Konnektivität – ein Wort das überall herumwabert. Wir müssen (scheinbar) ständig vernetzt sein. Wohl dem, der davon ausgedehnte Pausen machen kann. Für Overlander, Blogger oder bloggende Overlander ist eine Versorgung mit ausreichend Internet-Bandbreite von großer Wichtigkeit. Ganz zu schweigen von Familien, die lange mit dem Auto unterwegs sind und deren Kids ständig nach dem nächsten Internetzugang fragen. Wir zeigen worauf es bei mobilem Internet und WLAN im Auto ankommt.
Internet im Auto? Kein Problem! Jedes Smartphone oder Tablet mit einer SIM-Karte und einem Datentarif kann heutzutage mit der Tethering-Funktion als WLAN-Hotspot genutzt werden. Kein Einbau, keine Zusatzhardware, einfach nur das Tethering einschalten. Oder schnell einen Surf-Stick bestellt und in die USB-Ladebuchse des Autos gesteckt. Läuft. Wer sich ein paar mehr Gedanken macht, setzt vielleicht einen mobilen LTE-Router ein. Das ist ein WLAN-Hotspot mit eigener SIM-Karte, der über LTE-Mobilfunk die Internetverbindung herstellt und per WLAN an die Endgeräte weitergibt.
So einfach geht das? Ja, das könnte man meinen. Und tatsächlich, für die gelegentliche Nutzung, damit die Kids unterwegs mal ein paar kurze Youtube-Videos ansehen können oder die Navigation mit Online-Routenberechnung ist das auch vollkommen ausreichend. Wer aber mehr Leistung und Zuverlässigkeit verlangt, muss schon mit ein bisschen mehr und vor allem der richtigen Technik aufwarten. Denn die Natur hat dem uneingeschränkten Empfang ein paar physikalische Gesetze in den Weg gestellt und der Markt hat, für den Kunden nicht erkennbar, jede Menge Geräte parat, die nicht halten, was sie versprechen. Zudem wird der Anwender mit vielen Begriffen und Marketinggetöse verunsichert.
Aber eines nach dem anderen. Wir wollen ein wenig Klarheit in die Sache bringen und die angebotenen Lösungen mal genauer unter die Lupe nehmen.
Wie verbinden wir uns unterwegs mit dem Internet?
Heutzutage gibt es drei Wege sich unterwegs mit dem Internet zu verbinden. Eine Variante wird hier jedoch nicht besprochen, der Zugang über Satellitentelefone. Das ist zwar möglich und mancherorts auch die einzige Möglichkeit, aber zu vertretbaren Kosten und allgemein verfügbarer Technik nur zum Austausch kurzer Nachrichten geeignet. Die anderen beiden sind wesentlich billiger, zunehmend günstiger, manchmal umsonst und deutlich leistungsfähiger: Mobilfunk und WiFi.
Selbst in Wüsten lassen sich noch ein paar Mobilfunksignale einfangen. Gerade in Ländern mit ansonsten schwacher Infrastruktur oder schwieriger Geographie war der Aufbau von Funknetzen schon immer die schnellere und günstigere Variante als Erdkabel.
Mit WiFi ist nichts anderes als ein öffentlich zugängliches WLAN gemeint, so verwenden wir den Begriff hier auch. WLAN hingegen steht für das eigene, private Netz im und um das Fahrzeug herum.
Wir müssen uns also entscheiden, ob wir das Internet über Mobilfunk, WLAN oder über beides empfangen wollen. Wenn wir beides nutzen wollen, müssen wir ein Gerät haben, welches beides kann und idealerweise automatisch zwischen beiden umschalten kann.
Die Endgeräte
Die üblichen Endgeräte sind Smartphones, Tablets und Laptops. Alle können WLAN-Signale direkt empfangen, die Smartphones und Tablets in den allermeisten Fällen auch Mobilfunk. Ausnahme: Es gibt Apple iPads, die keine SIM-Karte aufnehmen können. Diese sind nur WLAN-fähig. Umgekehrt gibt es Laptops, speziell gehärtete Modelle für den Außeneinsatz, die mit einer SIM-Karte ausgerüstet werden können und dann Mobilfunk direkt empfangen können.
Da stellt sich die Frage, wozu überhaupt zusätzliche Technik nötig ist, da doch scheinbar die Endgeräte selbst schon ausreichend ausgestattet sind? Dafür gibt es gute Gründe. Denn die durch den Mobilfunkstandard (GSM/UMTS/LTE G4/LTE G5), den Mobilfunktarif und der Generation des Geräts maximale Übertragungsrate wird oft durch Umgebungsfaktoren erheblich reduziert und gestört.
Was stört die maximal mögliche Übertragungsrate?
Der größte Störfaktor ist die Dämpfung (Abschwächung) des Signals. Dieses Problem trifft uns, wenn wir Empfangs- und Sendegerät im Fahrzeug nutzen. Ein Funksignal nimmt mit der Entfernung vom Sender an Stärke ab. Schon wenige Meter vom Sender entfernt, ist das Signal deutlich schwächer. Über die direkte Sichtlinie hinaus, schwächt sich das Signal weiter ab. Kommen weitere abschwächende Faktoren hinzu, kann es irgendwann zu schwach werden.
Eine sehr starke Dämpfung erfährt das Signal durch Metall. Sitzen wir in einem Auto oder einer Kabine mit Metallrahmen oder gar Metallbeplankung, befinden wir uns in einem mehr oder weniger idealen Faradayschen Käfig. Dieser hat die Eigenschaft uns vor elektromagnetischen Strahlen zu schützen. Das Auto bzw. Metallkäfige sind also ideal, um die Stärke von Funkwellen nochmals erheblich zu reduzieren. Das kann bis zur völligen Tilgung des Signals gehen. Je höher die Frequenz ist und je enger die Metallmaschen sind, durch das Signal noch durchschlüpfen kann, desto größer wird der Verlust.
Abhilfe schafft zusätzliche Technik
Damit wären wir schon bei einem der Hauptgründe für Zusatztechnik, zumindest wenn es um den Empfang im Fahrzeug geht. Das Signal wird durch jegliches Metall am Fahrzeug geschwächt. Und davon gibt es reichlich. Karosse, Rahmen, Motor, aber auch die zahlreichen Kabelstränge oder Heizstreifen in den Scheiben tragen ihren Teil dazu bei. Übrigens auch thermoisolierte Fenster, diese sind mit Metall bedampft, was den Faradayschen Käfig weiter optimiert. Hier gilt, je höher die Frequenz, desto wilder die Effekte.
Abhilfe schafft hier eine externe Antenne, was uns zum nächsten, genau entgegengesetzten Problem führt: fehlende metallische Oberfläche. Möchtet ihr um der Dämpfung zu entgehen eine externe Antenne benutzen, wird sie am besten auf einer großen Metalloberfläche montiert (siehe vertikaler Antennentyp). Das ist auf einer GFK-Kabine nur schwer möglich und wird es doch getan, wird es mit schlechter Leistung bestraft. Für solche Fälle müsst ihr masseunabhängige Antennen verwenden.
Weitere Gründe können die Endgeräte selber sein. Je nach Alter und Generation sind sie beispielsweise nur mit einer Antenne ausgestattet. Damit können sie weder im LTE-Mobilfunk noch in den aktuellen WLAN-Standards die vollen Geschwindigkeiten durch MIMO ausschöpfen. Außerhalb Europas kommen zudem andere Frequenzen im Mobilfunk, nämlich die US-Frequenzen, zum Einsatz. Sind die Empfangsgeräte nicht darauf abgestimmt, empfangen sie nur schlecht oder gar nicht. Geräte, die weltweit mit allen Frequenzen (Europa/US) zurecht kommen sind jedoch teurer als die Modelle für Europa.
MIMO ändert alles
Dank der MIMO-Technologie stiegen die Übertragungsraten in den letzten Jahren enorm an und werden weiter steigen. Um aber diese Technik wirklich zu nutzen, bedarf es des richtigen Empfängers. Insbesondere sind da die Antenne und der Router zu nennen. Und genau bei den Antennen trennt sich die Spreu vom Weizen. Man kann sagen, nicht überall wo MIMO drauf steht, ist MIMO drin. Um das zu verstehen, müssen wir eine kleine Exkursion in die Funktechnik machen. Aber keine Angst, es heißt zwar „Hochfrequenz is a Bitch“, aber wir umschiffen das Ganze und erklären es verständlich.
MIMO-Technologie
Wenn Daten mittels eines Funksignals verschickt werden, passieren gerade im Mobilfunk- und WLAN-Bereich sehr viele Übertragungsfehler. Jedes Mobilgerät muss deshalb gegenüber seiner aktuellen Sendestation den korrekten Empfang von Datenpaketen quittieren, erst dann kommen die nächsten. Macht der Empfänger das nicht, weil die Daten unvollständig angekommen sind, werden sie erneut gesendet. Die Folge ist eine starke Verzögerung bei der Übertragung durch häufiges erneutes Senden derselben Daten. Wir nehmen das als eine langsame Verbindung wahr.
Hier kommt MIMO, oder besser MIMO 2×2 , ins Spiel. Das Mobilfunksignal wird am Empfangsgerät ein zweites Mal über eine zweite Antenne empfangen. Kommt nun ein Datenpaket unvollständig an der einen Antenne an, kann es in vielen Fällen mit den auf der zweiten Antenne empfangenen Daten zu einem vollständigen Datenpaket ergänzt werden. Es ist keine neue Übertragung nötig, pro Zeit können so mehr Daten übertragen werden.
Alleine durch diese Fehlerkorrektur sind im LTE+ Bereich nun Übertragungsgeschwindigkeiten möglich, die eine Nutzung von Streaming-Diensten oder die Übertragung größerer Datenmengen möglich machen. MIMO 2×2 ist derzeit die einzig sinnvolle und verfügbare MIMO-Technik im mobilen Bereich für Fahrzeuge, Boote, usw.
Signaltrennung – Das A und O bei MIMO
Damit MIMO funktioniert, muss der Empfänger die beiden eintreffenden Signale klar von einander unterscheiden können, denn jede Antenne empfängt jedes Signal. Entweder erfolgt die Trennung über einen Zeitversatz oder die Signalstärke. Eine wichtige Rolle für die Signaltrennung spielt dabei die Reflexion der Signale an Hindernissen. Daher funktioniert MIMO gerade in Städten besser als auf dem flachen, freien Land.
Bei WLAN-Routern, wo MIMO bereits länger im Einsatz ist, konnte die Signaltrennung relativ einfach gelöst werden, da nur kurze Distanzen zu überwinden sind. Dort steht im Grunde nur die Reflexion durch Hindernisse im Raum zur Verfügung, um für einen zeitlichen Versatz beim Eintreffen an den Empfangsantennen zu sorgen. Durch diesen Versatz ist es dem Empfangsmodul möglich, die beiden Signale zu unterscheiden und dann zu einem Datenstrom wieder zusammen zu setzen. Um die unterschiedlichen Reflexionen und den Versatz zu erzeugen, sind die beiden Antennen mit einem Abstand von einigen Zentimetern auf dem WLAN-Router und Empfänger montiert.
Im Mobilfunkbereich sind andere Distanzen zu überwinden, dort muss auch nach mehreren Kilometern noch eine saubere Trennung der Signale möglich sein. Eine räumliche Trennung der Antennen reicht nicht aus. Es wird ein anderer Trick der Signaltechnik angewendet: Die Polarisation der zweiten Antenne wird um 90 Grad gedreht.
Zur Erklärung, ein Antennenstab, der senkrecht steht, sendet das Signal auch senkrecht und sollte idealerweise durch eine senkrechte Antenne empfangen werden. Eine zweite Antenne liegt dann waagerecht, d.h. ihr Signal wird auch waagerecht abgestrahlt und wird am besten mit einer waagerechten Antenne empfangen. In der LTE-Praxis werden die 90 Grad Polarisationsunterschied dadurch erreicht, dass beide Antennen jeweils um 45 Grad zu beiden Seiten gekippt werden, die Antenne ist bildlich gesprochen, wie ein halbes X aufgebaut. Im Mobilfunkbereich kommt MIMO erstmals mit LTE und Geräten der Kategorie 3 zum Tragen.
Auf Empfängerseite
Auf der Seite der Empfangsgeräte werden je nach Gerät alle Informationen zur Separation herangezogen, sowohl Polarisation als auch der zeitliche Versatz. In Smartphones werden dazu mehrere Antennen für den Empfang eingesetzt, um auf dem sehr kleinen Raum eine möglichst eindeutige Trennung der Signale zu erreichen. Die neuesten Chipsätze für Mobiltelefone der fünften Generation 5G, haben bis zu 16 Antennen, aufgeteilt zwischen LTE- und WLAN-MIMO.
LTE-Router testen zunächst ob ihre (externen) Antennen MIMO-fähig sind. Dazu senden sie beim Einschalten ein kurzes Signal über eine ihrer Antennen ab. Wird dieses von der anderen Antenne stark genug empfangen, ist die Konfiguration nicht MIMO-fähig. Der Router schaltet in den TX-Diversity-Modus. Dabei nutzt er nur noch eine Antenne, die mit dem besseren Empfang. Die Übertragungsrate bricht ein.
Kommt das Testsignal nicht oder schwach genug auf der anderen Antenne an, ist ein MIMO-Empfang möglich. Der Router geht in den MIMO-Modus und kann die Übertragungsraten hoch halten.
Ich habe eine MIMO-Antenne, aber die Leistung ist enttäuschend
Viele sind von ihren MIMO-Antennen enttäuscht. Der Grund liegt oftmals darin, dass die verwendeten Antennen zwar als MIMO-Antenne angegeben sind, technisch aber nicht in der Lage sind, MIMO tatsächlich zu leisten. Äußerlich ist das nicht einmal unbedingt zu erkennen.
Wie im Info-Kasten zu MIMO beschrieben, muss der Empfänger die beiden eintreffenden Signale klar trennen können. Dazu ist eine ausreichende elektrische Isolation der beiden Antennen nötig und der Empfang des polarisierten Signals muss funktionieren. Ersteres ist die größte Herausforderung für den Antennenbauer. Er muss auf kleinem Raum dafür sorgen, dass sich die Antennen elektrisch möglichst nicht beeinflussen. Die zweite Hürde ist, beide Antennen jeweils um 45 Grad gekippt und im 90 Grad Winkel zueinander stehend, elektrisch auszurichten.
Schaut ihr euch eine MIMO-Antennen an, werdet ihr in den meisten Fällen zwei senkrecht stehende Antennen vorfinden. Und jetzt kommt etwas, was wir Laien durchaus als Magie bezeichnen dürfen. Manche dieser senkrechten Antennen sind auch genau das, senkrechte Strahler (Omni-Strahler), die ein senkrecht-polarisiertes Signal (0 Grad) gut empfangen und senden können. Bei anderen Geräten hingegen, stehen die Antennen zwar ebenfalls senkrecht, tatsächlich sind sie aber um 45 Grad gekippt, nur eben nicht räumlich. Sie wurden elektrisch um den nötigen Winkel gedreht. Das wird durch das Material, den Aufbau und die metallische Bodenplatte erreicht, nur zu sehen ist das nicht.
Und hier liegt die Tücke. Schlechte Antennen sehen genau so aus wie gute, leisten aber weniger. Der Effekt ist in diesem Fall der oben beschriebene, der Router testet die Antenne und entscheidet sich für den TX-Diversity-Modus.
Übertragungsraten im Mobilfunk
Was ein Endgerät an Datenraten ermöglicht, hängt technisch zum einen von der örtlich angebotenen LTE-Version (Release) und zum anderen von der Gerätekategorie des Endgerätes ab. Dazu eine kleine Übersicht über die Releases der 3GPP (Weltweites Gremium zur Festlegung der Mobilfunkstandards). Ab Release 8 wird MIMO-Technologie von den Sendern eingesetzt.
Mobilfunk Releases
| Übertragung | Release | Start (Jahr) | max. Download | SMax. Upload |
|---|---|---|---|---|
| UMTS | 4 | 2004 | 384 KBit/s | 128 KBit/s |
| UMTS HSPA | 4 | 2006 | 14 MBit/s | 5,7 MBit/s |
| UMTS HSPA+ | 5/6 | 2009 | 42 MBit/s | 11 MBit/s |
| LTE | 8 | 2010 | 100 MBit/s | 50 MBit/s |
| LTE+ (Advanced) | 10 | 2014 | 1 GBit/s | 500 MBit/s |
Um nennenswerte Übertragungsraten zu erreichen, benötigt ihr also mindestens einen LTE-Sender (Release 8) und ein MIMO-fähiges Endgerät mit passender Kategorie und den richtigen Antennen. Daher jetzt die Übersicht der Kategorien. Falls nicht in der Dokumentation ausgewiesen, könnt ihr an der maximalen Up- und Downloadrate eures Gerätes ungefähr die Kategorie bestimmen.
| Kategorie | LTE-Release | Max. Download | Max. Upload |
|---|---|---|---|
| Cat 3 | 8/9 | 100 Mbit/s | 50 Mbit/s |
| Cat 4 | 8/9 | 150 Mbit/s | 50 Mbit/s |
| Cat 5 | 8/9 | 300 Mbit/s | 75 Mbit/s |
| Cat 6 | 10 | 300 Mbit/s | 50 Mbit/s |
| Cat 9 | 11 | 450 Mbit/s | 50 Mbit/s |
| Cat 11 | 12 | 600 Mbit/s | |
| Cat 12 | 12 | 600 Mbit/s | |
| Cat 13 | 12 | 400 Mbit/s | |
| Cat 14 | 12 | 4000 Mbit/s | |
| Cat 15 | 12 | 800 Mbit/s | |
| Cat 16 | 12 | 1000 Mbit/s |
WLAN
Wenn ihr irgendwo steht, wo ein WiFi-Zugang zum Internet möglich ist, ist es zumeist sinnvoll, diesen auch zu nutzen, spart er doch Datenvolumen. Nur leider sind Campingplätze oder andere Orte mit WiFi nur schlecht mit dem Signal ausgeleuchtet oder ihr steht genau dort, wo das Signal langsam verschwindet. Daher solltet ihr euch auch um den Empfang dieser Signale bemühen.
Die WLAN-Standards tragen die Bezeichnungen 802.11 mit einem oder zwei Kleinbuchstaben am Ende. Der langsamste Standard ist 802.11a (54 MBit/s theoretisch, 25 MBit/s praktisch), der schnellste verfügbare ist 802.11ac (6.930 MBit/s theoretisch, 660 MBit/s in der Praxis). Im WLAN-Bereich wird schon länger MIMO eingesetzt, so auch in den beiden derzeit schnellsten WLAN-Standards 802.11n und 802.11ac. Je mehr Geräte angeschlossen werden und desto höher die Mobilfunk-Datenrate ist, desto höher sollte der WLAN-Standard sein. 802.11ac erlaubt praktisch bereits 660 MBit/s.
WLAN- und Mobilfunkgeschwindigkeit können nicht einfach verglichen werden
Die Mobilfunkdatenrate und die WLAN-Geschwindigkeit können nicht direkt miteinander verglichen werden. Wer also meint, der WLAN-Router muss nicht schneller als die Mobilfunkgeschwindigkeit sein, irrt. Das liegt an der Art, wie in einem WLAN die Geräte Daten senden. Es kommt dabei ein altes Verfahren aus der Netzwerktechnik zum Einsatz, das CSMA/CA-Verfahren (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance). Vereinfacht gesagt, prüft das Gerät, welches senden möchte, ob gerade alle anderen Geräte schweigen. Das schließt den WLAN-Hotspot mit ein. Wenn gerade nichts los ist, sendet es selbst. Wenn schon Daten gesendet werden, wartet es eine zufällige Zeit und versucht es dann erneut. Während ein Gerät sendet, kann kein anderes senden. Praktisch halbiert sich so bereits die WLAN-Bandbreite bei nur zwei Geräten (z.B. WLAN-Hotspot und Endgerät) und je mehr dazu kommen, desto langsamer wird es. Daher sollte der WLAN-Hotspot die möglichst schnellen 802.11 Standards, wie 802.11n oder das erheblich schnellere 802.11ac unterstützen.
Brauchen wir noch WLAN-Empfang?
Wer aufmerksam die WLAN-Geschwindigkeiten gelesen hat, dem mag aufgefallen sein, dass LTE der 4. und 5. Generation durchaus schneller als das WLAN sein können. Warum also die Geräte im und um das Fahrzeug mit WLAN versorgen? Zumal auch die begrenzende Geschwindigkeit in das Internet immer die Mobilfunkverbindung ist. Für das WLAN gibt es aber schon noch gute Gründe.
Zunächst einmal hängt die tatsächliche Geschwindigkeit im Mobilfunk von einigen Faktoren, wie der Umgebung und Bebauung, Signalstärke und der Distanz ab. Zum anderen sind Mobilfunkverbindungen geteilte Verbindungen. Das bedeutet alle Benutzer im Umkreis einer Sendestation teilen sich deren Bandbreite. Daher kann die Geschwindigkeit stark schwanken. Wie bereits beschrieben können deine Geräte nicht schneller das Internet nutzen, als die Mobilfunkverbindung es erlaubt, aber eine gute LTE-Antenne mit einem WLAN-Router dahinter, macht das Mobilfunksignal stetiger und sicherer für alle Geräte.
Weitere Gründe sind, dass nicht für jedes Gerät eine kostenpflichtige Mobilfunkkarte (SIM) benötigt wird, dass die Geräte untereinander kommunizieren können ohne Datenvolumen zu verbrauchen und manche Geräte können überhaupt nur per WLAN verbunden werden, beispielsweise Apples iPads ohne SIM-Karte.
Die Lösungen im Überblick
Vereinfacht gibt es nur zwei Möglichkeiten, für die ihr euch entscheiden könnt. Die eine verzichtet auf jegliche externe Antennen und empfängt die Mobilfunk- und WLAN-Signale im Fahrzeug direkt mit dem Endgerät. Dabei ist es was die Qualität des Signals angeht eher unerheblich, ob ihr das mit einem Smartphone/Tablet über Tethering, mit einem Surfstick oder einen LTE-Router macht. Alle unterliegen dem Problem der starken Signaldämpfung. Die Unterschiede dieser Lösungen liegen eher im Akkuverbrauch und im Komfort. Ein Empfang von WiFi-Signalen ist bei einem Surfstick und mobilen LTE-Routern nicht vorgesehen, sie sind nur für den Empfang von Mobilfunkdaten eingerichtet. Den WiFi-Empfang müssen dann die Endgeräte selber bieten.
Was auch nicht unerwähnt bleiben sollte ist, dass das Signal immer zur Antenne kommen muss. Mit anderen Worten, ihr könnt nicht schneller oder besser empfangen als es das Signal, welches an eurem Standort zur Verfügung steht, euch ermöglicht. Habt ihr mitten im Wald oder in einer Schlucht nur schlechten oder gar keinen Empfang mangels ausreichendem Signal, könnt ihr es mit keiner Technik besser machen.
Helfen günstige Klemm- und Scheibenantennen?
Manch einer mag jetzt geneigt sein, zu den vergleichsweise günstigen Scheibenantennen, sei es geklebt, geklemmt oder hinter der Scheibe mit Saugnäpfen befestigt, zu greifen, um zumindest den Empfang im Fahrzeug zu verbessern. Diese Investition kann schnell in einer Enttäuschung enden, denn der Kunde verspricht sich meistens sehr viel mehr, als die Antennen zu leisten im Stande sind. Sie können die Übertragungsraten sogar reduzieren.
Das liegt daran, dass die Endgeräte schon seit einer Weile MIMO unterstützen, ihr mit einer Scheibenantenne aber nur einen Kanal nutzen könnt. MIMO kommt also gar nicht zum Einsatz. Da nützt es auch nichts, wenn der Signalempfang verbessert wird. Auch die oft beworbenen, flachen Plattenantennen bleiben hinter den Erwartungen der meisten Benutzer zurück. Sie sind ursprünglich für Car-Sharing-Flotten entwickelt worden. Bei diesen Fahrzeugen wurde nach Lösungen gesucht, ohne bauliche Veränderung eine Nahkommunikation zu ermöglichen, die schnell und rückstandslos entfernt werden kann. Irgendwie fanden sie dann doch den Weg in den Markt und werden dort für den Internet-Empfang empfohlen.
Ein weiteres Problem ist, dass das elektrische Gegengewicht, die möglichst große Metalloberfläche, fehlt. Es gibt zwar ein Gegengewicht im inneren Teil der Antenne, es fällt aber von der Fläche her bescheiden aus, so dass diese Antennen auch in dieser Hinsicht nicht so leistungsfähig sind. Es gibt Ausnahmen, wie die Panorama Antennas LPBEM-7-27-2SP, sie benötigt kein elektrisches Gegengewicht, wohl aber als Magnethaftantenne trotzdem eine Metallfläche.
Lösung 1: Tethering – Der simple Handy- oder Tablet-Hotspot
Jedes Mobiltelefon oder Tablet mit SIM-Karte kann bereits als WLAN-Hotspot dienen. Insofern reist diese Möglichkeit bei den meisten schon mit. Sie funktioniert außerhalb des Fahrzeugs gut, hat aber überwiegend Nachteile, wenn das Internet häufiger und mit guter Leistung genutzt werden soll. Zum einen sind Mobilfunktarife für Telefone meistens Mischtarife für das Telefonieren und die Datenübertragung. Das Datenvolumen, welches mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden kann, ist zumeist begrenzt. Ist das Volumen aufgebraucht, wird die Geschwindigkeit vom Anbieter stark eingebremst, sie eignet sich im Grunde nur noch für Push-Pull-Nachrichten über die bekannten Chat-Apps wie Whatsapp oder Threema und für kleinere E-Mails. Übliche Tarife bieten bis zu 5 oder 10 GB pro Monat an. Je nach Anbieter kommt ihr dann auch schon in den Bereich von 50 Euro pro Monat. Für unbegrenztes Surfen mit hoher Geschwindigkeit geht es dann schon deutlich über 50 Euro weiter. Das ist kein Schnäppchen.
Hinzu kommt, dass das Smartphone dann in der Nähe der angeschlossenen Geräte bleiben muss. Der Akku muss während der Nutzung Maximales leisten und wird entsprechend schnell leer.
Diese Lösung ist absolut ausreichend, wenn unterwegs mal kurz E-Mails abgerufen werden sollen, sofern nicht öfters große Anhänge dabei sind oder wenn im Internet mal etwas nachgesehen werden muss. Für mehr sollte es dann schon eine Lösung sein, die die Empfangsfunktion aus dem eigenen Telefon auslagert.
Lösung 2: Surfsticks
Die Mobilfunkanbieter offerieren natürlich auch reine Datentarife, die günstiger ausfallen. Diese SIM-Karten sind für die Verwendung in Tablets oder Surfsticks gedacht. Die Surfsticks gibt es als USB-Stecker, die einfach in den Laptop gesteckt werden. So kann zumindest dieser Laptop schon ins Internet. Mit dem passenden Betriebssystem, beispielsweise Windows 7 oder 10, kann der Laptop dann auch zum Hotspot für andere Geräte werden. Bei dieser Variante sollte für eine Lademöglichkeit des Laptops gesorgt werden, der auch den Surfstick mit Strom versorgt. Surfsticks empfangen nur Mobilfunkdaten, für die WiFi-Nutzung müssen die Endgeräte selbst ausgelegt sein.
Surfsticks eignen sich gut für den Benutzung außerhalb des Fahrzeugs, wenn ihr mit dem Laptop in der Landschaft unterwegs seid. Sie sind klein und unterstützen je nach Modell auch MIMO. Steht ein WiFi-Signal zur Verfügung, kann der Laptop das direkt selbst empfangen.
Der Vodafone LTE-Surfstick K5150 bietet bis zu 150 MBit/s Download und 50 MBit/s Upload in 4G-LTE-Netzen und hat keinen Simlock, ihr könnt ihn also mit jeder SIM-Karte benutzen.
Lösung 3: LTE-Hotspot-Router
Direkt in den klassischen KFZ-Ladeadapter oder einen USB-Ladeanschluss werden direkt für das Auto gedachte WLAN-Hotspots gesteckt. Es gibt auch Tisch-Geräte mit einem Akku, die irgendwo im Fahrzeug untergebracht werden können. Mit SIM-Karte ausgestattet sind sie eine schnelle und einfache Lösung. Manche Anbieter haben auch ein Gerät für die OBD-II-Schnittstelle (z.B. Telekom CarConnect) und können so gleichzeitig das Fahrzeug überwachen. Wird es bewegt oder gestartet, melden die Geräte das und sogar die Position das über das Internet weiter.
© Foto: Telekom
Als mobilen LTE-Router mit gutem Funktionsumfang sehen wir den Netgear AC810-100EUS. Er kann für alle Mobilfunkfrequenzen weltweit empfangen (3G) und in Europa alle 4G-Netzwerke nutzen. 15 Endgeräte können gleichzeitig die 11 Stunden Akkulaufzeit nutzen, Standby hält er 260 Stunden. Der AC810-100EUS unterstützt bis zu 300 MBit/s. Auf der WLAN-Seite bietet er alle wichtigen Standards bis hin zu 802.11ac.
Für einen besseren Empfang gibt es im Zubehör noch die passende externe MIMO-Antenne mit TS9-Anschluss.
Anzahl der Endgeräte kann begrenzt sein
Ein weiteres Kriterium bei vielen kleinen handlichen LTE-Empfangsgeräten ist die Anzahl der Endgeräte, die eine Verbindung gleichzeitig nutzen dürfen. Bei Surfsticks liegt sie üblicherweise zwischen fünf und zehn. Router lassen teilweise bis 20 Endgeräte zu. Je mehr aktiv sind, desto langsamer wird natürlich die Verbindung für das einzelne Gerät.
Darf es eine professionelle Lösung sein?
Alle oben genannten Lösungen empfangen und senden die Signale im Fahrzeug und werden von der Dämpfung beeinträchtigt. Wer viel reist und auf das Internet angewiesen ist, sucht sicherlich eine robustere und fest installierte Lösung, die maximale Leistung bringt. Eine wichtige Rolle bei der Qualität der Verbindung spielt dabei die Antenne.
Dämpfung und Bewegung während es Empfangs, beides führt dazu, dass die Verbindung instabil wird und das LTE-Gerät die meiste Zeit auf voller Leistung sendet, was einen höheren Stromverbrauch zur Folge hat. Ohne MIMO steigert sich hier die Fehlerrate bei der Übertragung. Sicherlich für die Nutzung von Smartphone-Apps kein Problem, aber bei anspruchsvolleren Anwendungen oder Datentransfers eher nicht wünschenswert.
Lösung 4: Externe Antennen mit LTE-Router
Damit wären wir bei der leistungsfähigsten Lösungsvariante angekommen. Damit sowohl die Mobilfunksignale als auch das WiFi-Netz optimal empfangen werden, benötigt ihr eine spezialisierte, externe Antenne. Idealerweise eine, die gleich alle Empfangssysteme im Fahrzeug versorgt: Mobilfunk, WiFi und GPS. Im Fahrzeuginneren kommt dann ein dedizierter LTE-Router für externe Antennen zum Einsatz. Es gibt auch speziell für den Automobilbereich konzipierte LTE-Router, die besonders erschütterungsfest und sogar als Ethernet-Switch ausgelegt sind. Damit könnt ihr im Fahrzeug ein WLAN-unabhängiges, kabelgebundenes Netzwerk aufbauen und den Innenraum strahlungsarm halten.
Optimal ist daher eine externe MIMO-fähige Antenne. Bei den typischen Dachantennen ist zu beachten, dass sie immer möglichst viel elektrisch leitendes Blech um den Antennenfuß benötigen, da sie ansonsten nicht gut funktionieren. Wer also eine Dachantenne auf einem Kunststoffdach platzieren möchte, muss eine masseunabhängige Antenne verwenden.
Was muss ein Router bieten?
Auf einige sinnvolle Funktionen solltet ihr bei einem LTE-Router achten. Da wäre der LTE-Standard, den der Router unterstützt. Das sollte mindestens G4 und Kategorie 3, besser 4 oder höher sein. Er sollte eine Auto-Umschaltfunktion haben, die bei verschiedenen Ereignisse und Zuständen zwischen LTE und WiFi umschaltet:
- Schwaches Signal einer Quelle (WiFi oder LTE)
- Aufgebrauchtes Datenkontingent im Mobilfunk
- Roaming
- Kein Netzwerk
- Netzwerkzugang verweigert
- Verbindungsfehler
Die Verwaltungsoberfläche sollte grafisch sein. Üblicherweise haben diese Geräte einen internen Webserver, so dass sie über einen Browser verwaltet werden können. Für kostenpflichtige oder zugangsgeschützte WiFi-Verbindungen sollten die Zugangsdaten in den Router eingetragen werden können. Noch besser ist es, wenn gleich mehrere Zugänge hinterlegt werden können. Er sollte mindestens einen eigenen DHCP-Server besitzen (vergibt automatisch Netzwerkadressen) und er sollte die IP-Adressen der angeschlossenen Geräte nach außen maskieren (NAT). Dadurch können mehrere Endgeräte eine geschützte bzw. kostenpflichtoge WiFi-Verbindung parallel nutzen. Selbstverständlich gehört auch eine Firewall dazu.
Hilfreich sind außerdem, dass die wichtigsten Statusinfromationen per LED oder Display abzulesen sind, um nicht direkt die Verwaltungsoberfläche aufrufen zu müssen.
Gute Router bieten noch weit mehr Optionen. Dazu zählen die Unterstützung von Sprache über das Netzwerk (VoIP), getunnelte private Netzwerkverbindungen (VPN) oder kabelbasierte Netzwerkanschlüsse (LAN Ethernet Ports mit RJ45-Buchse mindestens 100 MBit/s), um ein Kabel anstatt das WLAN nutzen zu können. Manche bieten sogar einen WAN-Ethernet-Port an, an denen ein Festnetz-DSL-Router angeschlossen werden könnte. Wie für Router üblich sollte er alle notwendigen Mechanismen eines IP-Netzwerks beherrschen. Dazu zählen IPv4 und IPv6, DHCP, NAT, NTP, DHCP, DNS und SSLv3.
Empfehlenswerte Modelle wären hier der RUT850 oder die RUT9xx-Reihe von Teltonika oder der Pepwave MAX BR1 Mk2.
Eine Antenne für alles
Die All-in-One-Lösung ist jedoch eine Antenne, die alle oben genannten Systeme empfangen kann, noch mal kurz zusammengefasst: Mobilfunk, WiFi und GPS. Am Markt werden diese leistungsfähigen Antennen in einem Gehäuse angeboten, das alles sauber versteckt. Beispielsweise die Modelle von Panorama Antennas der LP/GMM (Low Profile MIMO) Reihe, von Mobile Mark, Poynting oder Welotec. Je nach Ausbaustufe sind in einem Gehäuse bis zu fünf Antennen untergebracht. Standard sind zwei Antennen für LTE-Mobilfunk, optional noch zwei für WiFi und eine für den GPS-Empfang.
LP/GMM Low Profile Antennenreihe von Panorama Antennas
| Modell | 2 x LTE 698–960/1710– 2700 MHz) |
2 x WiFi 6982,4/4,9–6 GHz) |
1 x GPS 1575 MHz |
|---|---|---|---|
| LPMM-7-27 | Ja | ||
| LPMM-7-27-24-58 | Ja | Ja | |
| LGMM-7-27 | Ja | Ja | |
| LGMM-7-27-24-58 | Ja | Ja | Ja |
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Generelle Tipps für externe Antennen
- Je höher die Antenne montiert ist, desto besser
- Je kürzer und hochwertiger die Verbindungskabel (Koaxialkabel), desto besser
- Die Kabel sollten vom gleichen Typ und gleich lang sein
- Die Antenne ist draußen, ist sie auch wirklich witterungsbeständig? Ein Qualitätsmerkmal, welches ihr beachten solltet
Beratung spart Kosten, Ärger und Neukauf
Das Thema mobiles Internet ist ein sehr ein komplexes. Um die optimalen Geräte für das eigenen Vorhaben und Fahrzeug zu finden, bedarf es einiger Erfahrung aus der Praxis, Herstellung und Handel. Wir empfehlen daher eine Fachberatung durch Firmen, die bereits mehrere Fahrzeugprojekte erfolgreich abgeschlossen haben. Die PUC Car&Phone GmbH, die uns bei der Erstellung dieses Artikel fachlich beraten hat, empfiehlt an dieser Stelle
IDS GmbH
Herr Roth – Sales Manager
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Unterstützung
Bei diesem Artikel beriet uns fachlich Herr Horstmann, PUC Car&Phone GmbH, Werksvertretung Panorama Antennas Ltd.
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