Dual WAN mit der FRITZ!Box: Mobilfunk als Backup!

Eine stabile Internetverbindung ist nicht nur für mein Homelab wichtig. Da ich vollständig im Homeoffice arbeite, bin ich auch beruflich auf eine zuverlässige Internetanbindung angewiesen. Ein Ausfall des Internetanschlusses bedeutet nicht nur, dass meine Dienste von außen nicht mehr erreichbar sind, sondern beeinträchtigt auch unmittelbar meine tägliche Arbeit als Platform Engineer.

Um die Ausfallsicherheit meiner Internetanbindung zu erhöhen, habe ich meine FRITZ!Box um eine zweite Internetverbindung über Mobilfunk erweitert. Für einen besseren Empfang kommt zusätzlich eine externe MIMO-Antenne zum Einsatz. In diesem Artikel zeige ich dir meinen Aufbau, die verwendete Hardware und wie ich den automatischen Ausfallschutz eingerichtet habe.

Dual WAN erklärt:

Hierunter versteht man die Nutzung von zwei unabhängigen Uplinks, um die Ausfallsicherheit der eigenen Internetanbindung zu erhöhen. Dabei müssen nicht zwangsläufig beide Anschlüsse gleichzeitig genutzt werden. Je nach Konfiguration können sie beispielsweise parallel betrieben werden (Load Balancing) oder als Haupt- und Ersatzverbindung dienen (WAN-Failover).

Ich nutze Letztere Variante. Mein DSL-Anschluss bleibt die primäre Internetverbindung. Sollte dieser ausfallen, übernimmt automatisch der angeschlossene LTE-USB-Stick die Verbindung. Sobald DSL wieder verfügbar ist, schaltet die FRITZ!Box nach einer festgelegten Wartezeit automatisch zurück.

Neben Mobilfunk gibt es natürlich noch weitere Möglichkeiten für eine zweite Internetverbindung. Denkbar wäre beispielsweise ein zusätzlicher Kabelanschluss oder Satelliteninternet. Weniger geeignet ist hingegen ein zweiter DSL-Anschluss, da beide Verbindungen in der Regel auf derselben Infrastruktur basieren und somit nur ein geringer Ausfallschutz besteht.

Gemeinsame Störungen, beispielsweise beschädigte Leitungen oder ein Ausfall des DSL-Verteilers, lassen sich mit einem zweiten DSL-Anschluss nicht abfangen. Durch die Kombination aus DSL und Mobilfunk-Backup bleibt mein Homelab hingegen auch bei einem Ausfall des regulären Internetanschlusses weiterhin von außen erreichbar. Gleichzeitig kann ich im Homeoffice ungestört weiter arbeiten.

Meine Hardware unter der Lupe:

Bei LTE-USB-Sticks ist die Auswahl mittlerweile ziemlich groß. Neben einigen bekannten Herstellern findet man vor allem jede Menge günstige No-Name-Modelle, bei denen die Qualität und Ausstattung fraglich sind. Häufig werden beispielsweise nur wenige LTE-Frequenzbänder unterstützt.

Gerade das wichtige Band 20 (800 MHz), das häufig für die LTE-Versorgung im ländlichen Raum genutzt wird, ist bei manchen Modellen nicht vorhanden. Auch fehlende Anschlüsse für externe Antennen, veraltete Mobilfunkstandards oder eine mangelhafte Modem-Kompatibilität können zum Problem werden.

Deshalb würde ich vor dem Kauf nicht einfach zum günstigsten Modell greifen, sondern insbesondere auf die unterstützten LTE-Bänder, vorhandene Antennenanschlüsse und die Kompatibilität mit der eigenen FRITZ!Box achten. Ich nutze folgende Komponenten für mein WAN-Failover:

Der TCL IK41VE1 unterstützt LTE Cat 4 und schafft damit theoretisch bis zu 150 Mbit/s im Download. Praktisch ist auch, dass der Stick direkt unter Ubuntu funktioniert und sich somit auch unabhängig von der FRITZ!Box nutzen lässt. Ein eigenes Web-Dashboard mit ein paar Funktionen ist ebenfalls integriert.

Hier hätte ich mir allerdings etwas mehr Möglichkeiten und Einstellungstiefe gewünscht. Für externe Antennen bringt der Stick außerdem zwei seitlich angebrachte TS9-Anschlüsse mit. Da der LTE-Empfang am geplanten Standort mit nur einem von vier Balken ziemlich bescheiden war, habe ich mir zusätzlich die NETGEAR 6000451 MIMO-Antenne besorgt.

Sie nutzt beide Antennenanschlüsse des Sticks und lässt sich dank der integrierten Saugnäpfe seitlich am Rack befestigen. Wahre Wunder sollte man von einer solchen Indoor-Antenne allerdings nicht erwarten. Die Verbindung ist seit der Montage zwar stabiler und auch die Geschwindigkeit hat sich leicht verbessert.

Der ganz große Leistungssprung ist also ausgeblieben. Das dürfte an der geringen Leistung von 2,5 dBi und der suboptimalen Positionierung mitten in der Wohnung liegen. Für meinen Anwendungsfall reicht es aber. Von einem solchen Setup als Dual-WAN-Lösung mit Load-Balancing würde ich allerdings abraten.

💡 Gut zu wissen:

Es gibt auch Outdoor-Antennen, die sich beispielsweise mit passenden Halterungen auf dem Balkon oder Dach montieren lassen. Für die Kabelführung nach innen gibt es spezielle, besonders flache Fensterdurchführungen. Ein Loch durch die Wand muss also nicht unbedingt sein.

Fritz!Box Failover konfigurieren:

Die Einrichtung ist zum Glück schnell erledigt. Zunächst verbinde ich den TCL LTE-Stick mit dem USB-Anschluss meiner FRITZ!Box. Anschließend öffne ich die Benutzeroberfläche und navigiere zu Internet → Mobilfunk. Dort aktiviere ich die Option „Ausfallschutz über Mobilfunk“.

Die ganz unten aufgeführten Hinweise zu den Kompatibilitätseinstellungen können für meine Konfiguration ignoriert werden. Im nächsten Schritt geht es an die eigentliche Ausfallschutz-Konfiguration. Dafür wechsle ich zu Internet → Zugangsdaten → Ausfallschutz und nehme folgende Einstellungen vor:

• Ausfallschutz aktivieren: Haken setzen
• Ausfallschutzgerät: USB (Hier zeigt er auch das erkennate Gerät im DropDown-Menü an)
• Aktivierung bei Internetausfall: Ohne Verzögerung
• Rückschaltung auf die reguläre Internetverbindung: Nach 10 Minuten

Damit ist die Einrichtung auch schon abgeschlossen. Die FRITZ!Box nutzt nun DSL als primäre Verbindung und greift bei einem Ausfall automatisch auf den LTE-Stick zurück. Sobald DSL wieder stabil verfügbar ist, erfolgt die Rückschaltung nach der eingestellten Wartezeit.

💡 Gut zu wissen:

Bevor ich den LTE-Stick an die FRITZ!Box angeschlossen habe, wurde er zunächst mit meinem PC verbunden. Über die Weboberfläche habe ich ein eigenes Passwort für den Management-Zugang vergeben und die SIM-PIN-Abfrage deaktiviert. Andernfalls kann die FRITZ!Box keine Mobilfunkverbindung aufbauen.

LTE-Empfang verbessern:

Ein Mobilfunk-Backup bringt natürlich wenig, wenn der LTE-Empfang am eigenen Standort schlecht ist. Und da ich gefühlt am Arsch der Welt wohne, ist der Mobilfunkempfang leider nicht gerade berauschend. Gerade innerhalb von Gebäuden können Stahlbetonwände und moderne Wärmeschutzverglasungen das Signal zusätzlich abschwächen.

Deshalb habe ich mich für eine externe MIMO-Antenne entschieden. Sie besitzt zwei Antennenleitungen mit TS9-Anschlüssen und unterstützt 2×2 MIMO. Dahinter steckt das Prinzip, zwei Antennen gleichzeitig für den Empfang und die Übertragung von Daten zu nutzen. Dadurch können mehrere Datenströme parallel übertragen und die verfügbare Funkverbindung effizienter genutzt werden.

Voraussetzung dafür ist natürlich, dass sowohl der LTE-Stick als das Mobilfunknetz diesen Betriesmodi unterstützen. Die Antenne lässt sich beispielsweise an einem Fenster oder – wie in meinem Fall – mit den Saugnäpfen an der Seite des Racks befestigen. Wichtig ist, dass beide Antennenleitungen mit den TS9-Anschlüssen des LTE-Sticks verbunden werden.

💡 Gut zu wissen:

Bei der Positionierung lohnt es sich, ein wenig herumzuprobieren. Die Empfangsbalken geben nur einen groben Eindruck. Aussagekräftiger sind die Werte RSRP, RSRQ und SINR mit denen sich die tatsächliche Signalqualität deutlich besser beurteilen lässt.

WAN-Failover testen:

Nach der Einrichtung möchte man natürlich wissen, ob die automatische Umschaltung auch wirklich funktioniert. Dafür simuliere ich einen DSL-Ausfall, indem ich das DSL-Kabel einfach von der FRITZ!Box abziehe. Die FRITZ!Box sollte nun selbstständig auf die Mobilfunkverbindung wechseln.

Im Online-Monitor kann ich anschließend prüfen, ob die Internetverbindung tatsächlich über LTE hergestellt wurde. Ist der Test erfolgreich, verbinde ich das DSL-Kabel wieder. In meiner Konfiguration wartet die FRITZ!Box zehn Minuten, bevor sie zurück auf den regulären DSL-Anschluss wechselt.

Die Wartezeit verhindert, dass bei einer instabilen DSL-Verbindung ständig zwischen den beiden Anschlüssen hin- und hergeschaltet wird. Dieses Verhalten wird auch als WAN-Flapping bezeichnet. Damit ist sowohl die automatische Umschaltung als auch die Rückkehr zur primären Internetverbindung getestet.

💡 Gut zu wissen:

Für einen ersten Funktionstest musst du nicht gleich das DSL-Kabel ziehen. Du kannst die Internetverbindung zunächst manuell auf Mobilfunk umstellen und prüfen, ob die FRITZ!Box mit dem LTE-Stick kommuniziert und eine Verbindung aufbauen kann. So lässt sich das Ganze bequem vom Schreibtisch aus testen.

Stolpersteine auf dem Weg:

Ein Mobilfunk-Backup ist natürlich kein vollständiger Ersatz für eine zweite kabelgebundene Internetleitung. Die verfügbare Bandbreite hängt stark vom Standort, der Mobilfunkversorgung und der aktuellen Netzauslastung ab. Je nach Empfang können auch nur 5 bis 15 Mbit/s stabil erreichbar sein.

Eine externe Antenne kann hier durchaus helfen, noch etwas mehr aus der Mobilfunkverbindung herauszuholen. Außerdem ändert sich beim Wechsel zwischen DSL und Mobilfunk die öffentliche IP-Adresse. Bestehende VPN-Verbindungen und andere aktive Netzwerkverbindungen werden dadurch in der Regel unterbrochen und müssen neu aufgebaut werden.

Ein weiterer Punkt ist das verfügbare Datenvolumen. Gerade wenn während eines längeren DSL-Ausfalls weiterhin Updates oder andere größere Downloads laufen, kann das Inklusivvolumen schnell aufgebraucht sein. Der Upload ist bei meinem Tarif hingegen nicht begrenzt, sodass ich hier vor allem die übertragenen Download-Daten im Blick behalten muss.

Ich habe mich für einen Tarif mit 100 GB Datenvolumen entschieden. Das reicht für meinen Anwendungsfall vollkommen aus: In den vergangenen zwei Jahren hatte ich nur eine Handvoll kleinerer Ausfälle. Lediglich einmal gab es über einen ganzen Tag hinweg immer wieder kurze DSL-Resynchronisationen. Für solche Fälle ist der kleinste Tarif eine günstige Absicherung.

💡 Gut zu wissen:

Achte auch auf die Kosten für zusätzliches Datenvolumen. Interessant sind neben zusätzlichen GB-Paketen auch unbegrenzte Tagespässe. Günstigere Mobilfunkanbieter und Discounter können eine gute Alternative sein. Entscheidend ist aber die Netzabdeckung an deinem Standort – der günstigste Tarif bringt wenig, wenn der Empfang nicht stimmt.

Mein Fazit:

Mit überschaubarem Aufwand lässt sich eine zuverlässige Internet-Ausfallsicherung für das eigene Homelab realisieren. Die FRITZ!Box übernimmt den Wechsel zwischen DSL und Mobilfunk automatisch. Für mein Selfhosting ist das eine sinnvolle Ergänzung, die sich mit überraschend wenig zeitlichen und finanziellen Aufwand umsetzen lässt.

Manch einer mag es für überflüssig halten. Aber ein längerer Internetausfall würde schließlich nicht nur meine Dienste von außen unerreichbar machen, sondern auch meine tägliche Arbeit beeinträchtigen. Da ich vollständig remote als Platform Engineer arbeite, ist eine zuverlässige Internetverbindung für mich elementar.

Eine hundertprozentige Verfügbarkeit garantiert das Mobilfunk-Backup natürlich nicht. Es bietet mir aber einen zweiten Weg ins Internet und damit ein gutes Stück mehr Ausfallsicherheit. Außerdem muss ich im Ernstfall nicht erst einen mobilen Hotspot am Smartphone einrichten und dabei auf das deutlich kleinere Datenvolumen meines Mobilfunktarifs zurückgreifen.