Projektbeispiel: Siklu EH-600T mit 2ft-Antenne
Linkparameter und Kenndaten
- Entfernung: 1km
- Datenrate: 500 Mbit/s Upload + 500 Mbit/s Download
- Frequenz: 62,375 GHz
- Übertragungsverfahren: TDD (Time Division Duplex)
- Modulationsrate: 64-QAM adaptiv
- Sendeleistung: 5 dB
- Antennengröße: 2ft (60 cm)
- Antennenverstärkung: 48 dBi
- 3dB Sendebereich: 0,5°
- Polarisation: vertikal
- Empfangswert rechnerisch: 40,39 dBm (Sauerstoffdämpfung: 13,2 dB/km)
- Empfangswert: 37 dBm
Das Richtfunksystem EH-600T hat standardmäßig eine 16 cm fest verbaute Antenne. Damit können Entfernung bis 500 m überbrückt werden. Um weitere Entfernung mit der geforderten Qualität zu schaffen, sind größere Antenne notwendig.
Ab sofort sind 30 cm und 60 cm Antennen verfügbar. Damit sind Distanzen im lizenzfreien 60 GHz Bereich jetzt auch bis zu einem Kilometer möglich.
Unser Produkt - Siklu EH-600T
Das lizenzfreie Richtfunksystem von Siklu arbeitet im 60-GHz Band auch V-Band genannt. In Deutschland sind 4 überlappungsfreie Kanäle zugelassen.
- 59,375 GHz
- 59,878 GHz
- 60,375 GHz
- 62,375 GHz
Die Übertragungsbandbreite kann in drei Stufen eingestellt werden. Je höher die Bandbreite, desto höher auch die Übertragungsgschwindigkeit.
- 125 MHz -> 250 Mbit/s
- 250 MHz -> 500 Mbit/s
- 500 MHz -> 1000 Mbit/s
Die Siklu-EH-600T arbeitet im TDD Übertragungsmodus. Hierbei wird für Up- und Download die gleiche Frequenz verwendet. Das Senden und Empfangen geschieht bei diesem Verfahren zeitversetzt. Im Vergleich zu Full-Duplex Verfahren entspricht dass einer maximalen Geschwindigkeit von 500 Mbit/s.
Neben dem symetrischen Modus kann auch eine Aufteilung 75% / 25 % erfolgen.
Antennenoptionen
16 cm / 0,5 ft
- Verstärkung: 36 dBi
- 3dB Breite: 2°
- Front-to Back Ratio: 55 dB
- XPD: 25 dB
- Polarisation: vertikal
- Gewicht: 980 g
31 cm / 1 ft
- Verstärkung: 43 dBi
- 3dB Breite: 0,9°
- Front-to Back Ratio: 62 dB
- XPD: 30 dB
- Polarisation: vertikal / horizontal
- Gewicht: 7,2 kg
65 cm / 2 ft
- Verstärkung: 48 dBi
- 3dB Breite: 0,5°
- Front-to Back Ratio: 67 dB
- XPD: 27 dB
- Polarisation: vertikal / horizontal
- Gewicht: 10,8 kg
Geht es noch größer und damit noch weiter?
Grundsätzlich gilt je größer die Antenne, umso stärker ist die Bündelwirkung. Die interessante Kennzahl ist hier die Halbwertsbreite oder auch 3-dB-Breite der Antenne. Im Bereich der Halbwertsbreite sinkt der Leistungspegel um 3 dB, d.h. auf die Hälfte des Maximalwertes ab. Sie ist abhängig von Antennengröße und Sendefrequenz.
- 3,0 m Antenne für 7,7 GHz -> 0,9° Halbwertsbreite
- 1,2 m Antenne für 23 GHz -> 0,7° Halbwertsbreite
- 0,6 m Antenne für 60 GHz -> 0,5° Halbwertsbreite
Interessant ist die Halbwertsbreite nur für die statische Berechnung des Antennenträgers. Dies Auslenkung des Antennenträgers bei einer angenommenen Windgeschwindigkeit (meist 200 – 250 km/h) muss kleiner sein als 1/3 der Halbwertsbreite. Ansonsten kann keine stabile Richtfunkverbindung garantiert werden.
Der 60 GHz - Frequenzbereich
Das 60-GHz-Band (V-Band) wurde von der FCC (Federal Communications Comission) für die lizenzfreie Nutzung von Gigabit-WLAN und anderen Funktechniken freigegeben.
Bezeichnet in diesem Frequenzbereich ist die hohe Signaldämpfung durch die Luft. 60-GHz Datenverbindungen benötigen zudem zwingend Sichtverbindung zwischen Empfänger und Sender. Die Funkfelddämpfung liegt beispielsweise bei einer Entfernung von einem km schon bei 128 dB. Gleichzeitig erreicht hier die Dämpfung durch atmosphärische Gase (hauptsächlich Sauerstoff) hier ihr Maximum von 16 dB/km.
Reflexionen oder Nebensprechen sind fast nicht vorhanden. Eine Durchdringung von Hindernissen oder Gebäuden ist nicht möglich.
Somit ist es möglich Richtfunklinks sehr dicht nebeneinander aufzubauen. Eine Überlastung durch WLAN-Netze wie im 2,4 und 5 GHz Bereich ist, wegen der geringen Reichweite von mehreren m nicht zu erwarten.
Aktuelle Nutzung:
- Wireless HD (WiHD) – Datenrate bis 4 Gbit/s (Audio und Fernsehübertragung HDTV)
- Wireless HDMI (WigGig – IEEE 802.11ad) – Datenrate bis 7 Gbit/s
- Multi-Gigabit Wireless System (MGWS) ETSI für Heimanwendungen
- BNetzA: Weltraumforschungsfunk, Erderkundungsfunk, Richtfunk und Intersatellitenfunk
60-GHz-WLAN Standards
IEEE 802.11ad "WiGig" (2012)
In diesem Bereich stehen 4 Kanäle mit 2000 MHz zur Verfügung. Die Datenrate beträgt 7 GBit/s durch eine Modulation von QAM64. Es eignet sich nur für sehr kurze Distanzen.
IEEE 802.11ay (erwartet für 2018)
Der neue IEEE 802.11ay Standard arbeitet auch im 60 GHz Bereich. Durch MIMO-Antennen-Technik auf 4 Datenströme und die Bündelung aller 4 WLAN-Kanäle zu einem 8640 MHz Kanal ist eine Datenrate von 176 GBit/s möglich. Durch präzises Beamforming kann auch mit einer höheren Modulationsstufe (256 QAM) gearbeitet werden.
Regulierung in Deutschland
Alle Funkfrequenzen werden von der Bundesnetzagentur verwaltet. Der Bereich von 59 – 63 GHz Bereich wurde als Allgemeinzuteilung für Punkt-zu-Punkt Richtfunksysteme freigegeben und ist somit kostenfrei nutzbar.
- max. zulässige äquivalente isotrope Strahlungsleistung (EIRP): 316 W (55 dBm)
- min. Antennengewinn: 35 dBi
- Kanalbandbreiten: 150 MHz – 2,0 GHz