Warum 2,4-GHz-WLAN?

Von Jennifer Pattison Tuohy, einer Smart-Home-Rezensentin, die seit 2013 vernetzte Geräte testet. Zuvor war sie Autorin für Wirecutter, Wired und BBC Science Focus.

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Heute Morgen nahm mein Hund Gus seinen großen, pelzigen Kopf und gab mir einen kräftigen Stoß. Er sah mich an und dann seinen Futternapf. „Mama“, sagte er (natürlich telepathisch). „Das WLAN meines Futterautomaten ist kaputt. Schon wieder.“

Gus ist ein Smart-Home-Hund. Er ist es gewohnt, mich zu benachrichtigen, wenn sein Futter nicht pünktlich ausgegeben wurde, weil sein intelligenter Futterautomat aus dem Wi-Fi-Netzwerk ausgefallen ist – und ich bin es gewohnt, den anschließenden Reconnection-Tanz aufzuführen.

Wenn Sie jemals ein Smart-Home-Gadget besessen haben – eine intelligente Steckdose, eine Glühbirne, eine Überwachungskamera, eine Garagentorsteuerung oder einen Tierfutterautomat –, kennen Sie die Schritte: Finden Sie heraus, wie Sie das Gerät zurücksetzen, holen Sie Ihr Telefon heraus, öffnen Sie die App, Navigieren Sie zu den WLAN-Einstellungen, wechseln Sie zu den Einstellungen Ihres Telefons, treten Sie Ihrem WLAN-Netzwerk bei und kehren Sie zur App zurück. Bleiben Sie ein paar Minuten stehen, während der Versuch, eine Verbindung herzustellen, immer fehlschlägt. Fang nochmal an.

Alle Geräte, die regelmäßig aus meinem Netzwerk verschwinden, haben eines gemeinsam: Sie verbinden sich über 2,4-GHz-WLAN

In den über zehn Jahren, in denen ich intelligente Geräte besitze, habe ich diesen Tanz unzählige Male getanzt. Und alle Geräte, die regelmäßig aus meinem Netzwerk verschwinden oder sich daneben benehmen, haben eines gemeinsam: Sie verbinden sich über 2,4-GHz-WLAN. Dieses veraltete Protokoll mit geringer Bandbreite aus den 1990er-Jahren ist langsam, überlastet, anfällig für Störungen durch andere Haushaltsgeräte und im Allgemeinen einfach unzuverlässig.

Wir schreiben das Jahr 2023. Hersteller von Smart-Home-Geräten sollten 5-GHz-WLAN-Chips in ihre Geräte einbauen – oder?

Nun ja, wahrscheinlich nicht.

Hier erfahren Sie, warum 2,4-GHz-WLAN im heutigen Smart Home so allgegenwärtig ist, wie wir lernen können, damit zu leben, und ob es bessere Lösungen gibt.

Die 2,4-GHz-Funkfrequenz wurde bereits 1985 von der FCC für die nicht lizenzierte Kommunikationsnutzung freigegeben – das heißt, die Menschen mussten für die Nutzung nicht bezahlen. Dies machte es 1997 zur offensichtlichen Wahl, als die erste Version des Wi-Fi-Protokolls 802.11 veröffentlicht wurde. Und so wurde 2,4-GHz-WLAN geboren.

Nur war es nicht allein. Alles andere in unseren Häusern, das drahtlos kommunizieren wollte, nutzte das kostenlose 2,4-GHz-Band, von schnurlosen Telefonen und Garagentoröffnern bis hin zu Babyphones – und Mikrowellenherde nutzten bereits 2,4-GHz-Wellen zum Kochen von Speisen. Da auch andere Smart-Home-Protokolle wie Bluetooth, Zigbee und jetzt Thread auf der Frequenz verfügbar sind, ist die 2,4-GHz-Hausparty sehr schnell sehr voll geworden.

„2,4 GHz ist für das Smart Home so viel besser als 5 GHz, weil ... 2,4 perfekt ist!“

Heutzutage ist 2,4-GHz-WLAN das beliebteste Protokoll für Smart-Home-Geräte. Wenn Sie zu Hause eine intelligente Steckdose oder eine intelligente Glühbirne haben, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass diese 2,4-GHz-WLAN nutzt. Sprechen Sie mit jedem Hersteller von Smart-Home-Geräten – und ich habe für diesen Artikel mit vielen gesprochen – und sie werden 2,4 GHz loben. Es ist von allen Protokollen das günstigste in der Bereitstellung und bietet die größte Kompatibilität – jeder, der ein Smart-Home-Gerät kauft, verfügt über einen WLAN-Router, der 2,4 GHz unterstützt.

„2,4 GHz ist für das Smart Home viel besser als 5 GHz, weil es eine längere Abdeckung bietet und Wände stärker durchdringt. 2,4 ist perfekt!“ sagt Wesly Lin, ein ehemaliger TP-Link-Ingenieur und aktueller stellvertretender Geschäftsführer von Meross, einem chinesischen Hersteller von intelligenten Steckern, Schaltern und Glühbirnen. „Das ist der Hauptgrund, warum Hersteller 2.4 verwenden. Sie wollen nicht, dass Benutzer unter mehr Ausfällen leiden. Sie wollen sich nicht darüber beschweren, dass ihre Geräte in Ecken oder unten im Keller nicht funktionieren.“

Während 2,4 GHz viel langsamer ist als seine Geschwister 5 GHz und 6 GHz, bietet es Reichweite. „Das 2,4-GHz-Spektrum ist sehr schmal, sodass Daten nicht schnell übertragen werden. Da es sich jedoch um eine niedrige Frequenz handelt, kann es sehr weit reichen und Wände besser durchdringen als 5 GHz oder 6 GHz“, erklärt David Henry, Präsident für vernetzte Heimprodukte bei Router-Hersteller Netgear. Dies erleichtert die Verbindung von Geräten wie intelligenten Garagentorsteuerungen, Futterspendern für Haustiere und Thermostaten, die möglicherweise weiter von Ihrem WLAN-Router entfernt sind.

2,4 GHz benötigt auch kein Mesh-Netzwerk, um seine Reichweite zu ermöglichen, was bei den meisten anderen drahtlosen Protokollen im Smart Home der Fall ist. „2,4-GHz-WLAN steht auf dem Spiel. Es ist einer der wichtigsten Teile des Smart Home“, sagt mir Nick Weaver, CEO und Gründer des Mesh-WLAN-Router-Unternehmens Eero. „Nicht jeder verfügt zu Hause über eine 5-GHz- oder 6-GHz-Infrastruktur, und 2,4 eignet sich hervorragend für Geräte mit geringer Bandbreite, bei denen Sie Reichweite benötigen.“

Aufgrund seiner geringen Kosten und einfachen Bereitstellung ist 2,4-GHz-WLAN jedoch viel zu beliebt. Mit der Popularität gehen Probleme einher. Bei 2,4 GHz sind es zwei. Erstens kann es zu Störungen und Überlastungen kommen, die durch eine Überbelegung des schmalen Frequenzspektrums verursacht werden. Und zweitens: schlechte Firmware.

Erstens überlasten all diese Geräte, die 2,4-GHz-WLAN und alles andere im selben Spektrumbereich nutzen, die Frequenz. Und all ihr unaufhörliches Geplapper macht es für jedes einzelne Gerät schwierig, gehört zu werden. „Eine Überlastung im 2,4-GHz-WLAN ist so, als wären 40 Personen in einem Raum und alle reden, aber man kann eine bestimmte Person nicht hören, weil alle 40 Leute reden“, erklärt Lin.

In einem überlasteten Netzwerk laufen die Dinge langsamer ab, was zu geringerer Leistung, Latenz und möglicherweise zu Ausfällen führt. Sie bitten beispielsweise einen Sprachassistenten in einem intelligenten Lautsprecher, das Licht einzuschalten, und dies geschieht 30 Sekunden später, wobei jede Glühbirne nacheinander und nicht auf einmal „knallt“.

Im Fall meines Futterautomaten versuche ich wahrscheinlich, den ganzen Lärm zu übertönen, werde nicht gehört und gebe dann einfach auf. Hier wird schlechte Software zum Faktor. Wenn ein Unternehmen sich nicht die Mühe gemacht hat, seine Wi-Fi-Konnektivität zu optimieren, wird es ganz unten auf der Liste landen und jämmerlich meckern. „2.4 verfügt nicht über viel Spektrum, das genutzt werden kann, was zu einem Problem wird“, sagt Weaver. „Kommen diese Störungen mit fehlerhafter Software zusammen – viele billige 2.4-Geräte kommen mit Ausfällen nicht wirklich gut zurecht und führen eine Menge Wiederholungsversuche durch, um wieder auf ein Netzwerk zuzugreifen, was zu weiteren Störungen führt – und am Ende kommt es zu Stürmen von Broadcast-Verkehr.“

Mit der Einführung der 5-GHz- und neuerdings auch 6-GHz-WLAN-Bänder hat das WLAN Ihres Smart Homes mehr Raum zum Atmen – insbesondere mehr Spektrum. Mit zunehmender Bandbreite wird jede Spur breiter – mit 6 GHz erreichen wir ein Spektrum von satten 1.200 MHz.

Diese neuen Bänder eröffnen eine Reihe schneller Überholspuren für die über WLAN verbundenen Geräte in Ihrem Zuhause. Stellen Sie sich WLAN wie eine Autobahn vor, mit bestimmten Fahrspuren für bestimmte Funktionen. 2,4 GHz ist der Radweg für Ihre langsamen, aber stabilen Smart-Home-Geräte, und 5 GHz – mit seinen breiteren Bändern und schnelleren Höchstgeschwindigkeiten – ist die Hauptautobahn für Ihre Geräte mit hoher Bandbreite wie Sicherheitskameras, Laptops, Tablets und Streaming-Boxen.

„2,4-GHz-WLAN steht auf dem Spiel. Es ist einer der wichtigsten Teile des Smart Home.“

Das 6-GHz-Band, das 2021 mit Wi-Fi 6E eingeführt wurde, ist Ihre HOV-Spur. Nur ausgewählte, superschnelle Geräte, die für dieses Privileg bezahlt haben (mit einem teureren Chipsatz), können diesen Weg gehen. Leider gibt es heutzutage nicht viele Geräte, die 6 GHz nutzen – Apple unterstützt es nur in den neuesten MacBook Pro-, Mac Mini- und iPad Pro-Modellen – und 6E-Router sind teuer. Da jedoch immer mehr Unternehmen 6 GHz einführen und die Kosten für die Technologie sinken, kann dies dazu führen, dass 2,4 noch stärker entlastet wird.

„Die Lösung für das Problem der überfüllten Räume besteht darin, die 10 lautesten Personen wegzuräumen, sodass Sie die verbleibenden 30 leiseren Personen jetzt besser hören können“, sagt Lin. Das einfachste, was Sie gegen die Überlastung Ihres Smart-Home-Netzwerks tun können, besteht darin, Ihre Geräte mit hoher Bandbreite wie Überwachungskameras, Laptops und Streaming-Sticks auf 5 GHz und sogar 6 GHz umzustellen, damit Ihre 2,4-GHz-Geräte mehr Luft zum Atmen haben. (Es sollte selbstverständlich sein, dass Sie alles, was Sie können, fest verkabeln sollten, um die Überlastung des WLANs zu reduzieren, z. B. Desktop-Computer, Fernseher, Streaming-Sticks und andere stationäre Bandbreitenfresser.)

Die meisten modernen WLAN-Router bieten Band Steering, das Dualband-Geräte automatisch auf 5 GHz umstellt. Auch Mesh-Router-Systeme helfen – wenn Sie mehrere Zugangspunkte im ganzen Haus haben, können Ihr Laptop und Ihr Smartphone überall mit 5 oder 6 GHz verbunden bleiben und vermeiden, in das überfüllte 2,4-GHz-Band abzufallen.

Wenn Sie ein Smart Home haben, möchten Sie Wi-Fi 6

Netgear, TP-Link und andere haben damit begonnen, dedizierte „Smart Home/IoT“-Netzwerke auf ihren High-End-Routern wie dem Deco XE75 Pro 3-Paket und der Orbi-Reihe von Netgear einzuführen. Dadurch bleiben alle Ihre Geräte mit geringer Bandbreite in einem sicheren 2,4-GHz-Netzwerk, ohne dass Sie sich mit der Einrichtung eines Gastnetzwerks oder der manuellen Aufteilung von Bändern herumschlagen müssen (niemand kauft einen angeschlossenen Tierfutterautomat in der Hoffnung, den Beruf eines Netzwerktechnikers zu erlernen). Allerdings gibt selbst Henry von Netgear zu, dass Sie diese nicht verwenden sollten. Die Band-Steering-Technologie soll dafür sorgen, dass alles mit nur einem Netzwerk funktioniert.

Ein neuer Router ist auch eine Gelegenheit für ein Upgrade auf Wi-Fi 6. Wi-Fi 6 wurde speziell entwickelt, um die Leistung eines Wi-Fi-Netzwerks zu verbessern, wenn eine Reihe von Geräten damit verbunden sind. Es handelt sich im Grunde um ein WLAN-Upgrade für das Smart Home. Wenn Sie ein Smart Home haben, benötigen Sie Wi-Fi 6. Eero und Google Nest verfügen alle über Wi-Fi 6-Routeroptionen, ebenso wie Netgear, TP-Link und andere. Wenn Sie heute einen neuen Router kaufen, sollte Wi-Fi 6 Voraussetzung sein.

Beachten Sie jedoch, dass sich Wi-Fi 6 von 6 GHz unterscheidet. Es ist nicht mit dem zusätzlichen 6-GHz-Band ausgestattet. Mit dem oben genannten Wi-Fi 6E erhalten Sie nur 6 GHz (die ganze Namenskonvention ist einfach albern).

Während es für größere, bandbreitenintensivere Smart-Geräte wie Kameras und Smart Displays sinnvoll ist, 5 GHz zu verwenden, macht es keinen Sinn, kleinere, weniger intensive Geräte auf das 5-GHz-Band umzustellen. „Warum alle Fahrräder auf die schnelleren Spuren verlegen? Lassen Sie sie auf ihrer eigenen Spur“, sagt Lin von Meross.

Während Sie vielleicht den Himmel verfluchen, wenn Ihr Laptop mit langsamen 2,4 GHz läuft, während Sie versuchen, Succession einzuholen, senden und empfangen die meisten Smart-Geräte nur sehr wenige Daten, sodass die langsameren Datenübertragungsgeschwindigkeiten von 2,4 GHz kein Problem darstellen. „Ihr Türschloss, Ihre Sprinkleranlage und Ihr Nest-Thermostat benötigen keine 5 GHz“, sagt Henry. „Sie streamen keine Videos, können batteriebetrieben sein und sind oft weit von Ihrem Router entfernt.“

„Ich glaube nicht, dass 2.4 Wi-Fi jemals verschwinden wird … Es wäre den Aufwand nicht wert, es auszuschalten.“

Darüber hinaus würde die Kompatibilität von Geräten wie Smart Plugs mit 5 GHz Dualband-WLAN-Chips und mehr Antennen erfordern, was „diese kleinen Geräte teurer macht und ihre Verbindungsentfernung verringert“, sagt Elin Zhao von TP-Link, das beide Smart Homes herstellt Geräte und WLAN-Router.

Ich stimme dem Argument zu, dass 5 GHz derzeit für die meisten Smart-Home-Geräte, die weder Audio noch Video streamen, übertrieben ist. Durch das Hinzufügen von 5 GHz werden kleine, einfache Smart-Home-Geräte klobiger, teurer und komplexer – Funktionen, die Sie beispielsweise nicht von einer intelligenten Steckdose erwarten. Aber mit zunehmender Reife von Wi-Fi wird 2.4 sicherlich veraltet sein. Sollten wir nicht zukunftssicher sein? „Ich glaube nicht, dass 2.4 Wi-Fi jemals verschwinden wird“, sagt Henry. „Es gibt einfach so viele Geräte, die es verwenden. Es wäre den Aufwand – und das Geld – nicht wert, es auszuschalten, als es eingeschaltet zu lassen.“

Auch wenn das 2,4-GHz-WLAN weiterhin bestehen bleibt, heißt das nicht, dass Hersteller von Smart-Home-Geräten es nutzen müssen. Sie haben andere Möglichkeiten. Z-Wave, Zigbee und Thread sind allesamt Technologien, die sich offensichtlich eher für Smart-Home-Geräte eignen, vor allem weil sie Mesh-Netzwerke verwenden. Dadurch kann jedes Gerät die Konnektivität erweitern, sodass Ihr Smart Plug dazu beitragen kann, dass Ihre Smart Bulb verbunden bleibt. Je mehr Geräte Sie haben, desto weiter reicht das Netzwerk. Z-Wave nutzt das 900-Megahertz-Band und ist von der gesamten Überlastungskatastrophe vollständig verschont. Dies ist einer der Gründe, warum es in Heimsicherheitssystemen zu finden ist: Es ist zuverlässig und nicht so anfällig für Störungen.

Diese Mesh-Protokolloptionen beheben auch das Problem des enormen Stromverbrauchs, den Wi-Fi bei batteriebetriebenen Geräten mit sich bringt (es gibt einen Grund, warum Sie nirgendwo einen anständigen Wi-Fi-Bewegungs- oder Tür-Fenster-Sensor finden können). „Dank Zigbee haben die batteriebetriebenen Geräte von Aqara eine ultralange Akkulaufzeit von bis zu 5 Jahren“, sagt Filipp Shved von Aqara. Zigbee kann auch skaliert werden, wobei ein Aqara-Hub bis zu 128 Zigbee-Geräte verwalten kann. Standard-Z-Wave-Hubs können 232 Geräte und mehr als 250 Threads verarbeiten.

„Auf dem sehr langen Weg des Smart Home denke ich, dass wir eine Migration zu Technologien wie Thread erleben werden …“

Alle diese Protokolle erfordern jedoch einen Hub oder eine Bridge, um eine Verbindung zum Internet herzustellen, was die Kosten und die Komplexität erhöht – was viele Hersteller zu vermeiden versuchen, da sie Ihnen viele kleine, intelligente Geräte für Ihr Zuhause verkaufen möchten. „Der 2,4-Wi-Fi-Chipsatz ist derzeit kostenmäßig der beste für IoT“, sagt Lin von Meross. „Der Chipsatz von Thread-Geräten könnte die Kosten für uns verdoppeln oder verdreifachen, und der Preis für den Verbraucher wird steigen.“

Darüber hinaus sagt Lin, dass der Appetit der Smart-Home-Nutzer einfach nicht da sei. „Matter kommt heraus – das Thread verwendet. Aber Verbraucher wollen die Matter-Geräte nicht zum doppelten Preis kaufen.“ Ein einzelner Meross Matter-Stecker kostet 20 US-Dollar. Ein Viererpack desselben Steckers für 2,4-GHz-WLAN kostet etwa 30 US-Dollar. „Die Verkaufsdaten sagen die Wahrheit – Kunden kaufen nicht für Matter.“

„Auf dem sehr langen Weg des Smart Homes werden wir meiner Meinung nach eine Migration zu Technologien wie Thread für Geräte mit geringer Bandbreite und hoher Stückzahl wie Lichter, Sensoren und batteriebetriebene Geräte erleben“, sagt Weaver von Eero. „Es läuft immer noch auf 2,4 GHz, aber Thread ist aus Sicht des Paket-Overheads viel effizienter als Wi-Fi. Es hat nicht den Overhead der Wi-Fi-Aushandlung und verbraucht mit jedem Gerät weniger Sendezeit.“ Thread biete eine bessere Zuverlässigkeit, eine bessere Netzwerkleistung und eine bessere Reichweite als 2,4-GHz-WLAN, sagt er.

Thread-betriebene Geräte erfordern außerdem keine proprietäre Bridge oder Hub. Stattdessen können sie jeden Thread-Border-Router verwenden, um eine Verbindung zum Internet herzustellen. Ein Thread-Border-Router ist ein angetriebenes Gerät mit einer Internetverbindung und einem Thread-Radio. Es kann alles sein, von einem intelligenten Lautsprecher, einem Thermostat, einer Leuchte bis hin zu Ihrem WLAN-Router. Wenn Sie ein Smart Home haben, verfügen Sie möglicherweise bereits über einen Thread-Border-Router – Eero-WLAN-Router, Apple HomePods und einige Smart-Lautsprecher von Google Nest und Amazon Echo sind Thread-Border-Router.

Während die Infrastruktur von Thread gerade erst im Aufbau begriffen ist, gibt es noch vergleichsweise wenige Geräte, die Thread nutzen. Und solange es für Hersteller nicht so günstig ist, mit Thread zu bauen wie mit 2,4-GHz-Wi-Fi, wird es Wi-Fi nicht als dominierendes Smart-Home-Konnektivitätsprotokoll ersetzen. Aber eines bin ich mir sicher: Mein nächster intelligenter Futterautomat wird Thread verwenden.

Eine häufige Frustration bei Smart-Home-Geräten mit 2,4-GHz-WLAN ist der Versuch, sie miteinander zu verbinden. Intelligente Steckdosen, Saugroboter und Glühbirnen, die das 2,4-GHz-WLAN nutzen, müssen ebenfalls auf 2,4 GHz integriert sein. Wenn sich das Smartphone, mit dem Sie die Verbindung herstellen, jedoch im 5-GHz-Band befindet, kann es sein, dass das Gerät das 2,4-GHz-Netzwerk nicht erkennt und keine Verbindung herstellen kann.

Diese sehr reale Frustration hat eigentlich nichts mit dem 2,4-GHz-WLAN selbst zu tun, sondern vielmehr mit den vielen Akteuren, die dabei helfen, eine Verbindung zum Netzwerk herzustellen. „Der Fehler lässt sich pauschal erklären“, sagt Adam Justice, dessen Unternehmen Grid Connect Netzwerklösungen für Hersteller von Smart-Home-Geräten entwickelt (einschließlich einer eigenen Linie unter der Marke ConnectSense). „Es kann den Routerherstellern und den Geräteherstellern zugeschrieben werden. Es kann sich um einen Chipsatzfehler handeln, und manchmal auch um den Fehler des Smartphone-Plattformbesitzers wie Apple oder Google.“

Um dieses Problem anzugehen, haben einige Gerätehersteller damit begonnen, beim ersten Onboarding auf Bluetooth umzusteigen. Auf diese Weise bringt der Matter-Smart-Home-Standard auch neue Geräte in Ihr Netzwerk.

Die meisten Geräte verwenden jedoch immer noch WLAN für die Verbindung, was je nach Router problematisch sein kann. Lösungen wie die Vergabe unterschiedlicher Namen für Ihre 2,4-GHz- und 5-GHz-Netzwerke, damit Geräte das 2,4-GHz-Netzwerk leichter erkennen können, können bei der Steuerung dieser Geräte und der Aktualisierung ihrer Firmware zu größeren Problemen führen.

Bei einigen neueren Routern und Mesh-Netzwerk-Kits können Sie Ihren Wi-Fi-Bändern keine eindeutigen Namen geben. Wenn Sie also auf ein Problem stoßen, sollten Sie einen Wechsel zu einem Router in Betracht ziehen, der dies kann. Oder schauen Sie sich die Optionen von Netgear und TP-Link mit ihren dedizierten IoT-Netzwerken an. Das System von Eero verfügt außerdem über eine Einstellung, die 5 GHz vorübergehend ausschaltet, um das Hinzufügen eines Geräts zu 2,4 GHz zu erleichtern. Aber seien Sie darauf vorbereitet, dass während dieses Vorgangs alles in Ihrem Zuhause langsamer wird.

Korrektur 16.05.2023, 10 Uhr: In einer früheren Version dieses Artikels hieß es, dass Apple 6 GHz in seinen Produkten nicht unterstützt. Das ist falsch, es unterstützt 6 GHz in den 2023-Modellen des MacBook Pro, Mac mini und iPad Pro. Wir bedauern den Fehler.

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