Mesh-FAQ

Ein Netgear-Mesh mit Outdoor-AP

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Aktuell ist beim Auf- und Ausbau von drahtlosen Netzwerken im Heimbereich ein klarer Trend zu erkennen. Mesh-Netzwerke sollen nicht nur eine einfache Möglichkeit für den Auf- und Ausbau liefern, sondern können auch beliebig erweitert werden. Doch noch immer gibt es einige Missverständnisse, wenn es um die Funktionsweise eines Mesh-Netzwerkes geht. Mit eben diesen wollen wir aufräumen.

Nahezu alle Hersteller für WLAN-Hardware sind inzwischen auf den Mesh-Zug aufgesprungen. Google verwendet die Technik für seine WiFi-Access-Points ebenso wie ASUS bei Lyra, Netgear bei den Orbi-Systemen, Ubiquiti mit UniFi Mesh und auch AVM bietet seine Netzwerk-Hardware mit Mesh-Kompatibilität an.

Das Prinzip eines Mesh-Netzwerkes ist weder neu noch sonderlich kompliziert. Zwei oder mehr Endgeräte werden zu einem vermaschten Netz zusammengesetzt. Die Mesh-WLAN-Netzwerke für den Endkunden sollen sich selbständig aufbauen und konfigurieren. Mesh-Netze kommen auch in kabelgebundenen Netzwerkstrukturen zum Einsatz. Doch ein Mesh-Netz ist nicht immer gleich Mesh-Netz. Am Beispiel eines Mesh-Netzwerkes auf Basis des Orbi-Ökosystems von Netgear haben wir uns die Funktionsweise und den Aufbau eines solchen Netzwerkes einmal angeschaut.

Doch beginnen wir am Anfang: Die meisten Nutzer kennen das Problem – ein zentral aufgestellter Router reicht nicht immer aus, um eine größere Wohnung oder gar ein ganzes Haus mit mehreren Etagen ausreichend mit einem WLAN abzudecken. Ruckelt beispielsweise der Stream auf einem Tablet, wird häufig eine zu langsame Internet-Verbindung als Ursache vermutet, doch sehr oft handelt es sich um um eine zu schwache WLAN-Abdeckung. Hier sollen Mesh-Netzwerke helfen, die in erster Instanz aber nichts anderes sind, als simple Repeater.

Netgear verwendet für sein Mesh-Netzwerk eine, ausschließlich als Rückgrat vorgesehene, dedizierte WLAN-Verbindung im 5-GHz-Netz - das sogenannte Backhaul-Netz. Es stellt eine direkte Verbindung zwischen Router und dem ersten Satelliten her und bietet eine dedizierte Bandbreite von theoretisch 1,7 GBit/s bzw. 866 MBit/s. Vorteil einer dedizierten Backhaul-Verbindung ist die Tatsache, dass die nutzbare WLAN-Bandbreite für die Endgeräte damit theoretisch höher ist und nicht bereits für das Mesh-Netzwerk und die interne Verbindung verwendet wird.

Reicht auch ein Satellite nicht aus, kann das Netzwerk um einen weiteren erweitert werden. Auch dieser verwendet im Falle des Netgear Orbi die dedizierte Backhaul-Verbindung. Sowohl der erste, wie auch der zweite Satellite verbinden sich mit dem Router. Die Satelliten selbst haben zueinander keinerlei direkte Verbindung.

Das Prinzip lässt sich nun beliebig erweitern: Für die meisten Haushalte sollte ein Mesh-System mit zwei Satelliten und einem zentralen Router ausreichen. Damit lassen sich bereits drei Etagen sehr gut abdecken. Wer im (Winter)Garten oder dem Balkon aber ebenfalls eine möglichst gute Verbindung haben möchte, der installiert vielleicht auch noch einen dritten Satelliten.

Oft wird ein Mesh-System so verstanden, als wenn die Möglichkeit bestünde, von einem Satelliten direkt zum nächsten zu gehen. Der Name "Mesh" impliziert auch eine solche Topologie. Mesh-Netzwerke im Privatkundenbereich verwenden allerdings nur nominell eine dezentrale Infrastruktur. Derzeit sind dies allesamt proprietäre Systeme die eine zentrale Intelligenz und damit auch eine zentrale Hardware als Ausgangspunkt in einer Sterntopologie voraussetzen. Es gibt einen "echten" Mesh-WLAN-Standard, dieser wird im Privatkundenbereich aber noch nicht umgesetzt.

Die zentralen Komponenten eines Mesh sind beispielsweise dazu notwendig, um den einzelnen Knotenpunkten des Mesh-Netzwerkes Vorgaben zu machen, welche Clients über sie versorgt werden sollen (Stichwort Access Point Steering). So kann der einzelne Knotenpunkt nicht über die Übergabe und Übernahme an einen weiteren Teilnehmer entscheiden, sondern dies geschieht über die zentrale Instanz. Teilweise verlassen sich die Mesh-Systeme auch auf die Clients, die sich selbstständig den stärksten Zugangspunkt suchen.

Im Privatkundenbereich muss im Mesh-Netzwerk also sichergestellt werden, dass alle Mesh-Knoten oder Satelliten eine Verbindung zum zentralen Router haben. Dies schränkt die Reichweite eines derart aufgebauten Netzwerks mit Sterntopologie ein.

In Zukunft könnte sich dies jedoch ändern. Im professionellen Umfeld wird 802.11s als Teilspezifikation von 802.11 bereits angewendet. Die Mesh-Knoten sind in einem 802.11s deutlich eigenständiger und beispielsweise nicht mehr auf einen zentralen Router angewiesen. Das Mesh-Routing findet bei 802.11s auf MAC-Ebene statt und soll damit deutlich effizienter sein, da nicht immer über eine zentrale Instanz kommuniziert werden muss. Daten werden innerhalb der Knoten auch untereinander zwischen den verbundenen Clients ausgetauscht. Für den professionellen Einsatz in größeren Versorgungsflächen gibt es Hardware, die 802.11s unterstützt. Im Heimanwenderbereich ist dies derzeit noch nicht der Fall.

Mesh-Systeme mit automatischem Setup

Viele Nutzer wollen oder können sich nicht tiefergehend mit der Funktionsweise ihrer Netzwerkhardware beschäftigen. Die Konfiguration muss daher weitestgehend selbstständig geschehen. Die meisten Mesh-Systeme handeln den Aufbau ihrer eigenen Infrastruktur daher selbst aus – dies gilt auch für das Backhaul-Netz als Mesh-Rückgrat der Orbi-Hardware von Netgear.

Sind Router und mindestens ein Satellite aufgestellt, handeln diese ihr internes Netz selbstständig aus. Hin und wieder muss die Synchronisation noch einmal manuell angestoßen werden – im Falle der Netgear Orbi geschieht dies über einen Taster auf der Rückseite der Geräte – im Grunde aber ist eine Konfiguration nicht notwendig.

Mesh-Erweiterung am Beispiel eines Outdoor-AP

Gerade in den Sommermonaten hält man sich sicherlich auch verstärkt auf der Terrasse und im Garten auf. Das WLAN vom Router oder einem der Mesh-Endpunkt im WLAN muss dann nicht zwangsläufig auch in diesem Bereich für eine ausreichende Abdeckung sorgen. Neben der Nutzung des WLANs durch mobile Geräte spielt eine zunehmende Vernetzung durch Smarthome-Hardware im Gartenbereich hier sicherlich auch eine Rolle.

Mithilfe des Orbi Outdoor lässt sich das Orbi-Mesh auch in den Außenbereich erweitern. Er kann aber auch als einfacher Repeater verwendet werden. Das Gehäuse des Orbi Outdoor ist nach IP56 geschützt und soll eine Fläche von 175 m² mit schnellen WLAN versorgen können. Das bedeutet ein vollständiger Schutz gegen Berührung und vor Staub. Weiterhin für den Außenbereich wichtig ist der Schutz gegen starkes Strahlwasser – Regen kann dem Orbi Outdoor also nichts ausmachen.

Außerdem kann das Orbi Outdoor in einem Temperaturbereich von -20 bis +50 °C betrieben werden. Die Winter und Sommer stellen für die Hardware damit kein Problem dar. Aufgestellt und befestigt werden kann der Orbi Outdoor an einer Außenwand oder auf dem mitgelieferten Standfuß.

Über die Rücksteite führt Netgear die Abwärme der Hardware ab. Da es sich um ein komplett geschlossenes Gehäuse handelt, ist eine andere Kühlung nicht möglich. Auch die Anschlüsse und Taster müssen aufgrund der IP56-Zertifizierung entsprechend abgesichert sein.

Über die rückseitigen Platten kann der Orbi Outdoor direkt an einer Wand befestigt werden. Im Lieferumfang befindet sich aber auch ein Standfuß, der montiert werden kann.

Die Stromversorgung ist der Knackpunkt. Ein Akkusystem ist natürlich keine Alternative, also muss eine ebenfalls IP56-abgesicherte Stromversorgung her. Netgear dichtet das Netzteil entsprechend ab und drei Gummiringe sorgen am Stecker dafür, dass auch am Orbi Outdoor keine Feuchtigkeit durch den Anschluss eindringen kann.

Wie bei den Orbi-Systemen üblich, verfügt auch der Orbi Outdoor über eine Beleuchtung, die allerdings auch abgestellt werden kann. Während der Installation hilft die Anzeige zu erkennen, ob eine Verbindung zum Mesh-Netzwerk besteht. Im Außenbereich sieht Netgear den Orbi Outdoor aber auch durchaus als aktives Leuchtelement und bezieht die Unterseite der Hardware mit ein. So kann beispielsweise ein Weg zumindest derart beleuchtet werden, dass Stolperfallen erkannt werden.

Hinsichtlich des WLANs unterstützt der Orbi Outdoor eine Backhaul-Verbindung mit theoretisch 1,7 GBit/s. Das zweite 5-GHz-Netz bietet bis zu 866 MBit/s und das 2,4-GHz-Netz kommt auf 400 MBit/s. Damit bewegt man sich hier auf Niveau der übrigen Orbi-Satelliten.

Der Aufbau eines Mesh-Systems auf Basis der Orbi-Hardware von Netgear ist recht einfach. Ist die Stromversorgung hergestellt werden die Satelliten mit dem Router synchronisiert und in das Netzwerk eingebunden.

Die Einrichtung eines jeden Orbi-Systems erfolgt im Idealfall über die App, die sowohl für iOS als auch Android zur Verfügung steht. Theoretisch ist es aber auch möglich, ein Orbi-Mesh ohne manuelles Zutun zu betreiben. Die Synchronisation erfolgt wie gesagt über Taster an der Hardware, die WLAN-Schlüssel und Netzwerknamen sind auf der Unterseite des Routers aufgeführt. Über die App lassen sich dann auch die wichtigsten Einstellungen für das gesamte Mesh-Netzwerk und die einzelnen Satelliten tätigen.

Mesh-Systeme bieten eine gute Abdeckung und hohe Geschwindigkeiten

Bis vor wenigen Jahren war die Erweiterung des (WLAN)-Netzwerks nur über WLAN-Repeater möglich. Mesh-Netzwerke haben sich seither etabliert und sind inzwischen extrem beliebt. Nicht jeder kann sich seine eigenen vier Wände selbst bauen bzw. bauen lassen und hat daher auch nicht immer Einfluss auf die Elektroinstallation. Man stelle sich vor, der zentrale Internet-Zugang befindet sich im Hausflur, das Wohnzimmer und/oder das Büro aber sind so weit weg, dass eine gute und ausreichende WLAN-Abdeckung hier nicht mehr gewährleistet ist. Im Büro und/oder Wohnzimmer benötigen aber mehrere Geräte eine möglichst schnelle Verbindung, am besten sogar noch per Ethernet, da ein WLAN auch irgendwann einmal gesättigt ist. Im Büro ist dies leicht denkbar (Office-PC, Drucker, NAS, etc.), aber auch in vielen Wohnzimmern befinden sich inzwischen HTPC, Konsolen und andere Hardware, die eine möglichst schnelle Anbindung voraussetzen.

Was ein Mesh-Netz leisten kann, haben wir einmal dargestellt. Dazu haben wir einen Netgear Orbi RBK50-Router an zentraler Stelle aufgebaut, der dazugehörige Satellite befindet sich im Wohnzimmer mit einer Zwischenwand und einem Abstand von 6 m. Darüber hinaus haben wir einen Orbi Outdoor im Garten platziert. Dieser befindet sich etwa 15 m entfernt vom Router mit mehreren Zwischenwänden. Weiterhin haben wir im Obergeschoss einen RBK-20-Satelliten verbaut – das Overhaul-Netzwerk muss also durch eine Decke und mehrere Zwischenwände. Für die Messungen des Overhaul-Netzwerks haben wir an Router und Satellite ein Ethernet-Kabel für die Messungen verwendet.

In vielerlei Hinsicht gibt es also Bedarf nach mehr und mehr Bandbreite und dieser kann über Mesh-Systeme schnell und einfach gedeckt werden. Das Orbi-Ökosystem von Netgear bietet durch das Vorhandensein unterschiedlicher Router und Satelliten eine gewisse Flexibilität. Geht es einfach nur darum, das WLAN zu erweitern, kann ein kompakter Satellit in eine freie Steckdose gesteckt werden. Werden am Aufstellort eines Satelliten Ethernet-Anschlüsse notwendig, bietet Netgear entsprechende Endpunkte mit bis zu vier Ethernet-Anschlüssen an. Bei der Nutzung der Ethernet-Anschlüsse wird deren Geschwindigkeit durch die Datenrate der Backhaul-Verbindung bestimmt und 1.000 MBit/s sind nur selten und bei geringem Abstand zwischen Router und Satellite zu erreichen.

Das RBK50 liefert den größten Funktions- und Leistungsumfang. Maximale WLAN-Geschwindigkeit gepaart mit vier Ethernet-Anschlüssen an jedem Satelliten. Dafür aber ist das RBK50 auch nicht wirklich kompakt und lässt sich nicht mal eben im Bücherregal verstauen/verstecken. Das BK40/30 ist eine Zwischenlösung. Etwas kompakter, mit weniger Bandbreite und mit weniger Ethernet-Anschlüssen. Dafür lässt sich der kleine Satellite einfach in die Steckdose stecken.

Das RBK20 lässt sich als Allrounder bezeichnen. Der Satellite kann Ethernet-Anschlüsse anbieten, Router und Satellite sind aber auch ausreichend kompakt, um überall platziert zu werden, ohne besonders auffällig zu sein. Die Kompatibilität untereinander ist aber sicherlich die Stärke des Orbi-Systems, denn die Satelliten lassen sich beliebig miteinander kombinieren, wenngleich sich die Backhaul-Verbindung auf den kleinsten gemeinsamen Nenner aller Systeme einigen muss.

Der Aufbau eines Mesh-Netzwerkes bietet einen deutlichen Geschwindigkeitszuwachs im Vergleich zu einem zentralen Router, bei gleichzeitig besserer Netzabdeckung und ist zudem auch noch flexibel hinsichtlich der Erweiterbarkeit. Im nächsten Schritt sind nun Mesh-Systeme für den Heimanwender interessant, welche den Mesh-Ansatz vollständig umsetzen und auf eine zentrale Instanz verzichten.

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