Ahoi, ihr WLAN-Optimierer! 🙂
Wir vergleichen heute zwei Antennentechnologien für drahtlose Kommunikation, wie sie beispielsweise in einem WLAN-Netzwerk zum Einsatz kommen.
Es geht dabei um folgende Technologien:
- SISO – Single Input, Single Output
- MIMO – Multiple Input, Multiple Output
Das, was anfangs vielleicht etwas kryptisch klingt, wird Dir helfen, die verschiedenen WLAN-Signaltechnologien besser zu verstehen, wie sie beispielsweise auch in den modernen Router-Modellen zum Einsatz kommen.
Die Antwort auf diese Frage wird Dir somit letztendlich helfen, dich zwischen den unterschiedlichen Arten von Router-Modellen zu entscheiden und damit hoffentlich auch positiv zur Qualität deines WLAN-Netzwerks beitragen.
Zu diesem Zweck werden wir übrigens zum Schluss dieses Beitrags unsere Praxiserfahrungen mit dem MIMO-Router aus der gehobenen Preisklasse schildern, um das Ganze noch eine Wellenlänge konkreter zu gestalten.
Was steckt hinter den beiden Technologien?
Hinter den Begriffen SISO und MIMO steckt nichts anderes, als die Anzahl der Antennen bei dem Sender- und dem Empfängergerät. SISO bedeutet in diesem Fall, dass das Signal von einer Senderantenne zu einer Empfängerantenne geschickt wird. Und MIMO entspricht der Übertragungstechnologie, bei der das Signal von mehreren Senderantennen zu mehreren Empfängerantennen gleichzeitig geschickt wird.
Daran kann man schon erkennen, dass MIMO eine grundsätzlich komplexere Form von SISO darstellt. Und genauso ist es auch, denn während die herkömmliche SISO-Übertragung schon mit der Erfindung des Radios eingeführt wurde, kam die Mehrfachantennentechnologie von MIMO erst mit der Verbreitung der Mobilfunkkommunikation in den 90er Jahren auf.
Bevor wir auf die Frage eingehen, was bei WLAN-Netzwerken eine bessere Lösung darstellt, müssen wir noch vollständigkeitshalber die beiden noch nicht besprochenen Übertragungstechnologien erwähnen.
Die Abkürzung SIMO steht für Single Input, Multiple Output (eine Senderantenne, mehrere Empfangsantennen). Und MISO bedeutet Multiple Input, Single Output (mehrere Senderantennen, eine Empfangsantenne). Diese beiden Technologien kommen außerhalb des professionellen Bereichs erfahrungsgemäß nicht ganz so oft vor, zumindest haben wir bislang noch kaum Router- oder Repeater-Modelle mit diesen Funktionalitäten gesehen.
Damit hätten wir insgesamt vier unterschiedliche Kombinationen (SISO, SIMO, MISO und MIMO), die nichts anderes bedeuten, als unterschiedliche Anzahl der Antennen bei Sender- und Empfängergeräten.
SISO – was ist das Besondere an diesem Übertragungsstandard?
SISO ist die einfachste Art der drahtlosen Kommunikation, bei der jeweils eine Antenne beim Sender und beim Empfänger zum Einsatz kommen. Das ist beispielsweise bei Radio der Fall, und an diesem Beispiel werden wir das Funktionsprinzip dieses Kommunikationsstandards auch erläutern.
Bei einem Radiosignal handelt es sich ja bekanntlich um ein Bündel an elektromagnetischen Wellen.
Wenn ein Radiosignal durch die Weltgeschichte wandert, trifft es auf viele Hindernisse, beispielsweise Gebäude, Berge, Laternen, reflektierende Oberflächen und so weiter. Wenn dieses Bündel auf ein Hindernis trifft, wird es zerstreut und dadurch letztendlich geschwächt.
Je mehr Hindernisse ein Radiosignal also auf seinem Weg vom Sender zum Empfänger trifft, desto schwächer kommt es in der Regel an.
Gleichzeitig wird das Signal aber auch durch die Streuung verzerrt, denn wenn es sich in mehrere Wellen aufspaltet, die unterschiedliche Wege zum Empfänger nehmen, kommen die Wellen auch zu unterschiedlichen Zeiten an. Das kann erfahrungsgemäß die akustische Qualität des Signals wesentlich beeinträchtigen.
Und da wären wir auch schon beim Haupt-Nachteil der SISO-Technologie. Die SISO-Geräte haben nicht die Möglichkeit, mehrere Signale gleichzeitig zu versenden bzw. zu empfangen und können dadurch nicht die Verzerrung des einzigen Signalbündels verhindern. Das heißt, die Übertragung ist auch insgesamt deutlich anfälliger, denn die Wahrscheinlichkeit von verzerrungsfreien Signalen ist natürlich höher, wenn es einfach eine insgesamt höhere Anzahl an Signalen gleichzeitig versendet wird.
Während die SISO-Technologie erfahrungsgemäß am simpelsten funktioniert und auch am einfachsten aufzusetzen ist, da man dafür am wenigsten Antennenausstattung braucht, ist sie gleichzeitig leider auch am anfälligsten für auftretende Signalstörungen.
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MIMO – was ist das Besondere an dieser Technologie?
MIMO ist hingegen die komplexeste und die am meisten fortgeschrittene Art der drahtlosen Kommunikation. Hier kommen sowohl beim Sender- als auch beim Empfängergerät jeweils mehrere Antennen zum Einsatz, die auf eine vielfältige Art und Weise miteinander kommunizieren.
Deshalb wird MIMO übrigens manchmal auch als MTMR-System (multiple transmit, multiple receive) bezeichnet. Es gibt also sozusagen alles mehrfach: mehr Antennen, mehr Signale, mehr Kommunikation.
Von allen vier möglichen drahtlosen Übertragungstechnologien ist MIMO bekanntermaßen am meisten auf die Optimierung des Radiosignals fokussiert. Dabei werden erfahrungsgemäß oft sowohl Netzabdeckung als auch Netzkapazität verbessert (mehr dazu gleich).
Bei MIMO werden in der Regel mehrere separat eingebaute Antennen gleichzeitig eingesetzt, um folgende Effekte zu erreichen: Verbesserung der spektralen Effizienz (Bandbreiteneffizienz), Erhöhung der Signaldiversität und dadurch Verbesserung der Signalqualität, Optimierung des Signal-Rausch-Verhältnisses des Kommunikationssystems sowie Verbesserung der Kanal-Bandbreitenauslastung.
Die MIMO-Technologie kam im Mobilfunkbereich durch die Einführung des HSPA+ Standards auf, der wiederum Teil des 3G-Ausbaus war. Die Vorteile von MIMO kamen allerdings erst deutlich später, nämlich mit der Einführung des 4G LTE-Standards, voll zur Geltung.
In der aktuellsten Generation des Mobilfunkstandards 5G-NR (New Radio) wird übrigens eine fortgeschrittene Form der MIMO-Technologie eingesetzt, die auch als Massive MIMO bezeichnet wird. Diese MIMO-Form wird durch eine höhere Anzahl an Antennenelementen innerhalb eines Antennenpanels erreicht, was die Signaldiversität insgesamt weiter erhöht und dadurch die Übertragung zusätzlich stabilisiert.
Welche Vorteile bietet MIMO gegenüber SISO?
MIMO als fortgeschrittene Kommunikationstechnologie bietet einige Optimierungen gegenüber dem einfacheren SISO Standard, auf die wir nachstehend eingehen werden.
Zum einen soll eine Verbesserung des WLAN-Durchsatzes erreicht werden: insbesondere bei gleichzeitiger Übertragung von mehreren HD-Videos oder anderen speicherintensiven Inhalten kann man mit MIMO nämlich einen bis zu fünfmal so hohen WLAN-Durchsatz erreichen.
Dazu kommt eine verbesserte WLAN-Reichweite von bis zu 20% aufgrund des optimierten Signal-Rausch-Verhältnisses sowie eine bessere WLAN-Abdeckung in einem Gebäude, insbesondere bei komplexeren und verwinkelten Raumsituationen.
Eine bessere Signalqualität soll vor allem aufgrund der bewussten Signalredundanz durch den gleichzeigen Einsatz mehrerer Antennen erreicht werden, um somit auch eine insgesamt höhere Zuverlässigkeit des WLAN-Signals und eine Verbesserung der allgemeinen Performance des heimischen WLAN-Netzwerks erreichen zu können.
Die MU-MIMO-Technologie nutzt den Multiplexing-Gewinn mehrerer Antennen, um den Systemdurchsatz insgesamt zu erhöhen. Der Durchsatz von drahtlosen Netzwerken, die MU-MIMO verwenden, ist somit in der Regel etwa 2-3 Mal höher als bei SU-MIMO. Je mehr Antennen ein AP hat, desto mehr Platzressourcen hat er auch und desto mehr Durchsatz kann er logischerweise verbessern.
Die MU-MIMO-Technologie nutzt den Diversitätsgewinn mehrerer Antennen zur Verbesserung der Systemleistung. Dieser Ansatz ermöglicht die gleichzeitige Übertragung von Daten durch mehrere Geräte, wodurch die Datenübertragung in drahtlosen Netzwerken insgesamt effizienter wird und die Wartezeit der Endgeräte bei der Zeitmessung erfahrungsgemäß verkürzt wird. Dadurch werden die Anforderungen von Video-, Audio- und anderen Anwendungen mit hohem Datenverkehr und geringer Latenz (also beispielsweise beim Gaming) erfahrungsgemäß besser erfüllt.
Unser Fazit: bei einem WLAN-Router sollte man stets darauf achten, dass er über die eingebaut MIMO-Mehrfachantennen-Technologie verfügt. Diesen Standard dürften jedoch die meisten modernen Routermodelle beherrschen. Zumindest mal, wenn es keine allzu günstigen No-Name-Geräte sind. Also am besten Augen auf bei der Routerwahl! 🙂
Nachfolgend findest Du übrigens ein interessantes Video zu dem Thema (leider nur auf Englisch verfügbar).
Unsere Erfahrungen mit einem MIMO-fähigen Gaming-Router
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Wir wollten die Vorteile MIMO-Technologie explizit beim Gaming austesten, also dort, wo Übertragungsgeschwindigkeiten, Reaktionszeiten und Latenzen bekanntlich eine besonders wichtige Rolle spielen. Zu diesem Zweck haben wir uns mit dem ASUS RT-AX88U einen vielfach gelobten WiFi-6 Gaming Router aus der gehobenen Preisklasse geordert. Ach ja, was kostet schon die Welt!?
Der ASUS-Router ist speziell auch für seine ausgereiften VPN-Features bekannt, also beispielsweise die Möglichkeit, mittels OpenVPN drei gleichzeitige VPN-Verbindungen zu unterhalten. Das ist vor allem natürlich dann der Vorteil, wenn man auf verschiedene Netzwerke zugreifen möchte und dazu mehrere VPNs gleichzeitig braucht.
Die WiFi-6-Qualität des ASUS-Routers ist dank seiner AX5400-Technologie wirklich sehr beachtlich. Die Signale kommen auch in die räumlich komplexesten Ecken hindurch, so dass sich die Frage nach einer etwaigen Anschaffung zusätzlicher Verstärker oder Powerline-Adapter gar nicht erst stellt. Das sollte man unbedingt bei der Preis-Leistung-Betrachtung dieses Geräts berücksichtigen.
Die Einrichtung der VPNs geht mit diesem Router einem leicht von der Hand, auch die Gaming-Features können sich sehen lassen. Mit an Bord ist beispielsweise eine Priorisierungsfunktion, die bei Bedarf der Übertragung von gaming-bezogenen Daten Vorrang gewährt und etwaige Verzögerungen deutlich reduziert, was natürlich vor allem bei intensiveren Sessions von großem Vorteil sein kann. So wird die verfügbare Bandbreite intelligent gesteuert und auf die wichtigsten Datenverbindungen ausgerichtet.
Die Menüführung des Routers ist super übersichtlich und intuitiv. Auch die sich an Bord befindlichen Sicherheits-Features können sich sehen lassen. Das Gerät hat sich im Praxiseinsatz als zuverlässig und vielseitig gezeigt. Er besitzt darüber hinaus auch ausreichende Leistungsreserven, um auch in den kommenden Jahren seinen Job einwandfrei verrichten zu können.
Und welche Kommunikationstechnologie ist für Dich besser: MIMO oder SISO?
Aktuelle Bestseller bei WLAN-Routern:
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- Kein Modem integriert: TL-WR841N ist ein WLAN-Router und unterstützt keine DSL-Funktion, ist aber kompatibel mit Telekom- und AVM-Modems
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- Kein Modem integriert - Archer C6 ist ein WLAN-Router und unterstützt keine DSL-Funktion, ist aber kompatibel mit Telekom- und AVM-Modems
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- Arbeitet nach dem neuen 802.11ac-Standard - der neuen WLAN-Generation
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https://scdn.rohde-schwarz.com/ur/pws/dl_downloads/dl_common_library/dl_news_from_rs/192/n192_SISO_MIMO_d.pdf
https://www.computerwoche.de/a/so-steigern-sie-das-wlan-tempo,3550311