Natürlich geht das Signal auch mal durch eine Wand durch, jedoch nicht ohne massive Auswirkungen auf Empfangspegel etc.
MIMO-Technologien helfen uns heutzutage in Gebäuden diese Effekte im Griff zu behalten.
Für lange Punkt-zu-Punkt-Verbindungen helfen uns MIMO-Technologien jedoch nur bedingt und die physikalische Ausbreitung der Radiowellen spielt eine wichtige Rolle.
Der wichtigste Aspekt dabei ist die Fresnel-Zone.
Ich möchte hier nicht alle physikalischen Grundlagen im Detail erörtern – wer daran interessiert ist, findet im Internet massenweise entsprechende Seiten – ich möchte mich hier auf die wichtigsten Fakten begrenzen.
Die Fresnel-Zone kann man sich als langgezogene Elippse zwischen zwei Antennen vorstellen.
(Bild zur Verfügung gestellt von WikiPedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Fresnelzone)
Die genaue Form dieser Elippse hängt von der verwendeten Frequenz und dem Abstand der beiden Antennen ab. Je grösser der Abstand und je grösser die Wellenlänge (sprich: je kleiner die Frequenz) desto dicker wird die Elippse der Fresnel-Zone.
Die Frage ist nun aber – wieso interessiert mich dies überhaupt?
Nun, die zu Beginn angesprochene Sichtverbindung ist in Wirklichkeit genau diese Freznel-Zone. Und es sollte idealerweise die ganze Fresnel-Zone frei sein für eine gute Übertragung. Wird die Fresnel-Zone bis zu 40% durch irgendwelche Hinternisse verdeckt (Gebäude, Bäume, Hügel, etc.) wird die Kommunikation in der Regel noch funktionieren, aber es ist bereits mit einem Einfluss auf die mögliche Daten- und Fehlerrate zu rechnen.
Bei mehr als 40% Verdeckung wird es vorerst immer noch funktionieren – hier ist aber bereits eine deutliche Auswirkung auf die Signalqualität zu erwarten.
Ab welchem Punkt – ab welcher Prozentzahl der Verdeckung – die Kommunikation gar nicht mehr funktionieren wird, lässt sich nicht genau vorhersagen – dies hängt sehr stark von der Umgebung ab.
Die verbleibende Frage ist also, wie “dick” wird die Fresnel-Zone maximal und habe ich eventuelle Hindernisse in diesem Bereich – oder kann ich darüber hinweg senden.
Dazu gibt es schöne Formeln, um dies zu berechnen – oder es gibt Webpages im Internet, welche die Berechnung für uns übernehmen.
Eine sehr schöne Webpage ist die folgende:
http://www.afar.net/fresnel-zone-calculator/
Füllen wir das Tool mal gemeinsam aus.
1. Die Einheit stellen wir auf “km, meters” um.2. Als Frequenz wählen wir erstmal die 2440 MHz, die per default vorgeschlagen sind.
3. k-factor belassen wir auf dem Standardwert.
4. “Percent of 1st FZ” gibt an, wieviele Prozent der Fresnel-Zone frei seien soll. Standardmässig ist hier bereits das Minimum von 60% angegeben. Wir werden 100% verwenden, um die ganze Fresznel-Zone zu “sehen”.
5. “Link Distance” ist der Abstand beider Antennen und wir wählen hier mal 20km.
Bereits jetzt kann ich auf der rechten Seite unter “Equal Antenna Height Solution” ablesen, welchen Radius meine Fresnel-Zone haben wird und die Angabe auf welcher Höhe beide Antennen zu montieren wären.
In unserem Beispiel erkenne ich, dass die Fresnel-Zone einen Radius von rund 25m haben wird … aber wieso muss ich nun die Antennen auf einer Höhe von 31m montieren? (wieso nicht 25m?)
Nun, ich muss auch den Einfluss der Erdkrümmung einrechnen, die bei einer Distanz von 20km doch immerhin schon knappe 6m beträgt.
Interessant an diesem Online-Tool ist jedoch auch die 2. Hälfte, wo ich jetzt manuel angeben kann, auf welcher Höhe meine Antennen tatsächlich montiert sind und in welchem Abstand ein Hinterniss welcher Grösse zu suchen ist.
Ich habe oben zwei Hochhäuser angenommen, wo die Antennen auf 50m bzw. 70m Höhe montiert sind und in 7km Entfernung gibt es ein weiteres Hochhaus im Weg, dass jedoch deutlich kleiner ist (35m) – ich kann da also sehr gut darüber hinweg sehen.
Ist dies aber auch für die Fresznel-Zone so?
Nun, sie können es unten rechts erkennen – dieses dritte Hochhaus ragt doch tatsächlich in die Fresnel-Zone hinein.
Drehe ich nun die Prozentzahl wieder auf die minimalen 60% zurück, so sehe ich, dass das Gebäude doch kein Problem ist – ich habe diesbezüglich noch 2m “Luft”.
Nun, die Realität von WLANs spielt sich üblicherweise nicht im Distanzbereich von 20km ab; eher so um die 1-2 km.
Das Prinip bleibt das Gleiche – allerdings kann üblicherweise die Erdkrümmung in diesem Distanzbereich ignorieren und natürlich bleibt die Fresnel-Zone deutlich schlanker.
ABER es sollte trotzdem nicht unterschätzt werden – verändere ich obiges Beispiel auf nur 1km Distanz, so wird die Fresnel-Zone immerhin einen Radius von 5.5m haben – 60% frei heisst also immer noch 3.3m Radius.
Fazit:Die Fresnel-Zone wird öfters bewusst oder unbewusst ignoriert.
”Komische” Verbingungs- und Performance-Probleme können aber immer wieder auf die Verletzung der Fresnel-Zone zurückgeführt werden.
Keine Kommentare:
Kommentar veröffentlichen