Router-Tempo: So priorisieren Sie bestimmte Geräte

Wenn es beim Surfen, Video-Streaming oder bei großen Downloads ruckelt, ist sofort der Wunsch nach einem Internetanschluss mit höherer Bandbreite da. Doch das kostet mehr – und hilft meist nur kurzfristig: Denn häufig wächst die Anzahl der Geräte im Heimnetz, die um die Bandbreite konkurrieren, so rasch, dass der Tempovorteil bald aufgebraucht ist. Zudem werden auch Anwendungen wie Gaming oder Streaming, die Sie über das Internet nutzen, immer anspruchsvoller und benötigen höhere Datenraten.

Deswegen ist es gar nicht in Ihrem Sinne, wenn der Router alle Geräte und Anwendungen im Heimnetz gleich behandelt: Denn der Home-Office-PC sollte für Videokonferenzen oder Verbindungen ins Firmen-Netzwerk immer eine garantiert stabile Verbindung haben. Auch den Streaming-Abend mit Netflix & Co. sollen nicht andere Heimnetzgeräte stören, die plötzlich einen großen Download starten.

Mit Einstellungen für die Funktion „Quality of Service“ (QoS) greifen Sie hier ein: Damit geben Sie dem Router vor, dass er den Datenverkehr bestimmter Anwendungen oder Geräte im Heimnetz bevorzugt übertragen soll. Diese Priorisierung soll im Heimnetz für ausreichende Bandbreite und niedrige Latenzen bei ausgewählten Anwendungen sorgen, ohne andere zu benachteiligen.

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Zunächst die Qualität der Internetverbindung prüfen

Welche QoS-Einstellungen Ihrem Heimnetz am meisten bringen, hängt vor allem von der Qualität Ihrer Internetverbindung ab: Dazu müssen Sie über deren Bandbreite und Latenz Bescheid wissen.

Die Bandbreite ist die zentrale Kenngröße eines Internetzugangs und zugleich das wichtigste Verkaufsargument für die gestaffelten Tarife der Netzbetreiber. Sie beschreibt die maximale Datenübertragungsrate, mit der Ihr Router an das Internet angebunden ist – also beispielsweise mit 250 MBit/s im Downstream und mit 50 MBit/s im Upstream. Die Bandbreite gibt unter anderem vor, wie viele Netflix- oder Amazon-4K-Streams Sie und Ihre Mitbewohner gleichzeitig an verschiedenen Heimnetzgeräten ansehen können. Oder wie lange es dauert, um ein Backup von Ihrem PC ins Internet hoch- oder aus der Cloud auf Ihren PC herunterzuladen (siehe hierzu den Kasten „Übertragungsraten umrechnen“).

Dabei kann die Übertragungsrate an Ihrem Anschluss über den Tag oder im Laufe der Woche schwanken. Denn oft fassen die Provider einzelne Internetanschlüsse in ihrer Netzwerk-Infrastruktur zu Gruppen zusammen: Die verfügbare Übertragungsbandbreite der Gruppe ist dabei geringer ist als die theoretische Summe der Bandbreiten aller Einzelverbindungen. Denn der Netzbetreiber geht davon aus, dass nur selten alle Einzelanschlüsse gleichzeitig mit maximaler Bandbreite übertragen.

Damit Sie per QoS die Internetbandbreite optimal über Ihre Heimnetzgeräte verteilen können, müssen Sie wissen, wie hoch sie tatsächlich ist: Ermitteln Sie dazu über eine Webseiten wie www.Speedtest.net die aktuelle Übertragungsrate Ihres Internetanschlusses in Download- und Upload-Richtung. Nach mehreren Messungen zu verschiedenen Tages- und Wochenzeiten sollte sich ein Wert für die effektive Durchsatzrate ergeben, die Sie für QoS nutzen können.

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Latenz und Pings: So lange dauert der Datentransfer

Doch für QoS spielt neben der Bandbreite auch die Latenz eine wichtige Rolle: Sie gibt an, wie lange ein kleines Datenpaket von Ihrem PC zu einem Zielserver im Internet und von dort wieder zurück zu Ihrem PC unterwegs ist. Denn viele Internetanwendungen wie etwa Onlinespiele benötigen keine besonders hohe Bandbreite, sondern eine niedrige Latenz – damit Sie zum Beispiel schnell auf Gegneraktionen reagieren können.

Mess-Webseiten wie Speedtest.net zeigen Ihnen auch einen Latenzwert in Millisekunden (ms) an, häufig auch als „Ping“ bezeichnet. Wenn Sie die Latenz zu einer von Ihnen häufig besuchten Webseite oder zu einem bestimmten Gerät im Heimnetz ermitteln möchten, können Sie das mit dem entsprechenden Netzwerktool messen, das die meisten Betriebssysteme als Bordmittel mitbringen (siehe Kasten „Latenz mit Ping ermitteln“).

Die Website Speedtest.net ermittelt drei verschiedene Werte für die Latenz. Der erste Wert zeigt die Latenz ohne Beeinflussung durch konkurrierende Datenpakete. Das ist der bestmögliche Ping-Wert Ihrer Internetanbindung. Er lässt sich nicht durch Routereinstellungen verbessern, da er durch Ihren Anschluss vorgegeben ist. An VDSL- oder Kabelanschlüssen sind Werte im Bereich von zehn bis 30 Millisekunden möglich, während Latenzen unter zehn Millisekunden sich meist nur über Glasfaseranschlüsse (FTTH, Fiber-to-the-Home) erzielen lassen. An einem ADSL-Anschluss müssen Sie mit 50 Millisekunden und mehr rechnen, wobei bei allen DSL-Varianten die Länge und Qualität der Kupferkabelanbindung des Hausanschlusses eine wichtige Rolle spielt.

Zwar sind selbst Latenzen von 40 oder 50 Millisekunden für die meisten Internetanwendungen in der Regel ausreichend, solange Sie mit nur mit einem Rechner und am besten per Ethernet-Kabel mit dem Router verbunden sind.

Allerdings muss das auch für die Gegenstelle gelten: Wenn Sie nämlich auf einen Server zugreifen, der weit entfernt, schlecht angebunden oder überlastet ist, verschlechtert das die Latenz. Je mehr Zwischenstationen – auch als „Hops“ bezeichnet – ein Datenpaket auf dem Weg vom Router zum Server und zurück durchlaufen muss, desto höher wird die Latenz. Und nicht jeder Server, auf den Sie zugreifen, ist mit einer Bandbreite angebunden, die mindestens Ihr eigenen entspricht. In diesem Fall sollten Sie für den Dienst, den Sie nutzen wollen, auf einen Server mit niedrigerer Latenz wechseln – das funktioniert zum Beispiel bei Onlinespielen.

So arbeitet der Router ohne QoS-Funktion

Die Verbindungqualität des Internetanschlusses mit Bandbreite und Latenz bildet die Grundlage für das Routertuning. Jetzt müssen Sie ihm per QoS beibringen, wie er sie optimal ausnutzen kann. Dazu geben Sie vor, welche Datenpakete besonders wichtig sind. Denn ein Router macht nichts anderes, als Datenpakete aus dem Heimnetz ins Internet zu senden, die Antworten darauf zu empfangen und dem jeweiligen Heimnetzgerät zuzustellen.

Üblicherweise geht der Router dabei nach dem Prinzip „First in – First out“ (FIFO) vor: Er leitet die Datenpakete in der Reihenfolge weiter, in der sie bei ihm ankommen. Nimmt die Datenmenge kurzfristig stark zu, lagert der Router die Pakete in seinem Pufferspeicher zwischen, wo er sie wiederum nach der FIFO-Methode abarbeitet. Erst wenn dieser Speicher vollgelaufen ist, muss der Router neu ankommende Datenpakete abweisen oder verwerfen.

Diese Anwendungen profitieren von QoS

Ob Sie am Rechner überhaupt bemerken, dass der Router viel zu tun hat oder Datenpakete sogar abweisen muss, hängt von der Anwendung ab, für die sie jeweils bestimmt sind.

Wenig Probleme machen zum Beispiel das Web-Surfen, der Mailversand und Downloads – sogenannte „nicht-zeitkritische“ Anwendungen: Verwirft hier ein Router Datenpakete, schickt sie die Anwendung beziehungsweise der Server nach kurzer Zeit erneut.

Sie nutzen dazu das Übertragungsprotokoll TCP/IP, das zum Beispiel den Datenfluss einer Verbindung an die verfügbare Übertragungskapazität anpassen kann, um kurzfristig auftretende Überlastungen und Paketstaus zu minimieren. Dadurch dauert es zwar länger, bis ein Datenpaket ankommt, was aber bei einem Dateidownload oder einem Windows-Update nicht problematisch ist – Hauptsache ist, dass alle Datenpakete ankommen.

Anders stellt sich das bei Anwendungen wie (Video-)Telefonie, IPTV oder Onlinegaming dar: Hier müssen die Datenpakete in einer bestimmten Menge und einer möglichst kurzen oder konstanten Zeitdauer ankommen. Ohne QoS transportiert der Router aber auch die Datenpakete dieser sogenannten „zeit-kritischen“ Anwendungen wie alle anderen nach der FIFO-Methode. Das führt bei höherem Datenaufkommen zu Problemen, denn Videotelefonie, Livestreaming oder Onlinegaming lassen sich in der Bandbreite nicht beliebig herunterbremsen oder verzögern.

Hinzu kommt, dass zeitkritische Anwendungen mit dem UDP-Protokoll arbeiten: Hier überträgt der Sender ein verworfenes Datenpakete nicht noch einmal. Die Folgen erkennen Sie am Rechner sofort: Die Bildoder Sprachqualität verschlechtert sich, im schlimmsten Fall bricht die Verbindung ab. Vor allem bei Kommunikationsanwendungen sollte die Latenz nicht schwanken: Sie haben dann bei einem Video- oder VoIPCall das Gefühl, dem Gesprächspartner ständig hinterherzulaufen. Auch Latenz-Schwankungen (Jitter) sind problematisch, denn hier kommen die UDP-Pakete nicht in der zeitlich korrekten Reihenfolge an, so dass der Router die Paketinhalte nicht rechtzeitig oder nur unvollständig zusammensetzen kann.

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Die wichtigsten QoS-Einstellungen im Router

Ein Router identifiziert Datenpakete anhand der Anwendungen oder den Geräten, von denen sie kommen oder an die sie gehen. Dementsprechend lassen sich QoS-Einstellungen anwendungsorientiert oder geräteorientiert vornehmen: Bei anwendungsorientiertem QoS bestimmen Sie die Programme, deren Datentransfer Ihr Router bevorzugt abarbeiten soll, unabhängig vom Gerät im Heimnetz, auf dem sie laufen. Beim gerätebasierten QoS legen Sie einen Client im Heimnetz fest, damit der Router alle Daten priorisiert, die von ihm kommen und an ihn gehen.

Bei den QoS-Einstellungen der Fritzbox hat sich mit der neuen Firmware Fritz-OS 7.50 einiges getan. Zum einen lassen sich nun auch in der Myfritz-App am Smartphone einzelne Geräte als priorisierte Internetnutzer bestimmen. Sie müssen also nicht mehr in die Weboberfläche des AVM-Routers wechseln, um zum Beispiel dem Tablet für die anstehende Videokonferenz Vorfahrt vor anderen Heimnetzgeräten zu gewähren.

Im Webmenü hat AVM unter „Internet –› Filter –› Priorisierung“ eine Einstellung hinzugefügt, die die verfügbare Bandbreite des Internetzugangs zu gleichen Teilen auf alle aktiven Heimnetzgeräte verteilen soll – auch auf Geräte im Gastnetz. Dazu aktivieren Sie unter „Geschwindigkeit im Internet“ den Haken vor „Bandbreite für das Heimnetz reservieren“ und wählen im Drop-down-Menü die Einstellung „automatisch“. Nach der Bestätigung mit „Übernehmen“ verteilt die Fritzbox die verfügbare Bandbreite bei Auslastung fair auf alle aktiven Geräte im Heim- und Gastnetz: Sind also gerade drei Geräte im Internet aktiv, so bekommt jedes ein Drittel der verfügbaren Bandbreite. Unabhängig davon können Sie mit Hilfe der Priorisierungseinstellungen direkt darüber oder über die Myfritz-App trotzdem noch bestimmte Geräte oder Anwendungen besonders priorisieren.

Die grundlegenden QoS-Einstellungen finden Sie unabhängig von der Fritz-OS-Version im Router-Menü unter „Internet –› Filter –› Priorisierung“. AVM kombiniert anwendungs- und gerätebezogene Priorisierungen, wobei die grundlegende Einteilung anwendungsbezogen ist. Unter den Rubriken „Echtzeitanwendungen“, „Priorisierte Anwendungen“ und „Hintergrundanwendungen“ können Sie Regeln erstellen, die ein bestimmtes Netzwerkgerät, eine bestimmte Netzwerkanwendung oder eine Kombination aus beiden definieren. Wer beispielsweise seinen Gaming-PC priorisieren möchte, erstellt am besten eine „Neue Regel“ in den „Priorisierten Anwendungen“, wählt im oberen Drop-Down-Menü den besagten PC aus und belässt im unteren Drop-Down-Menü die Einstellung auf „Alle“ (Netzwerkanwendungen).

Wem die im Routermenü vorhandene Auswahl an Netzwerkanwendungen nicht genügt, kann sich unter „Internet –› Filter –› Listen“ auch individuelle Anwendungen einrichten. Dazu klappen Sie den Bereich „Netzwerkanwendungen“ auf und gehen dann auf die Schaltfläche „Netzwerkanwendung hinzufügen“. Geben Sie Ihrem neuen Profil einen Namen, klicken Sie dann auf „Neues Protokoll“ und bestimmen Sie nun das von der Anwendung genutzte Protokoll sowie den Quell- und/oder Zielport der Anwendung. Die neu erstellte Netzwerkanwendung wird nun in der Liste der „Netzwerkanwendungen“ angezeigt und kann ausgewählt werden, wenn Sie im Reiter unter „Priorisierung“ eine neue Regel für Anwendungen anlegen.

Spezialfall: QoS-Einstellungen für Onlinespiele

Das größte Problem für Spieler im Netzwerk sind hohe Latenzen, auch als „Lags“ bezeichnet. Um ein Onlinegame flüssig im Heimnetz spielen zu können, ist eine möglichst geringe und konstante Latenz für Datenpakete, die zwischen Gaming-PC und Gaming-Server hin und her fließen, wichtiger als hohe Bandbreite. Wenn aber im Heimnetz plötzlich ein größerer Download oder Upload startet, führt das im Router zu einer kurzfristigen Überlastung mit gefülltem Pufferspeicher – dem sogenannten „Bufferbloating“. Dann kann er die Datenpakete anderer Anwendungen nur mit großer Latenz übertragen oder empfangen. Bei schnellen Onlinespielen mit kurzen Reaktionszeiten macht sich solch eine Verzögerung bei der Übertragung der Datenpakete sehr störend bemerkbar – Sie können nicht mehr auf den Gegner reagieren oder fallen sogar aus dem Spiel.

Ob Ihr Router dafür anfällig ist, prüfen Sie ebenfalls mit einer Testwebseite wie Speedtest.net von Ookla: Der zweite und dritte „Ping“-Wert dort gibt die Latenz während der Durchsatzmessung in Download- (Pfeil nach unten) und Upload-Richtung (Pfeil nach oben) an. Dann ist die komplette Bandbreite der Internetverbindung komplett ausgelastet, was den Pufferspeicher des Routers zumindest kurzfristig volllaufen lässt.

Sind diese beiden Latenzwerte deutlich höher als der erste Wert (Basis-Latenz), hat Ihr Router vermutlich Probleme mit Bufferbloating. Hier stellt Waveform einen ähnlichen Onlinetest bereit, der noch detaillierter auf das Bufferbloating-Phänomen eingeht.

Manche Gamingrouter, wie die Netgear-Nighthawk-Geräte mit Duma-OS-Firmware, umgehen das Bufferbloating und die ansteigende Latenz, indem sie die maximal verfügbare (Up- und Downstream-)Bandbreite des Routers künstlich verkleinern, zum Beispiel auf 80 Prozent. Damit kann der Router Gaming-relevante Datenpakete über diese freigehaltene Überholspur leiten, um die Latenz niedrig zu halten.

Auch die Fritzboxen schneiden in dieser Disziplin inzwischen gut ab, obwohl sie keine ausgewiesenen Gamingrouter sind. Im Test stellen wir auf einer Fritzbox 7590 mit aktueller Laborfirmware an einem per LAN-Kabel verbunden PC und einem schnellen FTTH-Anschluss keine Probleme mit Bufferbloating fest. Auch bei einer WLAN-Verbindung steigen die Latenzen unter Volllast kaum an, so dass die Waveform-Webseite die Bestnote A bei der Übertragung kleiner Datenpakete vergibt. Allerdings bieten Gamingrouter wie von Netgear oder Asus detailliertere Informationen rund um das Netzwerk sowie nützliche Zusatzfunktionen, die von speziellen Spiel-abhängigen Portweiterleitungen bis hin zur Auswahl des am besten angebundenen Spieleservers reichen.

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