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LAN, WLAN oder Gigabit-Powerline?

Sychugina Elena

Von Dr. Harald Karcher

Wer Daten, Sprache, Fotos, Videos, Telefonie und Webseiten digital übertragen will, braucht ein passendes Trägermedium. Die bekanntesten Inhouse-Carrier sind: Ethernet-Kabel für das LAN, Luft für das WLAN sowie ganz normale 230-V-Stromleitungen für Powerline.

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Kanäle fräsen für das LAN-Kabel

Das klassische Ethernet-LAN-Kabel garantiert die sicherste, zuverlässigste und durchsatzstärkste Vernetzung. Nicht alle Häuser und Firmengebäude wurden aber schon im Bau mit genügend Leerkanälen für die lückenlose Ethernet-Verkabelung ausgestattet. Und leider kostet die nachträgliche Verdrahtung einer Wohnung, eines Büros oder eines ganzen Hauses viel Zeit und Mühe. Oft müssen Handwerker kommen, um Löcher durch Decken und Wände zu bohren oder Kabelkanäle in Boden und Wände zu fräsen. Da kommen schnell hohe Beträge für Arbeitslöhne zusammen. Das reine Kabelmaterial samt Router-Switch-Equipment ist im Vergleich dazu kaum nennenswert.

In jüngeren Bürogebäuden sieht es besser aus: Dort sind Ethernet-Dosen in allen Räumen der Standard. Außerdem gibt es dort oft genügend Leerrohre, Leerkanäle, doppelte Decken oder doppelte Böden, die ohne großen Aufwand nachträglich Kabel aufnehmen können.

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Schwarz auf Weiß
Dieser Beitrag erschien zuerst in unserer Magazinreihe. Einen Überblick mit Download-Links zu sämtlichen Einzelheften bekommen Sie online im Pressezentrum des MittelstandsWiki.

Mit einem 10/100/1000-MBit-LAN-Equipment kann man 600 bis 900 MBit/s an echten Nutzdaten in einem Windows-Dateitransfer übertragen. Konkrete Messung aus der Praxis: Wir verbinden zwei schnelle Laptops mit Gigabit-Ports per LAN-Kabel über den eingebauten 4-Port-Gigabit-Switch einer aktuellen AVM Fritz!Box 7490. Beim Kopieren einer 1,0 GByte großen Testdatei rasen die Daten mit bis zu 890 MBit/s netto von einem Rechner zum anderen. Auch mit anderen Switch-Marken aus der Business-Liga landet man netto in der Regel 100 bis 200 MBit unter den offiziellen 1000 MBit.

Mit Funk für Gigabit-WiFi ausleuchten

WLAN (WiFi), also das drahtlose LAN, nutzt die Luft als Trägermedium für das lokale Netzwerk. WLAN eignet sich besonders für die Vernetzung mobiler (!) Geräte wie Smartphones, Tablets und Notebooks. Fast alle Mobile Devices haben es heutzutage ab Werk eingebaut. Doch auch stationäre PCs, Drucker und lokale NAS-Systeme (Network Attached Storage) haben immer häufiger WLAN-Module an Bord oder sind mit einem entsprechenden Stick nachrüstbar. Der große Vorteil der drahtlosen Technologie: Die Luft ist überall, nicht nur an der Steckdose. Man kann sich also im gesamten Büro oder der Halle kabelfrei bewegen, so weit die Funkzelle leuchtet und hat (fast) immer eine Verbindung zum Netzwerk.

Der jüngste WLAN-Standard 802.11ac verspricht in der 3×3-MIMO-Variante mit jeweils drei Antennen im Router und im Endgerät nominal 1300 MBit/s brutto. In der Praxis kommt natürlich weniger: Mit zwei aktuellen, Gigabit-tauglichen AVM Fritz!boxen 7490 konnten wir unter optimalen Bedingungen Peaks von 791 MBit/s netto auf kurze Distanz messen, also 61 % des Bruttowerts. Als reproduzierbare Dauerleistung schafften die beiden 11ac-Geräte durch eine Stahlbetondecke hindurch einen Nettodurchschnitt von 560 MBit/s, also 43 % des Bruttowerts. Das bedeutet: Das aktuelle Gigabit-WLAN ist netto (!) langsamer als Gigabit-LAN, egal welche Herstellermarke man verwendet. Auch bei teuren Business-WLAN-Routern ist 3×3-WLAN-11ac zurzeit der lieferbare Speed-Standard.

Abb. 1: Powerline jagt im gesamten Gebäude Daten vom Internet-Router im Keller durch die Stromleitung bis an die Endgeräte. (Bild: Devolo)

Gigabit-Powerline auf drei Adern

Die weniger bekannte PLC-Technik (Powerline Communication) nutzt die vorhandenen 230-V-Stromleitungen im Gebäude als Trägermedium des lokalen Netzwerks. Im einfachsten Falle läuft ein Ethernet-Kabel von einem Router (oder von einem Rechner) zu einem Ethernet-to-PLC-Adapter, der in einer Steckdose steckt. Dieser PLC-Adapter treibt nun Daten, Musik, Fotos, Filme, Telefonie und Webseiten über die Stromleitung an alle anderen Steckdosen der Wohnung. Dort kann ein zweiter PLC-to-Ethernet-Adapter den Daten-Musik-Bilder-Videostrom aus dem 230-V-Netz abgreifen und dem Zielgerät wieder per LAN-Kabel zuführen.

Ein moderner Stromkreis hat drei Adern: die Phase (L), den Neutralleiter (N) und den Schutzleiter (PE). Ältere Stromkreise haben häufig nur zwei Adern, die Phase (L) und den Neutralleiter (PEN), der dann die Aufgabe des Schutzleiters mit übernimmt.

Abb. 2: Gigabit-Powerline benötigt einen Stromkreis mit drei Adern und Schutzkontaktsteckdosen. Dank MIMO-Technik kann die Technologie auf drei Adern etwa 60 bis 80 % schneller kommunizieren als auf zwei Adern. (Bild: AVM)

Ursprünglich wurde Powerline nur auf zwei Adern genutzt. Das schnelle Gigabit-Powerline benötigt jedoch einen Stromkreis mit drei Adern und Schutzkontaktsteckdosen. Dank MIMO-Technik kann Powerline auf drei Adern etwa 60 bis 80 % schneller kommunizieren als auf zwei Adern, erklärt der Hersteller AVM aus Berlin. In dessen jüngstem PLC-Adapter AVM Fritz!Powerline 1000E arbeiten zwei Empfänger und zwei Sender auf beiden Seiten im Parallelbetrieb. Man spreche deshalb von 2×2-MIMO. Durch aufwendige Signalverarbeitung auf Sende- und Empfangsseite würden beide Adernpaare mit der maximal möglichen Datenrate betrieben. Die Datenrate, die der Fritz!Powerline 1000E übertragen kann, sei die Summe der Datenraten beider Kanäle, erläutern die Berliner Netzwerkexperten.

Der PCL-Markt von Allnet bis ZyXEL

PCL-Adapter gibt es u.a. von Allnet, ASUS, AVM, Conrad, Devolo, D-Link, Deutsche Telekom, Linksys, MSI, Netgear, Trendnet, TP-LINK und ZyXEL. Der deutsche Powerline-Spezialist Devolo aus Aachen gilt als Marktführer, in Deutschland sowieso, aber auch weltweit – so jedenfalls Christoph Rösseler, ebendort Director Marketing & Public Relations. Der deutsche WLAN-Router-Champion AVM aus Berlin hat den Markt zur CeBIT 2011 mit seinem ersten PLC-Pärchen Fritz!Powerline 500E mit nominal 500 MBit/s betreten.

Bis Ende 2014 konnten ausschließlich diese beiden deutschen Hightech-Schmieden schon Powerline-Produkte der jüngsten 1200-MBit-Klasse liefern. Die meisten anderen PLC-Adapterhersteller werden erst seit Frühling 2015 lieferfähig. Es gibt also noch führende Netzwerktechnik aus deutschen Landen!

Powerline-Adapter mit 200 und 500 MBit/s

Ältere PLC-Produkte mit nominal 14 oder 85 MBit/s (brutto) sind nicht kompatibel mit den jüngeren Speed-Klassen 200, 500, 600, 1000 und 1200 MBit/s. Powerline-Adapter der 200-MBit/s-Klasse (brutto) schafften in unseren Tests meist 60 bis 90 MBit/s netto auf kurze Distanz im gleichen Raum – netto blieben also keine 50 % des Bruttowerts übrig.

Anfang 2011 kam mit dem Netgear Powerline AV 500 Adapter Kit XAVB5001 das erste PLC-Pärchen mit 500 MBit/s (brutto) auf den deutschen Markt, noch ohne Durchsteckdose. Kurz darauf folgte der große Bruder (mit einer Durchsteckdose) als Netgear Powerline AV+ 500 Adapter-Set XAVB5501. Ein ähnlicher PLC-Adapter (ebenfalls mit Durchsteckdose) kam damals auch von Devolo als dLAN 500 AVplus Starter Kit. Auf kurze Entfernung im gleichen Raume flitzte unsere 1-GByte-Testdatei via Devolo-PLC-Pärchen mit maximal 256 MBit/s durch die Stromleitung. Mit zwei Netgear-500-MBit/s-Adaptern waren es maximal 263 MBit/s. Netto blieben in beiden Fällen also immerhin gut 50 % der nominalen Bruttodatenrate übrig, bei identischen Testverfahren, in der gleichen Testumgebung.

Abb. 3: Zwei PLC-Adapter der Marke AVM Fritz!Powerline 1000E schafften in einer „sauberen Laborumgebung“ vereinzelte Speed-Spitzen bis zu 469,31 MBit/s netto. Die reproduzierbare Dauerleistung lag bei ca 450 MBit/s netto. (Bild: Harald Karcher)

Powerline-Adapter mit 1200 MBit/s

Im Herbst 2014 kamen die ersten 1200-MBit/s-PLC-Adapter der Marken AVM Fritz!Powerline 1000E und devolo dLAN 1200+ auf den deutschen Markt. In unseren Messungen blieben vom Brutto deutlich weniger als 50 % übrig, egal ob mit AVM- oder Devolo-Adaptern.

Bei unseren Messtests kopieren wir seit Jahren die immer gleiche 1-GByte-Testdatei von einem schnellen Windows-Laptop zum anderen, egal ob wir nun LAN, WLAN oder Powerline vermessen. Die Entwicklungsabteilungen einiger Hersteller testen oft mit anderen Methoden, die weitaus höhere Messwerte auswerfen, aber für normale Endanwender keine Praxisrelevanz besitzen.

Bei Gigabit-Powerline ist die Differenz zwischen Brutto- und Nettospeed momentan erheblich größer als bei Gigabit-WLAN oder gar Gigabit-LAN. Das spricht aber keinesfalls gegen Gigabit-PLC, gerade wenn Alternativen wie LAN und WLAN – aus welchen Gründen auch immer – nicht infrage kommen.

AVM Fritz!Powerline 1000E bis 469,31 MBit/s

Zur Messung der maximalen Nettospeed-Werte steckten wir zunächst zwei PLC-Adapter der Marke AVM Fritz!Powerline 1000E im Abstand von circa 15 cm in eine Schuko-Mehrfachsteckdosenleiste. Letztere wurde über einen Netzfilter mit dem restlichen 230-V-Stromnetz der Testwohnung verbunden, um die beiden PLC-Adapter mit einem relativ „sauberen Strom“ zu versorgen. An jedem PLC-Adapter hing jeweils ein schneller Windows-7-Laptop mit Intel-Core-i7-CPU, schnellen RAM-Speichern und schnellen SSD-Laufwerken.

Über ein Windows-7-Netzwerk übertrugen wir dann die 1 GByte großen Testdateien zwischen den beiden Laptops. Dabei konnten wir vereinzelte Speed-Peaks bis zu 469,31 MBit/s beobachten. Die reproduzierbare Dauerleistung lag im Durchschnitt bei ca. 450 MBit/s, mit sehr geringen Abweichungen vom Mittelwert.

Dieser entwicklungslabornahe Testaufbau ist zwar extrem praxisfern, zeigt aber die (fast) maximale Nettoleistung der beiden PLC-Adapter von AVM auf extrem kurze Distanz, in einem weitgehend entstörten Stromkreis, wie er in einem normalen Haushalt oder Büro nur äußerst selten bis überhaupt nie anzutreffen sein dürfte.

Devolo dLAN1200+ bis 437,02 MBit/s

Ebenfalls hinter Netzfilter testeten wir danach zwei PLC-Adapter der Marke Devolo dLAN1200+ im Abstand von circa 15 cm in einer Schuko-Mehrfachsteckdosenleiste mit einem relativ „sauberen Strom“. Dabei konnten wir vereinzelte Speed-Peaks bis zu 437,02 MBit/s herauskitzeln, also gut 30 MBit/s weniger als mit dem Fritz!Powerline-Adapterpärchen. Der Durchschnitt mit Devolo lag bei gut 400 MBit/s, mithin bei knapp 50 MBit/s weniger als mit dem AVM-Paar aus Berlin.

Auch bei diesem Test gilt der ausdrückliche Hinweis: Der labornahe Testaufbau ist extrem praxisfern und zeigt lediglich die (fast) maximale Nettoleistung der PLC-Adapter auf extrem kurze Distanz unter besten Bedingungen. In der Praxis sehen die Resultate etwas anders aus.

PLC-Durchsatz in der Praxis

In unseren Praxismessungen brachten die Gigabit-Powerline-Adapter von AVM und Devolo schon im Nachbarraum oft nur noch 150 bis 200 MBit/s netto. Zwei bis drei Räume weiter, jenseits eines Stromzählerkastens, kamen oft nur noch 40 bis 70 MBit/s. Allerdings geht auch der Nettodurchsatz bei einem Gigabit-WLAN hinter zwei bis drei Wänden oft sehr deutlich nach unten.

Auf kurze Distanzen waren die PLC-Adapter von AVM marginal schneller als die von Devolo. Zwei bis drei Räume weiter, jenseits eines Stromzählerkastens, war es umgekehrt. AVM optimiert den verbauten Powerline-Chip von Qualcomm eher auf Speed, Devolo tendenziell eher auf Reichweite.

Der mittlere Stromverbrauch eines jeden Adapters lag mit den AVM-Modellen um 2,57 W und mit Devolo um 2,67 W. Auch dieser Unterschied ist derart knapp, dass man die Messungen vielmals wiederholen müsste, bevor man mit letzter Sicherheit sagen könnte, ob AVM dauerhaft sparsamer arbeitet als Devolo. Allerdings verbaut Devolo einen Netzfilter, der bei AVM mangels Durchsteckdose wenig Sinn macht. Die passiven Bauteile eines Netzfilters vernichten ebenfalls ein bisschen Strom, was den höheren Verbrauch bei Devolo erklären könnte.

Speed nach Haustechnik
Die Ergebnisse von Powerline-Messungen lassen sich außerdem nur grob auf andere Gebäude übertragen. Sie hängen u.a. von der Qualität und vom Alter der Stromleitungen ab. Nachbarn, die ebenfalls PLC-Adapter benutzen, können z.B. den Durchsatz im ganzen Gebäude verschlechtern. Auch billige Netzteile in benachbarten Steckdosen können das Stromnetz belasten und den Durchsatz verschlechtern. Falls möglich, sollte man PLC-Adapter auch nur direkt in Wandsteckdosen und nicht in Steckdosenleisten betreiben, weil diese den Durchsatz je nach Bauart verlangsamen können.

AVM zufolge wird der PLC-Speed ferner durch folgende Geräte im Stromkreis behindert: Schalter in Mehrfachsteckdosen, Überspannungsfilter, FI-Schutzschalter, Stromzähler, Dimmer, Vorschaltgeräte sowie einige andere Geräte wie Bohrmaschinen und Staubsauger. Zudem werde der Durchsatz reduziert, wenn viele Powerline-Adapter im PLC-Netz zum Einsatz kommen. Das alles gilt selbstverständlich auch für die Produkte der Marktbegleiter.

Streitfall: Störstrahlung

WLAN-Router funken aus ihren Antennen – das ist im Sinne des Erfinders. LAN-Kabel funken aus ihren Kupferdrähtchen – diese Störstrahlung ist unerwünscht, lässt sich aber mit abgeschirmten Ethernet-Kabeln reduzieren. PLC-to-Ethernet-Adapter generieren ebenfalls unerwünschte Funkstrahlung, und zwar aus den 230-V-Stromkabeln, denn diese liegen in der Regel ohne Abschirmung unter dem Putz. Stromleitungen verhalten sich wie Sendeantennen, sobald man hochfrequente Energie darauf gibt. Man versucht deshalb, die Störstrahlung von Powerline in Bereiche zu verlagern, in denen es wenig Ärger gibt. Hier haben einige PLC-Adapter in der Vergangenheit gepatzt und Grund zu Diskussionen geboten.

Umfangreiche Messungen des Instituts für Rundfunktechnik (IRT) mit Sitz auf dem Gelände des Bayerischen Rundfunks in München-Freimann bestätigten etwa den 500-MBit/s-Adaptern von Netgear mit dem Qualcomm-Atheros-Chipset AR7400 per Januar 2011, dass eine „Beeinträchtigung des UKW- und DAB-Empfangs durch den Betrieb der nach HomePlug AV2 (IEEE 1901) operierenden Adapter […] nicht gegeben“ sei.

Dagegen bescheinigten die Störstrahlenmessungen des IRT den 1000-MBit/s-PLC-Produkten von Belkin und MSI, „dass diese Modems im Frequenzbereich 30 MHz bis 305 MHz stärker stören als nach der Norm EN 55022 erlaubt.“ Diese Störungen erkannten beim IRT offenbar nicht nur die Profimessgeräte, sondern bereits die bloßen Ohren der Testexperten Lipfert, Schramm und Wiegel:

„Subjektive Hörtests im Nahbereich zu einer datenführenden, ungeschirmten Stromleitung lassen Störungen von UKW-Empfang sowie deutliche Störungen des DAB-Empfangs erkennen, bis zum kompletten Ausfall des Audiosignals.“

Leider werden derart aufwendige Messungen nicht ständig für alle neuen PLC-Produkte durchgeführt. Sie belegen aber: Nicht nur WLAN strahlt, sondern auch Powerline, nur eben auf anderen Frequenzen.

Inwieweit stören auch die neuesten 1200-MBit/s-Produkte? Dazu ein Sprecher des PLC-Adapter-Weltmarktführers Devolo:

„Aktuelle Powerline-Adapter, wie der devolo dLAN 1200+, die dem HomePlug-AV(2)-Standard folgen, nutzen ausschließlich Frequenzen zwischen 2 und 68 MHz. Störungen wie bei den genannten Modellen von MSI und Belkin, denen ein abweichendes Konstruktionsprinzip zugrunde lag, sind somit nicht zu erwarten.“

Fazit: Kabelschächte bleiben zukunftsfähig

Am Ende bleibt die Qual der Wahl: Will man maximalen Speed und beste Stabilität? Dann schließt man möglichst viele (stationäre) Geräte mit einem Gigabit-Kabel direkt an einen Gigabit-Router an: Weder 1200-MBit/s-Powerline noch 1300-MBit/s-WLAN-11a/b/g/n/ac können beim Nettospeed nämlich mit einer 10/100/1000-MBit/s-LAN-Vernetzung konkurrieren. Nur dort, wo das Gigabit-Kabel nicht gut hinkommt, optisch stört, oder nicht mobil genug erscheint, sollte eine Anbindung via PLC oder WLAN erfolgen. Außerdem kann man die drei Vernetzungstechniken LAN, WLAN und PLC in einer Wohnung, einem Haus oder einer Firma auch intelligent kombinieren.

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