WLAN Hintergründe – Warum Sie andere Kanäle als 1, 6 und 11 vermeiden sollten wie die Pest

Zusammengefasst: Verwenden Sie für Ihr 2,4 GHz WLAN auschließlich die Kanäle 1, 6 und 11. Und die Welt wird ein klein wenig besser – ganz umsonst 🙂

Endlich! Ihr neuer WLAN Router und auch die Zugangsdaten sind eingetroffen. Da Sie ein umsichtiger und technisch versierter Mensch sind, wählen Sie den Kanal für Ihr neues WLAN so, dass er sich möglichst nicht mit denen Ihrer Nachbarn überschneidet. Bei der Suche nach verfügbaren WLANs stellen Sie fest, dass die Kanäle 1, 6, 9 und 11 bereits belegt sind und entscheiden sich für den Kanal 3. Sie sind sich nun ziemlich sicher, dass Sie Ihr WLAN optimal eingestellt haben und alles wie am Schnürchen laufen sollte. Glauben Sie…

In Wirklichkeit haben Sie gerade eben einen neuen Störsender installiert, der die Übertragungsgeschwindigkeit dreier WLANs halbiert – einschließlich Ihres eigenen. Wie kann das sein?

Nur 3 der 11 weltweit verfügbaren Kanäle überschneiden sich nicht: 1, 6 und 11

Dies liegt an der Frequenzbelegung der Kanäle in den 802.11 b/g Standards und dem Verhalten der WLAN Stationen: Während die einzelnen Kanäle voneinander nur einen Abstand von 5 MHz aufweisen, beträgt die von einer Übertragung genutzte Bandbreite etwa 20 MHz. Das bedeutet, dass nicht nur der eingestellte Kanal selbst, sondern auch die beiden nächstkleineren und die beiden nächsthöheren Kanäle belegt werden.

Daher nutzt eine WLAN Station, die auf Kanal 1 eingestellt ist, die Kanäle 1-2-3. Der nächste nicht-überlappende Bereich ist bei Kanal 6, der das Frequenzspektrum der Kanäle 4-5-6-7-8 nutzt. Der verbleibende Kanal 11 nutzt das Frequenzspektrum der Kanäle 9-10-11-12-13.

Überlappende Kanäle vermindern den Durchsatz erheblich

In städtischer Umgebung und mit nur 3 nutzbaren nicht-überlappenden Kanälen müssen sich WLANs irgendwann gegenseitig stören. Wenn man die gegenseitigen Störungen also schon nicht gänzlich vermeiden kann, ist es dann nicht besser die Lücken zu füllen, also alle verfügbaren Kanäle zu nutzen? Zwei Stationen, die auf den gleichen Kanal eingestellt sind, sollten sich mit Sicherheit stärker behindern, als wenn sie zwei benachbarte Kanäle nutzten. Überraschenderweise ist das nicht so.

WLAN Stationen sind überhaupt nicht dumm. Bevor sie einen Datenblock senden, hören sie zuerst ihren eingestellten Kanal ab, um festzustellen, ob bereits eine andere Station gerade einen Datenblock sendet. Erst wenn “die Luft rein” ist, beginnen sie mit der Ausstrahlung. Dieses Verfahren (DCF, eine Variante des CSMA) soll gegenseitige Störungen des gemeinsam genutzten Übertragungskanals minimieren. Dies ist ein Punkt, der sehr oft übersehen oder ausgeklammert wird, auch in wissenschaftlichen Arbeiten.

Wenn Station überlappende Kanäle verwenden (die also weniger als 5 Kanäle auseinander liegen), wird die Fähigkeit der Stationen, andere Übertragungen zu erkennen behindert – so als würden Sie ihnen ein Tuch vor die Augen binden – wodurch sich ihr soziales Verhalten verschlechtert und sie zu egoistischen Kriminellen werden.     

Außerdem bewirkt die Bandbreite einer Übertragung, deren Kanal sich nicht an die 1-6-11 Regel hält, dass gleichzeitig zwei der nicht-überlappenden Bereiche gestört werden. Daher verursachen Stationen, die sich nicht an die 1-6-11 Regel halten, unwissentlich vermeidbare Störungen, die ihrerseits wieder zu häufigen Sendewiederholungen führen, was letztlich den Durchsatz ihres eigenen und den benachbarter WLANs in den Keller bringt.

Was ist mit den Kanälen 12, 13 und 14

In Europa und Japan gibt es zwei zusätzliche Kanäle: 12 und 13. Sie bieten jedoch keinen wirklichen Nutzen, da sie sich das Frequenzspektrum der Sendungen mit Kanal 11 überschneidet. Daneben besteht die Gefahr, dass WLAN Stationen sich nicht mit Kanal 12 oder 13 verbinden können, falls sie nicht richtig für den Betrieb in Europa konfiguriert worden sind. So kann z.B. ein Nokia E6x keine Verbindung mehr über Kanal 12 und 13 herstellen, wenn Sie das SIMM aus dem Telefon entfernen. 

Kanal 14 ist etwas Besonderes. Er wird nur in Japan verwendet und trotz seiner Nummer besitzt er einen Abstand von 12 MHz zu Kanal 13, er wäre also besser mit Kanal 15,4 bezeichnet worden. Da sich die Übertragungen auf Kanal 14 nur minimal mit denen des Kanals 11 überschneiden, können in Japan die Kanäle 1, 6, 11 und 14 verwendet werden, um gegenseitige Störungen zu minimieren.  

Links:

  1. Channel Deployment Issues for 2.4-GHz 802.11 WLANs (Cisco), als PDF (englisch)
  2. 802.11b WiFi Channels (Moonblink) (englisch)
  3. DCF (Wikipedia) 
  4. CSMA/CA (Wikipadia)
  5. 802.11 (Wikipedia)

Demnächst: Warum SuperG und andere 108 MBit-Verfahren mehr schaden als nutzen.  Warum eine 3dB Antenne mehr bringt als 12 dB mehr Sendeleistung.

About Reiner

Born 1954 in Ratisbon (Bavaria, Germany), in 1976 punched cards at Berlin Technical University, caught hacking one of its mainframes by Horst Zuse (son of Konrad Zuse), started studying computer science and soon was offered a job whithin their computer department doing systems programming for IBM VM/370. While studying, jobbed around Germany at various places doing all sorts of things, then returned to Berlin to work at SRZ (computer aided typesetting). Never finished my master degree, but chose to take up self-employed work (which didn't turn me rich nor famous). Now working for a mid-sized software company within a very promising department as head of server software development.
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20 Responses to WLAN Hintergründe – Warum Sie andere Kanäle als 1, 6 und 11 vermeiden sollten wie die Pest

  1. Blödsinn. Die Kanäle 1, 5, 9 und 13 sind Überscheidungsfrei im 802.11g/n-Standard. 1, 6, 11 kommt noch aus dem 802.11b-Standard, weil dort mit DSSS und 22 MHz Kanalbreite gearbeitet wurde, bei g/n wird OFTM mit 20 MHz verwendet.

    Die 802.11b-Kompabilität solllte abgeschaltet(!) werden, sie bringt keinen Nutzen, außer man betreibt ernsthaft noch ein 802.11b-Gerät, die meist eh kein WPA unterstützen und daher für Private-WLANs praktisch untauglich sind. Der Kompatibilitätsmodus verringert den absolut möglichen Durchsatz im Netzwerk.

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    • Sebastian says:

      Auch wenn das schon älter ist, möchte ich anfügen, dass nach wie vor Neugeräte weiterhin auf 802.11b setzen und somit nicht von “Kompatibilität” geredet werden sollte. Allen voran unter anderem die aktuelle Nintendo 3DS Generation.
      Bitte bedenke, dass hiesige E-Mail-Provider erst vor wenigen Jahren einen Standard aus dem letzten Jahrtausend umgesetzt haben und entsprechend Änderungen sehr lange benötigen (siehe vom CCC “Bullshit made in Germany”). Ein Blick zu VP9 und H.265 lässt schon erahnen, dass es noch ein knappes Jahrzehnt dauern könnte, bis diese Formate auch beim Endverbraucher angekommen sind. Ähnlich sieht es bei IPv6 aus.
      Insofern bleibt einem nichts anderes übrig, als auf breite Kompatibilität zu setzen.

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      • Franz Friedrich says:

        Der 3DS unterstützt zwar b aber auch g. Man kann also auch hier kein Problem wenn man im Router b abschaltet. Ich glaube auch nicht, dass noch irgendein Gerät auf den Markt kommt, welches nur b unterstützt.

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  2. Reiner says:

    Ich will mal nicht gleich mit starken Worten wie Bl******n antworten, sondern einfach aus der im Artikel verlinkten Cisco-Dokumentation zitieren:

    These channels have a center frequency separation of only 5 MHz and an overall channel bandwidth (or frequency occupation) of 22 MHz. This is true for 802.11b products running 1, 2, 5.5, or 11 Mbps as well as the newer 802.11g products running up to 54 Mbps. The differences lie in the modulation scheme (that is, the methods used to place data on the RF signal), but the channels are identical across all of these products.

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    • rubenkelevra says:

      Es ist nun haarspalterrei ob die Kanäle minimal ineinander streuen oder nicht. Wenn man ernsthaft noch b-Geräte betreibt ist 1,6,11 auch nicht überlappungsfrei weil die Geräte einfach ins ganze Frequenzband streuen und nicht nach ihrem 22 MHz bereich steil abfallen wie neuere N-Geräte.

      “Überlappungs- und damit störungsfrei arbeiten WLANs mit 20-MHz-Breite im 2,4-GHz-Band nur, wenn man sie im Kanalraster 1 (2402–2422 MHz), 6 (2427–2447 MHz) und 11(2452–2472 MHz) betreibt. Hier sind die Kanäle nämlich in 5-MHz-Schritten durchnummeriert. Zwar wären auch die Raster 1/7/13 und – mit geringen Überlappungen – 1/5/9/13 denkbar. Bisweilen kommen aber Geräte auf den Markt, deren WLAN-Schnittstelle für den Betrieb in den USA konfiguriert ist und die deshalb die Kanäle 12 und 13 ignoriert.”
      -c’t

      Dagegen Wikipedia:

      “Ab 802.11g sollten nur noch die Kanäle 1, 5, 9 und 13
      verwendet werden, um dem überlappungsfreien 20-MHz-Kanalschema
      gerecht zu werden, das aus 802.11a übernommen wurde.”

      –de.wikipedia.org/wiki/WLAN

      802.11g
      “Nachdem OFDM auch für 2,4 GHz freigegeben wurde, hat man das 20-MHz-Kanalschema von 802.11a (5 GHz) auf 2,4 GHz übertragen. Im 2003 veröffentlichten Standard 802.11g wurde auch ein Kompatibilitätsmodus für 802.11b-Geräte eingebaut. In Europa sind nun durch die geringere Kanalbreite 4 statt 3 überlappungsfreie Kanäle im 2,4-GHz-Band möglich (1, 5, 9 und 13). Dieses Kanalschema wird auch von der österreichischen Rundfunk und Telekom Regulierungs-GmbH (RTR) empfohlen.[8] In Japan wurde darauf verzichtet, Kanal 14 für OFDM freizugeben, so dass mit der Abnahme der Nutzung der inzwischen veralteten Übertragungsart DSSS der Kanal 14 wieder für andere Nutzungen frei wird.”

      –de.wikipedia.org/wiki/WLAN

      Sinnvoll ist die Aufteilung 1,5,9,13 allemal, denn immerhin hat man 1/3 mehr Kapazität.

      Ruben

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      • an3k says:

        http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/NonOverlappingChannels2.4GHzWLAN-de.svg anschauen!

        Der einzige Fehler: bei 40 MHz Bandbreite soll nicht Kanal 3 oder 11 ausgewählt werden, sondern weiterhin wie bei 20 MHz Bandbreite Kanal 1 oder 13, denn bei 40 MHz benutzt Hauptkanal 1 zusätzlich Kanal 5 und bei Hauptkanal 13 zusätzlich Kanal 9, sodass man wieder auf 1-5-9-13 kommt.

        Kurzum:
        802.11b:
        – Kanal 1,
        – Kanal 6,
        – Kanal 11,
        – Kanal 14
        802.11g/n (20 MHz):
        – Kanal 1,
        – Kanal 5,
        – Kanal 9,
        – Kanal 13
        802.11g/n (40 MHz):
        – Kanal 1+5 (Upper),
        – Kanal 5+1 (Lower),
        – Kanal 5+9 (Upper),
        – Kanal 9+5 (Lower),
        – Kanal 9+13 (Upper),
        – Kanal 13+9 (Lower)

        Bedeutung Upper/Lower: Legt den zweiten Kanal für 40 MHz im Schema 1-5-9-13 fest, sodass zum Beispiel bei 5+Lower die Kanäle 5 und 1 benutzt werden, wobei 5 der Hauptkanal ist und bei 5+Upper die Kanäle 5 und 9.

        Nur so kann 802.11g und 802.11n im 2,4 GHz-Netz ohne Reibereien auskommen!

        Leider gibt es diverse Hersteller (z.B: Arcadyan oder auch D-Link) die sehr gerne Kanal 6 als Standard festlegen. Wird dann 40 MHz aktiviert, vielleicht sogar schon ab Werk, wird im besten Fall nur Kanal 1 bis 8 gestört. Am schlimmsten ist die Konfiguration einer meiner Nachbarn. Dieser nutzt Hauptkanal 6 bei 40 MHz und leider Kanal 10 als zweiten Kanal (6+Upper), sodass von Kanal 4 bis 12 gestört wird. Damit lässt sich nur auf Kanal 1 oder 2 ein störungsfreies 20 MHz-Netz aufziehen, womit dann aber das komplette 802.11-Frequenzspektrum gestört wird. Ein 40 MHz-Netz hingegen wird immer gestört.

        Hätte man bei der Einführung von OFDM in 2,4 GHz nur etwas nachgedacht, hätte man nur die Kanäle 1, 5, 9 und 13 zur Auswahl durch den Endverbraucher freigegeben. Dann könnte so ein Horrorszenario wie oben beschrieben nicht geschehen.

        Zum Glück hab ich zusätzlich 5 GHz, da ist komplett tote Hose – auch irgendwie langweilig 🙂

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  3. Gargamel says:

    Danke.

    -b rausgeworfen und auf Kanal 13 Gewechselt…
    jezt habe ich angeblich 10mbit/s mehr in meiner werkstatt.
    Und ich störe nicht gleich 4 Nachbarn sondern nurnoch 2 ^^..

    Gruß

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    • Reiner says:

      Danke! Ich werd’ die Infos zu g (1,5,9,13) von Wikipedia in den Artikel einarbeiten.

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      • Peter Coenen says:

        So ein genannter Artikel ist sehr hilfreich um das Chaos der Nachbarschaft zu entschärfen, und wäre er jetzt richtig gestellt, hätte ich ihn jetzt weiter empfohlen.

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      • aan3kk says:

        Reiner verdammt, hör auf wie auf deinem Avatar das Leben zu genießen und bitte aktualisiere JETZT den Artikel. Sind doch nur ein paar Nummern 😉

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      • aan3kk says:

        Reiner? Nicht nur, dass der Artikel leider noch immer nicht aktualisiert ist, nein, ich bekam gerade eine eMail über ein neuen Post in deinem Blog – dabei habe ich mich nie registriert. Also bitte!

        Liked by 1 person

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  9. CARL says:

    Wer funkt noch mit dem b Start. Es wird nach g/n dringend empfohlen in Europa nur die Kanäle 1. 5. 9 und 13 zu benutzen.

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  10. Hallo, kann ich so nur bestätigen, wenn möglich stelle ich WLAN ebenfalls auf einem dieser Kanäle ein.
    Habe bei ähnlichem Verhalten in der Vergangenhiet Kunden helfen können.

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  11. Matthias Jakober says:

    Das “europäische” Raster mit den Kanälen 1,5,9,13 wäre ja echt ideal einzusetzen, praktisch kratzen wir leider wieder am Ursprungsproblem des Blogeintrages.

    Die meisten CPE´s der üblichen Nachbarschaft sind auf ACS gestellt, die bevorzugt die Kanäle 1,6,11 auswählen (vermutlich bedingt durch die Herkunft des Herstellers)

    Wenn man nun als einziger seine Kanäle “optimal” einstellt, hat man bald “dicke Luft” 😉

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    • aan3kkan3k says:

      Oder du überstrahlst sie einfach 🙂

      In meinem Fall (zwei Doppelhaushälften) ist’s kein einfacher AP (oder mehrere) sondern ein AP-Controller mit sechs Beacons (wie ein AP). Jedes Beacon strahlt zwar im gesetzlich zulässigen Rahmen, dank Controller bilden diese aber nur ein Netz, d.h. das Netz selbst strahlt 6x stärker als das eines normalen APs. Und solange kein Nachbar nicht auch sowas einsetzt wird’s schwierig mit dem WLAN.

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