Outdoor Mobility – nichts für Bastler

Punkt-zu-Multipunkt

Bei drahtlosen Outdoor-Verbindungen unterscheidet man einerseits an Hand der technischen Umsetzung andererseits hinsichtlich der rechtlichen Rahmenbedingungen (LAN oder WAN).

Der häufigste Anwendungsfall ist dabei sicherlich die Anbindung der sog. „Letzten Meile“, also die Internet-Versorgung von Anwendern, wenn keine DSL-Verbindung möglich oder absehbar ist. Die Realisierung erfolgt hier meist per Outdoor-WLAN im Punkt-zu-Multipunkt Betrieb; von einem Knotenpunkt aus werden mehrere Kunden versorgt.

Durch Verwendung des 802.11a Standards im sog. „Upper-Band“ stehen hierzu Sendeleistungen von 1 Watt zur Verfügung, womit auch mittlere Gebiete gut versorgt werden können. Dass sich dabei die Anwender die maximal zur Verfügung stehende Bandbreite von theoretisch 54 MBit/s, effektiv ca. 22 MBit/s teilen, bedeutet praktisch keine Einschränkung.

Mit dem neuen Standard 802.11n ergeben sich hier noch weitere Entwicklungspotentiale, nicht nur wegen der MIMO-Technik und den höheren Bandbreiten von bis zu 150 MBit/s, sondern auch durch die Mesh-Technologie, bei der Verbindungen auch über mehrere Hopps hinweg von zentraler Stelle aus verwaltet werden können und die, bei richtigem Design ein wesentlich verbessertes Redundanzkonzept ermöglicht.

Erschwerend wirkt sich aber die erforderliche Sichtverbindung aus. Auch bei sog. „none-line-of-sight“ Lösungen ist eine saubere Standort- und Kapazitätsplanung zwingend notwendig, will man Ausfallzeiten kleiner 1% (bei 365 Tagen im Jahr wären dies durchschnittlich 3 ½ Tage ohne Anbindung) realisieren.

Ein weiterhin zu berücksichtigendes Kriterium ist die Auswahl der richtigen Antennen und von Blitz- und/oder Überspannungsschutz. Allein der Grundsatz nach der Einhaltung der allgemein geltenden technischen Regeln erfordert den Spezialisten. Gleiches gilt für die Montageplanung, speziell bei Outdoor Montagen, egal ob dabei nur temperaturabhängige HF-Kabel  zum Einsatz kommen oder ob das Gesamtsystem aus Gründen der Dämpfung außerhalb montiert werden muss.  

Ein ebenfalls sehr häufig unbeachtetes Kriterium ist die rechtliche Lage. Auch wenn es sich bei WLANs nach 802.11 um lizenzfreie ISM-Lösungen handelt, ist bei WWAN-Anbindungen die Anmeldung nach wie vor Pflicht. Weiterhin handelt, wer diese Dienstleistungen für andere erbringt, als Betreiber und unterliegt damit weiteren rechtlichen Verpflichtungen bis hin zur Datenerfassungs- und Vorhaltepflicht.

Für diese Anwendungen haben wir eigens einen Hochfrequenz-Ingenieur, der sowohl die nachrichtentechnischen Grundlagen beherrscht, als auch über langjährige praktische Erfahrungen verfügt und sowohl Systeme für die Wüste in Dubai als auch für den Wintereinsatz in Russland realisiert hat. Wenn Ihnen Antennendiagramme zu viel sind, oder Ihnen die Berechnungsformel für die 1. und 2. Fresnel-Zone gerade nicht einfällt, kommen Sie zu uns – wir beherrschen unser Metier.

Gleiches gilt für die Planung und Realisierung von Punkt-zu-Punkt Verbindungen. Hier ist der häufigste Fall, die Anbindung einer oder mehrerer Gebäude ebenfalls per Drahtlos-Technik.

Rechtlich gesehen muss man auch hier zwischen WAN und LAN unterscheiden. Sind Sender und Empfänger und die Übertragungsstrecke komplett auf dem Grundstück des Anwenders, sind nur die vereinfachten LAN-Vorschriften zu berücksichtigen. Werden fremde, auch öffentliche Bereiche verwendet, oder ist das Gebäude nur gemietet, trifft die WAN Definition zu. Eine Anmeldung ist aber in beiden Fällen erforderlich.

Bei der technischen Realisierung ist das erste Kriterium die effektiv benötigte Bandbreite und die reale Entfernung zwischen Sender und Empfänger(n), da sich beide zueinander indirekt proportional verhalten. Daher sollte man bei solchen Installationen immer eine detaillierte Planung vornehmen, die auch bei ungünstigen Witterungseinflüssen eine Stabilität von mindestens 99% ergibt.

Mit WLAN-Systemen lassen sich, unter Berücksichtigung der rechtlich zulässigen Sendeleistungen, auch Entfernungen von bis zu 12 km realisieren, allerdings mit minimalen Bandbreiten von 1 MBit/s und im freien Feld. Aber auch im Hochhausdschungel der Großstadt haben wir schon Entfernungen vom mehreren Kilometern überbrückt.

Die maximalen Datendurchsatzraten bei kurzen Entfernungen liegen bei ca. 20 Mbit/s unter Verwendung von speziellen Outdoor-Router-Protokollen. 

Eine Steigerung durch den Einsatz von 802.11n-Systemen lässt sich hier nur auf kurzen Verbindungen bis ca. 1 km erreichen. Allerdings sind hier effektive Bandbreiten von max. 150 MBit/s realisierbar, wenn man Geräte z.B. mit Beamforming-Unterstützung verwendet.

Auch wenn lizenzpflichtige Systeme typischerweise von Service-Providern und Carriern betrieben werden, bieten wir diese Lösungen immer wieder an. Dem Nachteil der, je nach Bereich, recht unterschiedlichen Lizenzkosten steht der absolute Vorteil des dedizierten Frequenzbandes gegenüber. Während sich WLANs in den freien ISM-Bändern (Industrial-Scientific-Medical) die Bandbreite nicht nur mit anderen Anwendern sondern auch weiteren Systemen bis hin zum priorisiertem Radar teilen muss, ohne Möglichkeit der Einflussnahme, besteht die Möglichkeit über ein lizenzpflichtiges System nahezu ungestört zu arbeiten. 

Anfragen hierzu bedürfen immer einer genauen Definition des Anwendungszweckes und der exakten räumlichen Lage, da diese Lizenzen überwiegen lokal oder regional vergeben werden.

Während in früheren Zeiten FSO-Systeme (Free Space Optics) für Bandbreiten auch unter 50 MBit/s installiert wurden, hat WLAN diese Technologie in den Bereich der Hochlastanwendungen verdrängt. Selbst 100 MBit-Systeme rechnen sich heute kaum noch, es sei denn, durch Fremdeinflüsse stehen keine Kanäle zur Verfügung, da die Kosten für Laser und Präzisionsoptik doch nicht gerade unerheblich sind.

Bei Bandbreitenbedarf in Gigabit-Qualität sind aber FSO-Systeme nach wie vor eine Alternative zu Standleitung oder Glasfaser. Je nach Qualitätsbedarf bieten wir hier einfache Systeme mit oder ohne WLAN-Redundanz bis hin zu Mehrstrahlsystemen mit automatischer Strahlnachführung, um Außeneinflüsse wie Sturm und Regen auszugleichen.

Da, in Abhängigkeit der Sendeleistung und somit von Bandbreite und Entfernung, nicht nur Laser der Klasse 1 und 1M zum Einsatz kommen können, empfiehlt es sich, neben Montageplanung und Leistungsberechnung auch eine TCO-Kalkulation durchzuführen, da Laser ab Klasse 2 zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen und einen Laserschutzbeauftragten erfordern.