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Richtfunk Grundlagen

Richtfunk-Grundlagen

Was ist Richtfunk?

Verfügbarkeit, 1+0, 1+1, 2+0, Regendämpfung,
Mehrwegeausbreitung – Was ist das?

Allgemeine Informationen zu Richtfunk:

Haben Sie Fragen? Sehr gern helfen wir Ihnen weiter.

Wie funktioniert Richtfunk und was ist Richtfunk überhaupt?

Richtfunk ermöglicht zwischen zwei festen Punkten drahtlose Nachrichtenübertragung. Im Allgemeinen breiten sich in den verwendeten Frequenzbereichen die Funkwellen geradlinig aus. Die beiden Standorte müssen deshalb Sichtkontakt zueinander haben. Richtfunkantennen bündeln die zu übertragenden Daten stark, deshalb können große Distanzen bei geringer Sendeleistung überbrückt werden. Über Relaisstellen können dann auch größere Entfernungen ohne direkte Sichtverbindung realisiert werden.

Warum Richtfunk?

Richtfunkstrecken können sehr rasch in Betrieb genommen werden, so dass man bei guter Projektplanung und Installation bereits nach ca. 6 Wochen die Verbindung nutzen kann. Die Investition in Richtfunk-Equipment rechtfertigt und amortisiert sich schnell, da keine hohen laufenden Kosten wie z.B. bei Standleitungen entstehen. Bei professionell geplanten Richtfunkstrecken liegt die Verfügbarkeit der Funkverbindung bei über 99,99% und hat damit kaum wetterbedingte Einbußen.

Welche Richtfunklösungen hat Kapsch BusinessCom?

Die Kapsch BusinessCom bietet ein breites Spektrum an Richtfunksystemen mit Datenraten von 2Mbit/s bis zu 2000Mbit/s. Als Schnittstellen stehen sowohl Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet als auch E1/E3/STM-1 Ports zur Verfügung, die für viele Anwendungen geeignet sind und in einigen Fällen auch kombiniert werden können.
Unsere Richtfunk-Übersicht soll Ihnen helfen, das für Ihre Applikation optimale System auszuwählen. Wir beraten Sie gern bei allen Fragen in der Vorbereitung Ihrer Standortvernetzung.

Verfügbarkeit

Die Verfügbarkeit einer Richtfunkstrecke wird in Prozent angegeben und bezeichnet den Anteil der Zeit, in der ein Nutzsignal übertragen werden kann. Eine Verfügbarkeit von 99,99% bedeutet somit eine durchschnittliche Ausfallzeit von ca. 1 Stunde pro Jahr.
Bei der Berechnung der Verfügbarkeit einer Richtfunkstrecke sind zwei wesentliche Anteile zu berücksichtigen:

  1. Verfügbarkeit der Hardware
  2. Verfügbarkeit der Funkverbindung

Durch geeignete Maßnahmen kann die Verfügbarkeit auf den gewünschten Wert angehoben werden.

  1. Durch redundante Komponenten wird die Hardware-Verfügbarkeit angehoben.
  2. Die Regendämpfung wird durch geeignete Wahl der Antennen berücksichtigt.
  3. Gegebenenfalls werden Störungen durch Mehrwegeausbreitung mit Diversity kompensiert.

Einige Systeme sind in der Lage durch automatische und unterbrechungsfreie Änderung der Modulation die Verfügbarkeit der Übertragungsstrecke zu erhöhen: Bei schlechten Wetterbedingungen wird auf eine weniger empfindliche Modulation umgeschaltet.

Durch Änderung der Modulation die Verfügbarkeit der Übertragungsstrecke erhöhen

Durch die Priorisierung der Datenströme wird sichergestellt, dass trotz einer geringeren Datenrate alle kritischen Daten übertragen werden, vier QoS-Stufen sind möglich.

Redundanzkonzepte

Um die Verfügbarkeit der gesamten Übertragungsstrecke zu erhöhen und Hardwareausfälle ohne Störung des Datenstroms abzufangen, können redundante Komponenten eingesetzt werden. Die Art der Redundanz wird in der Schreibweise n+m angegeben, wobei n die Anzahl der Übertragungsstrecken und m die Anzahl der Redundanzsysteme angibt. Die gebräuchlichsten Systeme sind:

1+0
Einfache Übertragungsstrecke ohne Redundanz

Richtfunk Uebertragungsstrecke ohne Redundanz

1+1
Einfache Übertragungsstrecke mit Redundanz

Richtfunk Uebertragungsstrecke mit Redundanz

2+0
Zwei Übertragungsstrecken ohne Redundanz

Richtfunk: 2+0

Regendämpfung

Funksignale werden durch die Anwesenheit von Wasser in der Atmosphäre beeinflusst. Die Dämpfung steht hierbei in Beziehung einerseits zur Frequenz des Signals, andererseits zur Größe der Wassertropfen.

Mehrwegeausbreitung (Multipath)

Ein Funksignal kann über verschiedene Wege vom Sender zum Empfänger gelangen. Bei Richtfunksystemen treten diese Reflexionen sowohl an festen Oberflächen (Boden) als auch an Luftschichten auf. Durch die unterschiedlich langen Übertragungswege kann so ein Funksignal mehrfach und zeitlich versetzt bei einem Empfänger ankommen. Dadurch kann es zu negativen Auswirkungen auf die Übertragungstrecke kommen. Bei Frequenzen oberhalb von 13 GHz spielen diese Effekte allerdings gegenüber der Dämpfung durch Regen eine untergeordnete Rolle.

Richtfunk Mehrwegeausbreitung Multipath

Diversity

Unter Diversity versteht man die Diversifizierung der Übertragungswege, d.h. ein Signal wird über verschiedene Wege zum Ziel gebracht. Durch die Möglichkeit, diese Signale entweder einzeln auszuwerten oder zu kombinieren kann die Verfügbarkeit der Verbindung erhöht werden.

Raumdiversity

Eine sehr wirksame Maßnahme zur Reduzierung der durch Mehrwegeausbreitung verursachten Effekte ist die Nutzung einer zusätzlichen, vertikal verschoben montierten Empfangsantenne. Dies wird als Raumdiversity (Space diversity) bezeichnet. Da das Ausmaß der durch Mehrwegeausbreitung verursachten Störung vom Längenunterschied des Haupt- und Reflexionspfades abhängt, kann diese durch einen geeigneten Abstand der beiden Antennen minimiert werden.

Richtfunk Raumdiversity.gif

Da der Längenunterschied für die beiden Empfangsantennen nicht identisch ist, wird dann zumindest an einer der Antennen ein brauchbares Signal vorliegen. Durch kontinuierliche Auswertung der beiden Empfangssignale kann die Verbindung optimiert werden.

Frequenzdiversity

Wenn eine zweite Antenne nicht montiert werden kann, so kann mit Frequenzdiversity (Frequency diversity) ebenfalls eine Verbesserung der Übertragungsqualität erreicht werden. Dazu sollten zwei Frequenzen gewählt werden, die möglichst weit auseinander liegen.