Leitungen liegen — denn ihre Länge misst sich von dort.

Die Dosen. Pro Raum, der irgendwann eine Zone werden könnte, mindestens eine Netzwerkdose; hinter dem Fernseher eher zwei bis drei; an jeder geplanten Access-Point-Position eine, bevorzugt an der Decke. Die Faustregel dahinter ist banal: Eine Dose zu viel kostet beim Neubau wenig, eine Dose zu wenig kostet später eine aufgestemmte Wand.

Die Leerrohre. Wo Du keine Dose setzt, setz wenigstens ein Leerrohr. Es hält die Möglichkeit offen, ohne die Entscheidung heute zu erzwingen.

Grenzen und Sonderfälle

Bestand ohne Kabelweg. Bekommst Du kein Kabel in den Raum, bleiben Powerline über die Stromleitung und der Funkweg. Powerline ist verlockend, weil die Steckdose schon da ist, aber sein Durchsatz hängt an der Hausinstallation und schwankt mit dem, was sonst am Netz hängt. Als Notlösung taugt es, als Grundlage für ein System mit vielen Zonen nur eingeschränkt.

Netzwerkkomponenten und Klang. Rund um Switches, Netzwerkkabel und deren Netzteile gibt es einen eigenen Markt mit klangbezogenen Versprechen. Sachlich gilt: Eine Netzwerkübertragung ist paketbasiert, fehlergesichert und wird im Gerät gepuffert, bevor daraus ein Audiosignal wird — ein übertragenes Bit kommt an oder nicht. Behauptungen, wonach Netzwerkkomponenten den Klang verändern, berufen sich meist auf Störeinflüsse hinter dieser Übertragung, etwa auf Störungen, die über die Masse ins Gerät gelangen. Belastbare Messungen dazu sind rar, und die Frage ist in der Branche umstritten.

Draußen. Im Außenbereich gelten dieselben Größen, aber andere Bedingungen: Reichweite durch Fassaden, Access Points, die Wetter abkönnen müssen, und Kabelwege im Erdreich. Der Outdoor-Audio-Guide behandelt das in seinem Netzwerk-Kapitel.

Verknüpfte Inhalte

Diese Seite ist die gemeinsame Grundlage für alle Systemwelten, in denen Geräte übers Netz zusammenarbeiten. Wie viel Netzwerk ein MultiRoom-System wirklich verlangt und was daraus für Zonen, Gruppen und Bedienung folgt, führt der MultiRoom-Audio-Guide aus — er ist der Ort, an dem aus diesen Grundlagen Planung wird. Der Heimkino-Guide greift sie in der Infrastruktur- und Steuerungsstrecke auf, der HiFi-Guide beim Netzwerkplayer, der Outdoor-Audio-Guide beim WLAN im Garten. Warum synchrone Wiedergabe über mehrere Zonen überhaupt ein Zeitproblem ist, erklären der Glossareintrag Delay und die Formelseite Schalllaufzeit.

Quellen

Die technischen Grundlagen stehen in den Standardfamilien IEEE 802.3 (Ethernet und Power over Ethernet), IEEE 802.11 (WLAN) und ISO/IEC 11801 (Gebäudeverkabelung); die Discovery-Mechanik ist in RFC 6762 und 6763 beschrieben. Die Rechenwerte für unkomprimiertes Audio folgen direkt aus Abtastrate, Wortbreite und Kanalzahl. Anbieter- und firmwareabhängige Angaben sind im Text als solche markiert.