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Best-Practice-Einsatz für mehr Qualität in drahtlosen lokalen Netzwerken WLANs auf dem Prüfstand – Feldstärke vs. Nutzererlebnis

Autor / Redakteur: Detlef Horn / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Viele drahtlose Netzwerke werden alleine auf Basis höchstmöglicher Feldstärken im gesamten Versorgungsgebiet konzipiert. Doch dies alleine reicht bei Weitem nicht aus, um vielen Usern mit unterschiedlichen Devices überall ein bestmögliches Nutzererlebnis zu bieten.

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Drahtlose Netze sind heute weit mehr als ein Nice-to-Have – entsprechnd gut sollten sie funktionieren
Drahtlose Netze sind heute weit mehr als ein Nice-to-Have – entsprechnd gut sollten sie funktionieren

Als Nischenprodukte, deren Einsatz oftmals nur als Annehmlichkeit verstanden wurde, wurden drahtlose lokale Netzwerke bislang häufig unter der Maxime der größtmöglichen Funkabdeckung bereitgestellt. Innerhalb des abgedeckten Bereichs war nahezu jeder Grad der Anwendungsleistung akzeptabel.

Dieser Ansatz stützte sich teilweise auf die Annahme, ein WLAN stelle einen besonderen Komfort dar, und eine schlechte Verbindung sei immer noch besser als gar keine. Auch ging man einst davon aus, nur wenige Menschen würden sich über eine dürftige Verfügbarkeit beschweren, und ein teurer Kundensupport wäre nur in äußersten Extremfällen erforderlich.

Zu Beginn bestanden die wichtigsten Ziele in der Bereitstellung darin, die Installationskosten gering zu halten, die Funkabdeckung zu maximieren und Funkstörungen zu minimieren. Bei der Entwicklung entsprechender Bereitstellungsmethoden mutmaßte man, die überwiegende Mehrheit aller Probleme würde durch Funkstörungen im Zusammenhang mit dem Standard 802.11 entstehen.

Mit Vollgas an die Wand

Anders ausgedrückt: Man ging davon aus, dass wenn ein Gerät das Funksignal des WirelessAccess Point (AP) erkennt und nur relativ wenige Störungen das Signal beeinträchtigen, das Netzwerk problemlos funktionieren würde. Mit dem doppelten Ziel vor Augen, die Kosten zu minimieren und die Abdeckung zu maximieren, stellten Dienstanbieter und IT-Manager in Unternehmen nur die zur Abdeckung des anvisierten Bereichs nötige Mindestanzahl von APs bereit. Die Sendeleistung der einzelnen APs wurde dabei auf das Maximum aufgedreht. Anstatt beispielsweise zehn APs mit geringer Sendeleistung aufzustellen, verwendete man so nur fünf APs und konfigurierte sie für maximale Sendeleistung.

Mithilfe dieser Bereitstellungsstrategie sollten also in erster Linie die Funkleistung maximiert und die Installationskosten minimiert werden. Ergebnis dieses Ansatzes war ein weithin bekanntes Problem: Der Nutzer schaltet seinen Laptop oder sein Smartphone ein und findet ein öffentliches WLAN mit drei bis vier Balken Empfangsstärke, die ein starkes verfügbares Netzwerksignal versprechen. Versucht der Nutzer dann, sein Gerät mit dem Netzwerk zu verbinden, gelingt ihm dies nicht. Das Netzwerk scheint zwar verfügbar zu sein, kann jedoch nicht genutzt werden.

Ein weiteres bekanntes Problem: Der Nutzer kann sein Gerät mit dem Netzwerk verbinden, dessen Leistung aber ist schlicht inakzeptabel. Noch frustrierender wird es, wenn jemand mit einer 3G-Datenverbindung neben einem sitzt und eine bessere Leistung erhält als man selbst. Denn eigentlich sollte ein drahtloses lokales Netzwerk die schnellste Funktechnologie sein, die man mit einem Laptop oder Smartphone nutzen kann.

Aufs falsche Pferd gesetzt

Indes überraschen diese Szenarien kaum, bedenkt man, dass die Signalstärke für gewöhnlich als einziges Kriterium herangezogen wird, um über die Nutzung eines Netzwerks zu entscheiden. Dabei finden sich zahlreiche Gründe, weshalb die Signalstärke kein guter Leistungsindikator ist.

Ein nur allzu häufiges Problem besteht darin, dass die Signale, welche für die Signalstärkeanzeige verwendet werden, mit der robustesten, jedoch zugleich niedrigsten Bitrate gesendet werden, die der AP unterstützt.

Für den Anwendungsverkehr der Geräte von Nutzern ist freilich eine höhere Bitrate erforderlich, um die für ein positives Benutzererlebnis notwendige Leistung bereitzustellen. Bei einem AP mit grenzwertiger Sendeleistung funktionieren die Management-Frames gemeinhin ordentlich, während Datenkodierungen mit höheren Bitraten entweder gering oder ganz ausfallen. Der Nutzer kann den AP daher zwar sehen, ihn aber nicht für praktische Zwecke verwenden.

Solche APs machen weiterhin auf ihr Vorhandensein aufmerksam, obwohl sie weder weitere Nutzer aufnehmen noch den Datenverkehr von Nutzern effektiv ins Internet routen können, da beispielsweise die Backhaul-Bandbreite begrenzt, eine Backhaul-Verbindung unterbrochen oder ein Gerät falsch konfiguriert ist.

Natürlich muss ein Gerät in der Lage sein, das Signal eines AP zu erkennen, damit der Nutzer überhaupt auf das WLAN zugreifen kann. Die bloße Tatsache jedoch, dass ein AP vorhanden ist und sich anpreist, reicht jedoch nicht aus, um zu gewährleisten, dass ein Nutzer auch eine angemessene Leistung und somit ein zufriedenstellendes Benutzererlebnis erhält.

Die Zufriedenheit von Nutzern mit der Anwendungsleistung – selbst wenn im Netzwerk dichtes Gedränge herrscht – ist ein weitaus besser geeignetes Auswahlkriterium.

Mobilfunkentlastung – optimierte Abdeckung statt Kapazität

Die geschäftlichen und technischen Anforderungen der Mobilfunkentlastung stehen im kompletten Gegensatz zu denen eines herkömmlichen drahtlosen lokalen Netzwerks. Wie bereits erwähnt, verstehen Anbieter WLAN-Zugänge seit jeher als nette Dreingabe, die üblicherweise relativ geringe Nutzung erfährt.

Unter diesen Umständen ergibt es durchaus Sinn, ein Netzwerk auf dessen Abdeckung hin statt auf Kapazität zu optimieren. In modernen Entlastungsnetzwerken stützt sich die Definition eines 802.11-Nutzungsszenarios auf eine Ansammlung von Menschen, die WLAN-fähige Smartphones bei sich tragen.

Die Anforderungen zur Versorgung dieser Kunden gebieten es, dass das Netzwerk zahlreichen gleichzeitig aktiven Nutzern selbst an einem stark frequentierten Ort ein zufriedenstellendes Benutzererlebnis ermöglicht. Das WLAN stellt in diesem Szenario eine kritische Infrastrukturkomponente des Mobilfunknetzes dar.

Wachsende Herausforderungen

An großen öffentlichen Schauplätzen wie Stadien, Konzerthallen, Tagungsräumen oder Messegeländen führt die schiere Anzahl von Smartphones in einem bestimmten Bereich zu einem der anspruchsvollsten Szenarien für 802.11-Bereitstellungen überhaupt. In der modernen Welt trägt nahezu die Hälfte der Bevölkerung ein Smartphone bei sich. Da diese Zahl weiter wächst, benötigen die Netzwerke Unmengen an Kapazitäten.

Die Herausforderung bei einem Netzwerk, das hauptsächlich auf eine möglichst hohe Abdeckung ausgelegt ist, liegt darin, dass verhältnismäßig wenige APs zur Versorgung großer Bereiche zur Verfügung stehen. Ebenso groß ist folglich die Anzahl von Clients, die sich einen AP zu teilen versuchen.

In solchen Umgebungen kommt es schnell zu einer Überlastung des Netzwerks, was wiederum zu häufigen Beschwerden seitens der Nutzer führt, die das Netzwerk zwar sehen, aber nicht nutzen können.

Von nicht zu verachtender Tragweite bei Bereitstellungen an großen Veranstaltungsorten sind auch die Ressourcen der drahtgebundenen Infrastrukturkomponenten. Bei Tausenden von lokalen Benutzern müssen zahlreiche Controller, Switches und Server richtig konfiguriert sein und funktionieren, um allen Kunden eine hohe Erlebnisqualität bieten zu können.

Das gelegentliche Aufrufen einer Webseite über einen einzigen Client geht oftmals problemlos vonstatten, wenn das Netzwerk nur schwach ausgelastet ist. Ist das Netzwerk jedoch vollständig ausgelastet, während dessen Nutzer gleichzeitig versuchen, Bilder hochzuladen, Webseiten aufzurufen, Videos zu streamen und mit Freunden zu skypen, unterscheidet sich die Erlebnisqualität für diese Nutzer oftmals deutlich von der in vorgenanntem Szenario.

weiter mit: Weshalb Bereitstellungstests so wichtig sind

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