Bufferbloat erklärt: Warum WLAN trotz Tempo ruckelt

Eine Gigabit-Verbindung, die zur Diashow wird, sobald jemand einen Download startet, ist kein Widerspruch. Es ist das häufigste Problem in Heimnetzwerken, es hat einen Namen – Bufferbloat – und hat nichts damit zu tun, wie viel Bandbreite Sie bezahlen.

Was Bufferbloat wirklich ist

Jeder Router, jedes Modem und jeder Knotenpunkt bei Ihrem Provider hält eine kleine Warteschlange von Paketen, die auf den Versand warten. Diese Warteschlange existiert aus gutem Grund: Netzwerkverbindungen sind nicht perfekt gleichmäßig, und eine Warteschlange fängt diese Unebenheiten ab. Das Problem beginnt, wenn diese Warteschlange viel größer ist, als sie sein müsste – ausgelegt auf maximalen Durchsatz in einem Benchmark, nicht auf einen Familien-Videoanruf.

TCP, das Protokoll hinter fast allem, was Sie online tun, weiß nur, wie schnell gesendet werden soll, indem es auf Anzeichen einer überlasteten Verbindung achtet. Traditionell ist dieses Zeichen ein verlorenes Paket: Die Warteschlange ist voll, etwas wird verworfen, und der Sender drosselt. Eine zu große Warteschlange verzögert dieses Signal, statt es zu senden. Pakete stapeln sich weiter, statt verworfen zu werden, TCP beschleunigt weiter, weil ihm niemand gesagt hat aufzuhören, und jedes Paket – einschließlich Ihres Anrufs, Ihres Spiels, Ihrer DNS-Anfrage – muss nun hinter einer Warteschlange warten, die Sekunden dauern kann. Die Verbindung ist nicht langsam. Sie steht in einer sehr langen Schlange.

Warum es nur unter Last auftritt

Eine untätige Verbindung hat eine leere Warteschlange, also sieht ihre Latenz großartig aus – 15, 20, 30 Millisekunden, genau das, was die Entfernung zum Server kosten sollte. Starten Sie im Hintergrund einen großen Download, und dieselbe Verbindung kann auf 500ms, 1.000ms, manchmal mehr springen, weil jetzt eine ganze Warteschlange fremder Pakete vor Ihren eigenen liegt. Deshalb ist Bufferbloat bei einem normalen Speedtest so leicht zu übersehen: Eine einfache Download/Upload-Zahl setzt die Verbindung nie der anhaltenden, bidirektionalen Last aus, die echte Nutzung erzeugt, also füllt sich die Warteschlange nie wirklich.

Die Zahl, die wirklich zählt, ist weder die Leerlauflatenz noch die Latenz unter Last für sich genommen – es ist die Differenz zwischen beiden. Eine Verbindung mit 40ms im Leerlauf und 60ms unter Last (Differenz 20ms) ist im Grunde in Ordnung. Eine mit 15ms im Leerlauf und 900ms unter Last (Differenz 885ms) ist stark überlastet, auch wenn ihre Leerlaufzahl eine Minute zuvor perfekt aussah.

Wie man es in 30 Sekunden erkennt

Führen Sie einen Speedtest durch, der die Latenz sowohl im Leerlauf als auch unter Last misst – der Speed Test dieser Seite tut genau das, absichtlich. Beobachten Sie die Latenz unter Last, während die Download- und Upload-Phasen laufen. Bleibt sie innerhalb von 20-30ms der Leerlaufzahl, ist die Verbindung sauber. Steigt sie auf mehrere hundert Millisekunden, ist das Bufferbloat, und Sie haben jetzt eine Zahl, um sie vor und nach jeder Lösung zu vergleichen.

Was wirklich hilft

Die eigentliche Lösung ist eine intelligentere Warteschlange auf dem Gerät, das den Engpass-Link kontrolliert – fast immer Ihr Router, gelegentlich das Modem oder ONT Ihres Providers, falls es eigenes Queue-Management betreibt. Moderne Algorithmen für Warteschlangenverwaltung, fq_codel und sein Nachfolger cake, verwalten die Warteschlangentiefe aktiv, statt sie unbegrenzt wachsen zu lassen: Sie behalten gerade genug Puffer, um Lastspitzen abzufedern, und nicht mehr, und geben konkurrierenden Datenströmen (Ihrem Anruf, Ihrem Download, Ihrem Spiel) faire Zeitfenster statt First-Come-First-Served. Die meisten Router mit OpenWrt, und eine wachsende Zahl von Werksfirmwares, bieten das als „Smart Queue Management“ oder „SQM“ an – es zu aktivieren ist meist die wirkungsvollste Einstellung im gesamten Router.

Es gibt ein zweites, weniger offensichtliches Element, das genauso wichtig ist: SQM funktioniert nur, wenn es die echte Obergrenze Ihrer Verbindung kennt. Eine Bandbreitengrenze leicht unter Ihrer tatsächlichen Leitungsgeschwindigkeit festzulegen – Router mit SQM fragen das meist direkt ab, etwa 90-95% Ihrer gemessenen Geschwindigkeit in jede Richtung – verschiebt die Warteschlange von der unkontrollierten Ausrüstung Ihres Providers zu Ihrem eigenen Router, wo das intelligente Queue-Management tatsächlich eingreifen kann. Ohne diese Grenze kann die größte Warteschlange auf dem Weg in einem Gerät liegen, das Sie weder kontrollieren noch konfigurieren können, und keine router-seitige Einstellung erreicht sie.

Was nicht hilft

Ein schnellerer Tarif hilft nicht. Das ist der Mythos, den dieser Leitfaden widerlegen soll: Der Wechsel von 300 Mbit/s auf Gigabit verkleinert keine überdimensionierte Warteschlange, er lässt diese Warteschlange nur schneller volllaufen. Viele Gigabit-Verbindungen sind stärker überlastet als viele 100-Mbit/s-Verbindungen, weil Bufferbloat ein Problem der Warteschlangenverwaltung ist, kein Bandbreitenproblem – Sie können das selbst überprüfen, indem Sie den Latenz-unter-Last-Test auf einer schnellen Verbindung mit deaktiviertem SQM durchführen und die Differenz trotzdem beobachten. Mehr Geschwindigkeit zu bezahlen, um Bufferbloat zu beheben, ist wie eine Straße zu verbreitern, um eine falsch getaktete Ampel zu reparieren: Es berührt nicht die eigentliche Ursache, und bei manchen Routern verschlimmert ein schnellerer Tarif die Warteschlangen-Rechnung sogar, weil der Router nun mehr Daten pro Sekunde puffern muss, bevor SQM – falls aktiviert – überhaupt die Chance bekommt, sie zu verwalten.

Noch ein Versteck: die Warteschlange Ihres eigenen Routers, nicht nur die des Providers

Es lohnt sich, genau zu benennen, wo die überdimensionierte Warteschlange meist sitzt, denn „irgendwo im Netzwerk“ ist nichts, worauf man reagieren kann. Meistens ist es der Router selbst oder das Modem direkt dahinter – das Gerät, das dem eigentlichen Engpass am nächsten liegt, was bei den meisten Heimverbindungen die WAN-Verbindung ist, nicht das WLAN. Ein Router ohne jegliches Queue-Management wird bereitwillig Megabytes an Daten puffern, die er ohnehin nicht in angemessener Zeit versenden kann, weil ihm nichts anderes gesagt wird. Deshalb behebt auch ein Mesh-System oder ein Repeater Bufferbloat selten von allein: Diese Geräte sitzen auf der WLAN-Seite des Netzwerks, hinter dem eigentlichen Engpass, und ein sauberer WLAN-Hop vor einer überlasteten WAN-Warteschlange bleibt trotzdem eine überlastete Verbindung.

Warum das der größte Faktor in Ihrem Sygnal Score ist

Der Sygnal Score gewichtet sechs Messwerte, und Bufferbloat – gemessen genau wie oben beschrieben, als Differenz zwischen Latenz unter Last und Leerlauflatenz – ist 250 der insgesamt 1.000 Punkte wert, mehr als jeder andere einzelne Block. Volle Punktzahl bei einer Differenz von 20ms oder weniger, null Punkte ab 400ms, dazwischen linear abfallend. Diese Gewichtung ist bewusst gewählt: Eine Verbindung, die riesige Download- und Upload-Zahlen zeigt, aber zusammenbricht, sobald sie wirklich genutzt wird – für einen Anruf, ein Spiel, irgendetwas in Echtzeit – ist keine gute Verbindung, und ein Score, der sich nur am Durchsatz orientiert, würde sie trotzdem als gut bewerten. Bufferbloat ist der Punkt, an dem eine schnelle, aber kaputte Leitung entlarvt wird.