Open Source im professionellen Einsatz
Linux-Magazin 07/2014
© Katarzyna Kluczyk, 123RF.com

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Abgelegene Gebäude ans Netz bringen

Funken mit Verstand

Seit vernetzte IT alle betrieblichen Prozesse begleitet, lässt sich für ein abgelegenes Firmengebäude kaum noch Verwendung finden. Wo Zugangsprovider abwinken und man selbst keinen Graben bis zum Horizont schaufeln will oder kann, schlägt die Stunde des Richtfunks.

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In den 1990er Jahren hatte die Bedeutung des kommerziellen Richtfunks deutlich abgenommen, da kostengünstige Glasfaserverbindungen vielerorts verfügbar wurden. Lediglich als Versorgung von Mobilfunkstationen feierte die elektromagnetische Punkt-zu-Punkt-Technik eine kleine Renaissance.

Doch auch jenseits dieser Nische gibt es Anwendungen für digitale Luftnummern – das eingangs erwähnte Anbinden abgelegener Firmenteile in ländlichen Gebieten gehört dazu, Ferienhäuser oder Gasthöfe auf Bergen oder Inseln genauso. Selbst wenn die bislang netzlose Stelle nur einen Steinwurf weit zum Ausgangpunkt liegt, kommt manchmal nur Funk infrage, da vielleicht eine dazwischen verlaufende Straße oder ein asphaltierter Platz jegliche privat motivierte Erdhubarbeiten verhindert.

Selbst wer gewöhnlich in infrastrukturell gut versorgter Umgebung arbeitet, kann zu einer Richtfunkstrecke veranlasst sein, und zwar zu einer temporären: Wenn Firmenevents oder Verein- oder Volksfeste irgendwo im Freien stattfinden, kommt der Strom aus dem Generator oder einem Lichtmasten – aber woher bitte das breitbandige Internet? In all diesen Fällen und noch einigen mehr sollte sich der Admin der Richtfunktechnk erinnern.

Vorteilhaft sind die niedrigen Betriebskosten und der schnelle Aufbau. Zwar ist Richtfunkt anfälliger für Störungen, beispielsweise durch Starkregen, als Standleitungen. Er ist aber auch besser entstörbar, sodass die Gesamtverfügbarkeit nicht schlechter als die einer Mietleitung sein muss.

Bei der Auslegung der Funkstrecken sind ein paar Eckfragen zu klären:

  • Mit welchen Frequenzen sollen Sender und Empfänger arbeiten?
  • Welche Antennen eignen sich?
  • Wie müssen die Antennen positioniert sein, damit die Verbindung sicher zu Stande kommt?
  • Mit welcher Leistung soll und darf man senden, um den gewünschten Datendurchsatz zu erreichen?

In der Praxis arbeiten die meisten Richtfunkstrecken bidirektional – beide Seiten sind zugleich Sender und Empfänger.

Optischer Richt-"Funk"

Free-Space Optics ist eine Alternative zu Richtfunk per elektromagnetischen Wellen. Die meist mit Laser arbeitenden Systeme reichen bis zu einigen Kilometern weit. Dank der Übertragung via Laser schaffen solche Systeme bei kommerzieller Auslegung aber höhere Datenraten – STM-16 beispielsweise bis zu 2,5 GBit/Sekunde.

Andererseits reagiert der Infrarot-Laserstrahl relativ empfindlich auf Luftflimmern und Wettereinflüsse, Umweltverschmutzung und Rauch, Umgebungslicht und Abschattung. Da ein Laserstrahl sehr schmal ist, werden sogar Bewegungen, die das Gebäude vollführt, an dem der Sender befestigt ist, zum Problem.

Fresnelzonen

Alle im Richtfunk eingesetzten Antennen strahlen ihre Leistung nicht linear, sondern in einem vom Modell abhängigen Winkel ab. Bei der Ausbreitung der Wellen vom Sender zum Empfänger kommt es in bestimmten Abständen zur Verstärkung oder zur Auslöschung der effektiven Feldstärke. Diese Bereiche heißen Fresnelzonen [1].

Die so genannte erste Fresnelzone ist hier die wichtige, weil über sie der Hauptteil der Energie übertragen wird. Physikalisch betrachtet handelt es sich um ein Rotationsellipsoid, an dessen Brennpunkten die beiden Antennen stehen.

Die Zone sollte frei von Hindernissen wie Bäumen oder Häusern sein – so wie in Abbildung 1. Andernfalls ist die Übertragung gedämpft oder gar unmöglich. Ist die erste Fresnelzone zur Hälfte verdeckt, so beträgt die Zusatzdämpfung an der Empfangsantenne 6 dB (Dezibel).

© © Jcmcclurg, WikipediaAbbildung 1: Erste Fresnelzone über dem hügeligen Gelände einer Richtfunkstrecke.

Lizenzfreier Richtfunk

Ohne behördliche Spezialgenehmigung funken darf man nur auf einigen lizenzfreien Frequenzbändern – die gängigen sind:

  • 2,4 GHz: Wegen der massiven Nutzung durch WLANs eigentlich nicht mehr zu empfehlen.
  • 5 GHz: Erreichbar sind Full Duplex 100 MBit/Sekunde und mehr (bis 3 Kilometer) oder 80 MBit/Sekunde bis rund 8 Kilometer.
  • 24 GHz: 350 MBit/Sekunde Full Duplex (bis zu 1 Kilometer) oder 100 MBit/Sekunde (bis rund 2 Kilometer).
  • 60 GHz: 100 MBit bis 1 GBit/Sekunde (Distanzen bis zu 1 Kilometer).

Die Sender und Empfänger für 2,4 GHz und 5 GHz können, müssen aber nicht auf der gängigen WLAN-Technik beruhen. Auf Richtfunk-Hardware spezialisierte Firmen wie Lancom Systems [2] funken gerne auf 5 GHz, weil das Band weniger von Haushalts-WLANs frequentiert ist. Ein weiterer auf Digitalfunk spezialisierter Anbieter, Meconet [3], empfiehlt sogar eine andere Outdoor-Übertragungstechnik als Standard-WLAN und erreichen damit eine deutlich höhere Datenübertragungsrate.

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