Linktest DB0RES-DB0EEO

Verfasst von Redaktion am .

eeores6cm klErmutigt durch Berichte über das HAMNET und einige Vorträge über "Non-Line-Of-Sight"-Links bei kommerziellen WISPs mit Hardware der Firma MikroTik kam im OV Emmerich (L04) die Idee auf, alle OV-Standorte (Digipeater, Baken, Fonierelais, Echolinkgateway, ATV-Relais, Sprachmailbox, OV-Heim) über HAMNET-Richtfunk zu einer Art OV-LAN zusammenzufassen und an das in DL entstehende, TCP/IP-basierte HAMNET anzubinden. Dazu sollte zunächst unser längster OV-interner Interlink zwischen DB0RES in Rees und DB0EEO in Emmerich am Niederrhein auf höhere Geschwindigkeiten getestet werden. Als Besonderheit haben beide Stationen eine Antennenhöhe von nur 20-25m über Grund und es ist eine Strecke von ca. 13km zu überbrücken. Erste Berechnungen mit Radiolink und anderer Software waren vielversprechend.

Allerdings war damit zu rechnen, dass möglicherweise einige Einzelbäume in die ansonsten freie Fresnelzone hineinragen könnten (Bild 2). Laut Erfahrungsberichten aus dem WISP-Bereich, die ich im Internet fand, ist bei Einzelbäumen mit einer Zusatzdämpfung von ca. 10dB zu rechnen solange die Fresnelzone nicht mehr als zu 50 Prozent beeinträchtigt wird und das Hindernis weit genug von den Antennen entfernt ist. Dichtere Bepflanzung oder Bebauung erzeugt nach den gleichen Quellen eine Zusatzdämpfung von ca. 20dB. Dichter Waldbestand gilt oberhalb 900 MHz als undurchdringlich, massive Bebauung sowieso.

bild2 480x100 Zunächst sollte der Link im 13cm-Band (2,4 GHz WLAN) mit den vorhandenen Antennen und Kabeln getestet werden. Die theoretische Streckenberechnung für 2,4 GHz zeigt Bild 3. Da aber ausgerechnet an beiden Endpunkten in der dortigen Bebauung mit zahlreichen WLAN-Anlagen, IP-Kameras, Bluetooth und ähnlichen Geräten zu rechnen ist, waren wir nicht sicher, ob eine Verbindung im WLAN-Bereich überhaupt möglich war. Wir verwendeten auf beiden Seiten Mikrotik-Routerboards und Hf-Baugruppen mit maximal 320mW Sendeleistung (Wistron DCMA82) und begrenzten die Kanalbandbreite zunächst auf 5 MHz.

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Bild3: Die mit den vorhandenen Antennen zu erwartenden -72dBm Empfangspegel waren nicht ganz ausreichend, denn der Störnebel benachbarter WLAN-Anlagen war an beiden Enden der Strecke zu hoch.
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Bild4: Wesentlich besser sehen die Verhältnisse für eine Verbindung auf 5,8GHz aus. Die Sendeleistung kann wegen des besseren Antennengewinns sogar gedrosselt werden, ohne dass die Verbindung instabil wird. Bei den zu erwartenden -67dBm Empfangspegel arbeiten die Mikrotik-Einheiten und Hf-Karten erfahrungsgemäß mit recht gutem Durchsatz.


Tatsächlich kam auf 2,4GHz sofort eine Verbindung zustande, die auf Anhieb eine Übertragung mit schwankenden 1-1,5 MBit/s erlaubte. Die Pingzeiten lagen zwischen 2ms und 50ms bei leerem Kanal. Das deutete auf starke Fehlerkorrektur bzw. Packetwiederholungen der Hf-Karten hin. Wie befürchtet war die Verbindung auch nur auf Frequenzen zwischen den eigentlichen, offiziellen WLAN-Kanälen stabil. Dort war der Störnebel (Spektrum) der im Nahbereich betriebenen Anlagen geringer und unser Signal wurde weniger verdeckt. Auf 3 Kanälen konnten wir sogar unsere Kanalbandbreite auf 10MHz erhöhen und erreichten eine maximale Übertragungsrate von ca. 3 MBit/s. Immerhin war das schon fast das Zehnfache der bisher mit weitaus höherem finanziellem Aufwand erreichten Übertragungsgeschwindigkeit von 307 KBit/s mit Pingzeiten um die 15ms.

Von Verbindungen über größere Strecken im 2,4GHz-WLAN-Bereich ist nach unseren Erfahrungen in bebauten Gebieten aber dringend abzuraten. Für eine dauerhafte Linkstrecke sind die Verbindungen viel zu unsicher, weil sich nahezu täglich an der spektralen WLAN-Situation im Nahbereich etwas ändern kann. Kauft sich jemand in der Nachbarschaft einen neuen WLAN-Router oder ein Bluetoothgerät und schaltet es zufällig auf die benutzte Frequenz, dann ist es vorbei mit dem Empfang des wesentlich schwächeren Signales unserer eigentlichen Gegenstation. Im direkten Nahbereich helfen dann auch keine Richtantennen mehr wirklich weiter, denn der aufgenommene Störnebel ist immer noch wesentlich höher als das Empfängergrundrauschen der verwendeten Hf-Karten.

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Es soll allerdings nicht verschwiegen werden, dass es Hardware gibt, die sich ab Werk auf den Bereich 2,3-2,4 GHz einstellen lässt. Das ist ausserhalb des WLAN-Bereiches, aber innerhalb unseres Amateurfunkbandes. Dort stören keine Nahbereichs-WLAN-Anlagen. Leider ist der Bandplan in DL für derartige, mindestens 5MHz breite Kanäle nicht ausgelegt und es kann bei ungünstiger Frequenzwahl zu Kollisionen mit anderen Diensten im Amateurfunkband kommen wie z.B. ATV, Satellitenfunk, Schmalbandanwendungen usw.

Wesentlich günstiger stellt sich die gleiche Situation auf dem 6cm-Band im 5 GHz-Bereich dar. In unserem Fall werden preiswerte Spiegel der tschechischen Firma Jirous mit 24dBi (48cm) bzw. 29dBi (68cm) Gewinn und Wetterschutzradomen verwendet. Die Preise betragen etwa ein Drittel im Vergleich zu den für dieses Band ebenfalls sehr beliebten, flachen Planarantennen mit gleichem Gewinn. Die Sendeelektronik befindet sich in Outdoorgehäusen direkt an der Antenne integriert. Sendekarte und Hohlleitererreger sind intern über einen nur 15cm langen Pigtail miteinander verbunden. So entfällt fast jegliche Kabeldämpfung. Außerdem kann man im 5GHz-Band legal mit höheren Strahlungsleistungen arbeiten und die Fresnelzone ist zudem noch schlanker und liegt in unserem Fall in der Mitte der Strecke deutlich höher über dem Boden. Es stehen Hf-Karten mit max. 600mW Sendeleistung und integriertem Überspannungsschutz zur Verfügung, die für um die 80 Euro erhältlich sind. Die Streckenberechnung zeigt Bild 4. Dabei wurde die Sendeleistung stark begrenzt, damit eine Strahlungsleistung von max. 10 Watt nicht überschritten wird, was in DL dem zulässigen Maximum für automatisch arbeitende Amateurfunkstationen entspricht.

bild5 klBild 5


Reizt man eine solche Ausrüstung voll aus, lassen sich damit ohne beeinträchtigende Störstrahlungen im Nahbereich deutlich bessere und stabilere Ergebnisse erzielen als im 2,4 GHz-WLAN-Bereich. Dabei liegt dann auch die maximal erreichbare Übertragungsrate in der Praxis noch wesentlich höher wie Bild 5 zeigt. Selbst im absoluten Fullduplex-Stresstest sind bei 10MHz Kanalbandbreite noch stabile 7,2 MBit/s gleichzeitig in beide Richtungen erreichbar (Bild 6). Das ist mehr, als wir je zu hoffen gewagt haben.

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Um ein Maximum an Durchsatz zu erreichen, kann man bei Verwendung eines geeigneten Routerboards (z.B. RB433AH, ca. 80 Euro) von Mikrotik und durch Einsatz von 2 Hf-Karten je Board echte Fullduplex-Links aufbauen. Eine Karte wird dann als Sender und die andere als Empfänger genutzt. Wenn beide Karten am Standort auf zwei unterschiedlich polarisierte Antennensysteme arbeiten, kann man sich noch den ansonsten erforderlichen dämpfenden Duplexerfilter sparen und im Empfangszweig noch Vorverstärker sowie im Sendezweig 6cm-PAs vor- bzw. nachschalten. Der Datendurchsatz auf der Strecke wird sich mindestens verdoppeln gegenüber der Verwendung nur einer Hf-Karte und der Systemgewinn lässt sich durch die genannten anderen Maßnahmen drastisch verbessern, ohne dass man sich mit der Konstruktion schneller RX/TX-Umschalter für höhere Leistungen beschäftigen muss.

Wir möchten alle, die am Aufbau des HAMNET interessiert sind, unbedingt dazu ermutigen, Strecken auf 5GHz wirklich in der Praxis zu testen, und zwar selbst dann, wenn die Ergebnisse auf 2,4GHz nicht allzu vielversprechend erscheinen mögen. Wir haben jedenfalls Mut gefasst und werden uns als Nächstes mit einem 65km langen Interlink zwischen DB0RES am Niederrhein und DB0GOS in Essen beschäftigen. Auch dieser Link läuft seit längerem schon auf 13cm mit 153 kBit/s in AX25. Wir sind zuversichtlich, denn mit der bei uns verwendeten Hardware hat man im WISP-Bereich schon Distanzen von über 100km überbrückt. Wir sind daher sicher, dass wir auf 5,6GHz noch einiges an Übertragungsrate gewinnen können.

 

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