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WiFi Reichweite und Signalstärke

Ein kritischer Punkt ist die Signalstärke des Home-Wifi am Einbauort des Shelly. Eine dicke Wand in der Verbindungslinie zum Router kann bereits eine Verbindung verhindern. Auf der Status-Seite des Routers kann man prüfen ob der Shelly überhaupt "gesehen" wird. Falls nicht dann muss man das zuerst "irgendwie ändern"..

Die Stärke des Empfangssignals kann man aus dem Shelly auslesen (wenn eine Verbindung zum Router etabliert wurde..). Die aktuelle IP-Adresse des Shelly findet man im Router. Diese Adresse in einen Browser eingeben und durch das Menü zum passenden Unterpunkt wandern:

• http://192.169.178.169 (Shelly-Startseite) -> Settings -> Wi-Fi -> Wi-Fi status -> Status: RSSI

Je höher dieser Wert desto besser ist der Empfang (-60 ist besser als -80). Der im Shelly hinterlegte Grenzwert ist -80dBm. Bei kleineren Pegeln wird automatisch ein Scan gestartet um ein besseres Netzwerk zu finden. Eine halbwegs brauchbare Verbindung konnte ich bis ca. -90dBm aufbauen.


Alternativ gibt es auf der Shelly-Startseite noch den Punkt "Diagnostics". Mit "Download device data" werden alle relevanten Daten in eine Protokolldatei geschrieben. In der Sektion "status":"wifi" wird der "rssi"-Wert ausgegeben.


Jedesmal eine Datei herunterzuladen ist natürlich super lästig. Es geht aber auch viel einfacher und direkter.
Der an die IP-Adresse angehängte Parameter

• http://192.168.178.169/rpc/Wifi.GetStatus

fragt die Statusdaten des WiFi ab und zeigt sie direkt im Browser an.



Mit Hilfe des RSSI-Wertes kann man dann die Ausrichtung des Shelly und der Router-Antennen für besten Empfang optimieren. Weitere Details zu den Daten und alle sonst noch verfügbaren Services sind auf der Shelly Dokumentationsseite zu finden.

Empfang und Antenne optimieren

Im Haus hatte ich einige Ecken ohne ausreichende Signalstärke. Dieser Zustand ist Anfangs sehr irritierend weil man nicht erkennen kann ob es nicht doch ein Konfigurationsfehler ist oder eine falsche IP-Adresse.

Die WiFi-Antenne ist auf der Platine integriert, die Mäander-Struktur in der unteren Ecke:


Die Antenne ist kein Rundstrahler und wird eine leichte Vorzugsrichtung haben (keine Ahnung welche..). Gewinn und Effizienz werden auch sehr begrenzt sein. Aber für die Umstände funktioniert sie ganz ordentlich.

Als "alter Funker" habe ich sofort versucht eine bessere Antenne anzuschliessen. Die Antennenzuleitung auf der Platine ist leicht zugänglich. Ich habe sie unterbrochen, die Isolierschicht abgekratzt und ein Antennenkabel angelötet. Diese Arbeit ist sehr fummelig und ohne passendes Werkzeug und Können überhaupt nicht zu empfehlen.
Mit dem langen Kabel wollte ich weiterhin versuchen die neue Antenne aus dem Funkschatten heraus zu bringen.


Die Ergebnisse waren leider sehr bescheiden und diese Modifikation ist nicht wirklich zu empfehlen..

• Der RSSI-Wert ist niedriger als vorher. Vermutlich ist die Kabeldämpfung (2m Länge) grösser als der zusätzliche Gewinn der Antenne. Die neue Antenne hatte ich mit mehr als -10dB Anpassung bei 2,4GHz gemessen, sie sollte daher eigentlich okay sein.
• Die Signalstärke ist generell (auch mit der integrierten Antenne) extrem wackelig und stark von der Umgebung abhängig. Kleinste Standortänderungen können das Signal um mehrere dB schwanken lassen. Man kann bestenfalls eine grobe, gemittelte Schätzung über den Zustand abgeben.
• Eine weitere Unbekannte ist der aktuell verwendete WiFi-Funkkanal. Der wird vom Router festgelegt und ist kaum beeinflussbar. Die Eigenschaften der Antennen und der Funkstrecke variieren mit der Frequenz.

Eine optimale Antennen-/Gehäuseposition findet man nur wenn man den RSSI-Wert dabei fortlaufend beobachtet. Reflexionen der Signale an der Umgebung spielen eine sehr grosse Rolle und sind nicht wirklich offensichtlich oder vorhersagbar.

• Den Shelly in kleinen Schritten (ein paar cm) im Raum bewegen
• An brauchbaren/guten Punkten zusätzlich das Gehäuse um alle Achsen rotieren
• Der Shelly sollte dabei "schweben" und nicht durch eine Hand oder sonstige nahe Objekte abgeschattet werden

Glücklicherweise ist das alles nur für schlechte und grenzwertige Empfangssituationen relevant. Ansonsten spielt es keine Rolle ob der Pegel um 20dB wackelt. Die Menge der zu übertragenen Daten ist minimal und die Geschwindigkeit spielt dabei keine Rolle.

Range Extender

Eine weitere interessante Eigenschaft der Shellys ist der sog. "Range Extender" Modus. Der Shelly fungiert in dieser Betriebsart als Signal-Relais. Er ist dabei gleichzeitig Access-Point und Client um eine Brücke für das Router-Signal zu bilden. So kann man Teilnehmer erreichen die zu weit vom Router entfernt sind. Erfreulicherweise ist diese Funktion nicht exklusiv und das Shelly kann parallel als ganz normaler Schalter weiterarbeiten.

Der passende Eintrag findet sich unter:

• Home -> Settings -> Connectivity settings -> Range extender

In dieser Betriebart muss der "Access Point" aktiviert werden und einen (SSID-)Namen und ein Passwort bekommen.


Im entfernten Shelly werden SSID+PW unter "Wi-Fi 2" hinzugefügt und aktiviert.

Um das Shelly ansprechen zu können benötigt man seine neue IP-Adresse. Dazu muss man zurück zur Startseite des Range-Extender-Shelly. Dort ist es jetzt als neues Client-Device gelistet:

• Home -> Advanced -> Device Clients -> External IPv4

In diesem Beispiel erreicht man das Web-Interface über

• http://192.168.178.191:13344

Alternativ kann man die Infos zu den Clients auch im Range-Extender über einen Service per HTML abfragen:

• http://192.168.178.191/rpc/Wifi.ListAPClients

Die Port-Adresse (in diesem Beispiel :13344) wird in der Sektion "mport" aufgelistet.


Der Range-Extender-Modus funktioniert prinzipiell überraschend gut.

Bevor man sich jetzt aber darüber freut auch das entlegenste Shelly mit WiFi zu versorgen zu können sollte man die Besonderheiten und Einschränkungen im Auge behalten.

• Das weit entfernte Shelly benötigt eine gute Funkverbindung zum Range-Extender. Oft ist diese Verbindung aber nur marginal besser als die direkte zum Router.
• Gleichzeitig benötigt der Range-Extender eine gute Verbindung zum Router.
• Die Range-Extender Betriebsart ist in der Benutzung des Funkkanals sehr ineffizient. Der Datendurchsatz im gesamten Netz leidet darunter.
• Alle Daten müssen durch den Prozessor "geschleusst" werden. Das benötigt Zeit und Resourcen. Die werden vermutlich (hoffentlich) nirgendwo fehlen.

In meinem Szenario konnte ich keinen der vorhandenen Shellys als Range-Extender mitbenutzen. Die Funkverbindungen waren alle grenzwertig und halfen nicht weiter. Ich habe deshalb einen separaten Shelly als nur-Range-Extender konfiguriert und an einer optimalen Position montiert. Das erschien mir wesentlich ökonomischer als das ganze WiFi durch eine zusätzliche "fette Box" aufzurüsten.