Wie viele Antennen sollte ein Router haben und wie viel Abdeckung erhält er?

Was sind die Antennen eines Routers?

Die Antennen in einem WLAN-Router bieten uns WiFi-Konnektivität, sodass wir mit jedem Gerät eine drahtlose Verbindung herstellen können. Bevor wir über die Anzahl der Antennen sprechen, lassen Sie uns über die Komponenten sprechen, die ein Router enthält:

• CPU : Es ist verantwortlich für die Verarbeitung aller Daten des Routers.
• Schalter : Es ist für die Verwaltung der gesamten kabelgebundenen Konnektivität verantwortlich und stellt eine direkte Verbindung zur CPU her, um zu wissen, wohin diese Pakete geleitet werden sollen
• RAM-Speicher : Es ist für die Speicherung aller Prozesse verantwortlich, die in der Router-Firmware enthalten sind. Der Vorgang ist der gleiche wie bei einem PC. Es ist ein flüchtiger Speicher, bei jedem Neustart des Routers werden alle Informationen gelöscht.
• Flash-Speicher : Es handelt sich um einen nichtflüchtigen Speicher, der sich in Routern befindet. Er wird zum Speichern der Firmware und zum „Laden“ beim Starten des Routers verwendet. Es handelt sich um eine SSD oder Festplatte eines PCs. Ein wichtiges Detail ist, dass es nicht nur zum Speichern der Firmware dient, sondern auch zur Konfiguration des Routers. Dank dieses Flash-Speichers müssen wir den Router nicht jedes Mal konfigurieren, wenn wir ihn starten.

Wenn wir über einen WLAN-Router sprechen, haben wir auch einen Chipsatz Das ist speziell für die Verwaltung der drahtlosen Konnektivität verantwortlich. Dies wird als a bezeichnet WiFi-Controller . Wenn unser Router ein einziges Frequenzband hat, haben wir nur einen WiFi-Controller. Wenn wir uns einem simultanen Dualband- oder simultanen Tripleband-Router gegenübersehen, haben wir zwei bzw. drei WiFi-Controller.

Die WiFi-Controller sind einzelne Chipsätze, obwohl bei einigen Routermodellen die Haupt-Chipsätze CPU selbst ist auch für die Verwaltung des drahtlosen Netzwerks verantwortlich, da es intern über einen WiFi-Controller verfügt. Router mit niedriger und mittlerer Reichweite sind normalerweise so, um Kosten für einen dedizierten Chipsatz zu sparen. Der WiFi-Controller bestimmt, wie viele Antennen ein WiFi-Router haben kann. Wenn der WiFi-Controller nur 2 Antennen unterstützt, können wir uns nicht für 3 Antennen entscheiden, da der dritte nicht intern mit dem WiFi-Controller verbunden werden kann. Einige weithin bekannte Hersteller von drahtlosen Controllern sind Broadcom, Qualcomm und auch Realtek. Letzterer Hersteller befasst sich hauptsächlich mit Routern mit niedriger und mittlerer Reichweite, da diese billiger sind.

Antennentypen

In der Welt des WiFi gibt es verschiedene Arten von Antennen, die omnidirektionalen, die in alle Richtungen (in der horizontalen Ebene) emittieren, die sektoriellen, die in einem bestimmten Sektor von 90, 120, 135 oder 180 Grad emittieren, und die gerichtete, die mit einem kleineren Einfallswinkel von etwa 30 oder 45 Grad emittieren. In allen Heim-WLAN-Routern haben wir Rundstrahlantennen, da wir daran interessiert sind, eine WLAN-Abdeckung in alle Richtungen in der horizontalen Ebene bereitzustellen.

In Bezug auf die Verstärkung der Antennen werden wir ungefähr eine Verstärkung zwischen 3dBi und 5.5 dBi finden. Wir müssen berücksichtigen, dass je mehr dBi Verstärkung wir haben, desto empfindlicher die Antenne ist und wir eine größere horizontale Abdeckung abdecken können, aber opfern die Abdeckung vertikal, weil der vertikale Einfallswinkel kleiner ist. Daher wird in einer häuslichen Umgebung nicht zu viel Antennengewinn empfohlen, insbesondere wenn wir ein Haus mit mehreren Etagen haben.

Interne Antennen oder externe Antennen?

Derzeit finden wir Router und WiFi-Mesh-Systeme mit internen oder externen Antennen. In einigen Modellen haben wir eine Kombination aus beiden, für einige Frequenzbänder sind es externe Antennen und in anderen internen Antennen. Unabhängig davon, ob es sich um interne oder externe Antennen handelt, kann das Antennenkabel selbst, das sich auf der Platine befindet, direkt an die Leistungsverstärker gelötet werden, oder sie verwenden einen UFL-Anschluss, um die Möglichkeit zu bieten, das Antennenkabel in Zukunft zu wechseln. .

Wenn die Antennen intern sind, haben wir normalerweise ein Antennenkabel, das verlötet ist, oder einen UFL-Anschluss vom Leistungsverstärker an den Bereich des Routers, in dem sich die interne Antenne befindet, der auf mehreren Seiten immer noch eine Art Metallplatte ist des Routers. Im folgenden Bild sehen Sie eine interne Antenne des FRITZ! Box 7590 Router:

Wenn die Antennen extern sind, haben wir normalerweise das gelötete Antennenkabel oder einen UFL-Anschluss vom Leistungsverstärker zum RP-SMA-Anschluss der externen Antenne, den wir später zur Abdeckung verschrauben werden. Auf dem folgenden Foto sehen Sie das Antennenkabel (schwarze Farbe) zum RP-SMA-Anschluss des ASUS RT-AX88U Router:

In Bezug auf die Frage, welche besser ist, wenn externe oder interne Antennen in der Regel eine größere Abdeckung bieten, bieten Router mit externen Antennen eine größere Abdeckung. Dies hängt jedoch von vielen Faktoren ab: Signalstärke, Signalverluste durch das Antennenkabel und Verlust durch die RP-SMA-Anschluss der externen Antenne, zusätzlich zum Gewinn der externen Antenne.

Ein sehr wichtiger Aspekt ist das Wir können die externen Antennen ausrichten und ihre Position selbst ändern Um zu testen, ob sich die Leistung an einem bestimmten Ort verbessert hat oder nicht, ist es am ratsamsten, die Router-Antennen an einer anderen Position zu platzieren, um in alle Richtungen zu strahlen. Die MIMO- und Beamforming-Technologie funktioniert jedoch so, dass die externen Antennen in unserem Router nicht so ausgerichtet werden müssen. In bestimmten komplexen Szenarien, in denen wir Häuser mit mehreren Stockwerken haben, ist es jedoch ratsam, die Position der Antennen zu ändern und nicht alle auf die gleiche Weise vertikal haben.

Interne Antennen decken normalerweise eine Kugel ab und sind nicht wie bei externen Antennen donutförmig. Während eine interne Antenne eine vollständigere Abdeckung (nach allen Seiten) bietet, kann eine externe Antenne daher in der horizontalen Ebene weiter gehen. Ein Aspekt zugunsten externer Antennen (abnehmbar mit RP-SMA-Anschluss) ist, dass wir sie gegen solche mit höherer Verstärkung austauschen können. Auf der Ebene der Sendeleistung ist sie in beiden Fällen gleich, da die Grenze durch die in den einzelnen Ländern geltenden Rechtsvorschriften festgelegt wird.

Das Normalste ist, dass derselbe Router mit externen Antennen und internen Antennen immer die gleiche Abdeckung haben. Wenn wir jedoch in einem Router mit internen Antennen Hindernisse in die Nähe stellen, wird dies logischerweise von diesen beeinflusst und bietet eine geringere Abdeckung. Aus diesem Grund stellen viele Routerhersteller sie so auf, dass sie aufrecht stehen und keine Bücher darauf legen, was sowohl für die Routerkühlung als auch für die WLAN-Abdeckung gefährlich ist.

Wofür sind so viele Antennen in einem Router?

Mit der Einführung des WiFi 4-Standards wurde MIMO (Multiple Input Multiple Output) eingeführt, eine Technologie, mit der wir mehr als eine Antenne nutzen können, um gleichzeitig mit einem bestimmten drahtlosen Client zu kommunizieren. Wenn ein Router über zwei Antennen verfügt (unabhängig davon, ob diese intern oder extern sind), kann ein WiFi-Client mit zwei Antennen beide gleichzeitig für die doppelte Geschwindigkeit verwenden. Das gleiche passiert, wenn wir einen Router mit drei Antennen und einen WiFi-Client mit drei Antennen haben. Wir haben die dreifache Geschwindigkeit als wenn wir eine einzelne Antenne verwenden.

Ein sehr wichtiges Detail ist, dass wenn ein Router vier Antennen hat und der WiFi-Client nur zwei hat, sie logischerweise nur mit zwei Antennen kommunizieren können, die anderen beiden verbleibenden Antennen des Routers jedoch von einem anderen WiFi-Client verwendet werden können Senden und Empfangen von Daten in der Zeit, in der die aktuell übertragene Datenübertragung endet. Eine größere Anzahl von Antennen ermöglicht uns daher eine größere Kapazität von gleichzeitig verbundenen WiFi-Clients.

Mit den Standards WiFi 5 und WiFi 6 wurde MIMO mit der Einführung von MU-MIMO weiter verbessert. Während Sie mit MIMO nicht gleichzeitig Daten von oder zu mehreren WiFi-Clients gleichzeitig übertragen können, lässt MU-MIMO dies zu. Ein Router mit insgesamt vier Antennen, der MU-MIMO unterstützt, kann gleichzeitig Daten an folgende Clients übertragen:

• Ein WiFi-Client mit zwei Antennen
• Ein WiFi-Client mit einer Antenne
• Ein WiFi-Client mit einer Antenne

Wenn wir jedoch WiFi-Clients mit nur einer Antenne verbinden, können wir Daten gleichzeitig an bis zu vier Clients übertragen.

Daher ist die Anzahl der Antennen, über die ein WLAN-Router verfügt, von großer Bedeutung für:

• Bieten Sie Clients mit zwei oder mehr Antennen eine höhere WLAN-Geschwindigkeit.
• Stellen Sie weltweit eine höhere Geschwindigkeit bereit, wenn MU-MIMO unterstützt wird
• Höhere Kapazität des WiFi-Netzwerks, mehr verbundene WiFi-Clients, ohne dass die Geschwindigkeit zu stark beeinträchtigt wird.

Wir müssen uns daran erinnern, dass die MU-MIMO-Technologie nur in der WiFi 5-Version (WiFi AC Wave 2) im 5-GHz-Band und im neuen WiFi 6-Standard in beiden Frequenzbändern (2.4 GHz und 5 GHz) verfügbar ist. Ein sehr wichtiges Detail ist, dass derzeit die maximale Anzahl von Antennen, die wir in erstklassigen Haushaltsroutern zur Verfügung haben, vier Antennen für jedes WiFi-Frequenzband beträgt.

Platzieren Sie die Router-Antennen richtig?

Router mit internen Antennen, es gibt keine Möglichkeit, sie irgendwohin zu bewegen. Es wird empfohlen, den Bereich, in dem wir den Router platzieren, frei zu lassen, um keine zusätzlichen Hindernisse zu haben und das WiFi-Signal besser zu erreichen. Bei externen Antennen ist es je nach Anzahl der Antennen des Routers und dem Design des Geräts am normalsten, sie unterschiedlich und nicht alle vertikal zu platzieren und zu versuchen, in alle Richtungen zu strahlen, als wäre es eine Kugel. Sowohl die MIMO- als auch die Beamforming-Technologie arbeiten jedoch zusammen, um immer die beste Abdeckung zu erzielen, selbst wenn die Antennen vertikal angeordnet sind.

In einigen Tests, die wir durchgeführt haben, haben wir versucht, die Antennen horizontal zu platzieren, um den Boden darunter zu erreichen, unter dem wir die Leistungstests durchführen, und der Geschwindigkeitsunterschied ist vernachlässigbar, etwa 5% werden gewonnen. Wenn Sie sich in einer Umgebung befinden, in der die Abdeckung sehr schwach ist, lohnt es sich in diesem Fall möglicherweise, die Antennen zu bewegen, um die von drahtlosen Clients empfangene Abdeckung zu verbessern.

Wie viel Abdeckung wird mit jeder Antenne eines Routers erzielt?

Wenn ein Router im Außenbereich über eine oder mehrere Antennen verfügt, werden wir keine wesentliche Verbesserung der Abdeckung feststellen. In Innenräumen ist es jedoch wichtig, dass ein Router zwei oder mehr Antennen enthält, um sowohl die zuvor erläuterten MIMO- als auch die MU-MIMO-Technologien sowie die Beamforming-Technologie nutzen zu können. Mit der Beamforming-Technologie können Sie die Phasenbeziehung des Signals in jeder Antenne variieren, das Funksignal auf einen bestimmten WiFi-Client „fokussieren“ und ihm eine größere Reichweite und Geschwindigkeit bieten. Wenn unser Router zwei oder mehr Antennen für jedes Frequenzband hat, können wir alle diese Technologien nutzen.

In Innenräumen hört das drahtlose WiFi-Signal nicht auf, mit den verschiedenen Objekten in unserem Haus, Menschen, Möbeln und vielem mehr zu springen, und natürlich wird das Signal allmählich verblassen. Dank der oben genannten Technologien kann das WiFi-Signal mehrere verschiedene Routen zum gleichen Ziel auswählen, wobei jede Antenne mit einem anderen Pfad zum drahtlosen Client verwendet wird und später diejenige „aktiviert“ wird, die das beste Ergebnis liefert. Je mehr Antennen wir in einem WLAN-Router haben, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass keine von ihnen das Ziel erreichen kann. Dies wird als Antennendiversität bezeichnet, da diese Antennen physikalisch getrennt sind und ein Signal mit unterschiedlicher Phase verwenden, die welche Hilft bei der Reduzierung von Rauschen und Störungen durch Mehrwege. Wenn Sie Probleme mit der WLAN-Abdeckung haben, kann Ihnen die Antennendiversität helfen. Je größer die Anzahl der Antennen ist, desto wahrscheinlicher ist die Abdeckung.

Im Allgemeinen erhöht das Hinzufügen von mehr Antennen im Router oder in den WIFi-Clients die Abdeckung, die Qualität des Signals und auch die WiFi-Leistung (Geschwindigkeit). Schließlich wird auch die Zuverlässigkeit der drahtlosen Verbindung verbessert.

Aufgrund all dessen, was die Abdeckung von WiFi-Netzwerken beeinflusst, ist es schwierig zu quantifizieren, wie viel Abdeckung wir mit jeder zusätzlichen Antenne eines Routers gewinnen werden. Das erste, was wir berücksichtigen müssen, ist der Betrieb von MIMO und MU-MIMO, da er in direktem Zusammenhang mit den vorhandenen Antennen steht. In diesem Fall geht es jedoch nicht um die Abdeckung, sondern um die maximale Geschwindigkeit, die wir erreichen können leisten. In Bezug auf die Abdeckung sind wir unter Berücksichtigung der Leistung, die Dutzende von Routern mit vielen verschiedenen Antennenkonfigurationen erzielen, der Ansicht, dass drei WiFi-Antennen für jedes Frequenzband die beste Abdeckung / Leistung / den besten Preis für das Gerät bieten.