Grundlagen Richtfunk

Bestandteile einer Richtfunk Verbindung

Eine klassische Verbindung

Richtfunk ermöglicht die drahtlose Verbindung von zwei oder mehreren Standorten über Funk. Der wesentliche Unterschied zu anderen Funkübertragungen ist, dass bei Richtfunk die Übertragung der Funkwellen gerichtet erfolgt. Bei einer gerichteten Übertragung werden die eingesetzten Funkwellen in einem schmalen Band zusammen gefasst und in einem gebündelten Strahl gezielt an den anderen Standort gesendet. Durch die Bündelung der Funkwellen lassen sich bei gleicher Sendeleistung höhere Distanzen überbrücken und gleichzeitig mehrere Richtfunkverbindungen im selben Gebiet realisieren ohne das diese sich gegenseitig beeinflussen. Zusätzlich wird hierdurch das Ablenken oder Mitschneiden der Datenübertragung fast unmöglich.

Fresnelzone

Funkfeldplanung mit freier Fresnelzone

Die Fresnelzone ist ein ellipsenförmiger "Bereich" zwischen zwei Richtfunk Standorten, deren Radius abhängig von der Reichweite und der genutzten Frequenz ist. Für jede Richtfunk Verbindung ist eine direkte Sichtverbindung erforderlich. Darüber hinaus muss die sogenannte 1. Fresnelzone frei von Reflexionspunkten sein. An diesen Reflexionspunkten kommt es sonst zu einer Mehrwegeausbreitung des Richtfunksignals, welche auf der Empfangsseite zu Interferenzen oder zur Auslöschung des Signals führen kann.

Funkfeld mit Fresnelzone und Höhenprofil

Funkfeldplanung mit Richtfunk Planungssoftware

Unter Berücksichtigung von GPS Koordinaten der Richtfunkstandorte und der geforderten Bandbreite kann mit Hilfe spezieller Richtfunk-Planungssoftware eine exakte Linkplanung erfolgen. Hierbei werden sowohl die topografischen Gegebenheiten als auch die unterschiedlichen Regenzonen in Deutschland zugrunde gelegt, um durch eine optimale Auslegung der Systemtechnik eine möglichst hohe wetterbedingte Verfügbarkeit des Richtfunk-Links zu erzielen.

Welche Reichweite ist realisierbar?

Im Bereich der Funkübertragung stehen im optischen und mikrowellen Bereich von 850 nm bis 38 GHz verschiedene Frequenzbänder zur Verfügung. Je nach eingesetztem Frequenzband können unterschiedliche Übertragungsdistanzen bis zu 50 km erzielt werden. Durch den Einsatz von Repeaterstandorten, sogenannte Hops, lassen sich auch weitaus höhere Reichweiten realisieren. Einen wesentlichen Einfluss auf die Reichweite hat neben der genutzten Frequenz vor allem die Antennengröße sowie die gewünschte Übertragungsdatenrate auf der Richtfunkstrecke.

Reichweitenübersicht für lizensierten und lizenzfreien Richtfunk

Verfügbarkeit fast 100% - besser als Glasfaser

Bei Richtfunkverbindungen unterscheidet man zwischen der Hardwareverfügbarkeit und der wetterbedingten Verfügbarkeit. Die Hardwareverfügbarkeit wird anhand von MTBF (Mean Time Between Failure) angegeben und kann durch redundante Hardwarebestückung über 1+1 Protection erhöht und ausfallsicher ausgelegt werden.

Die wetterbedingte Verfügbarkeit gibt den prozentualen Jahreswert an, an der die Richtfunkverbindung Nutzdaten mit der gewünschten Datenrate übertragen kann. Bei einer wetterbedingten Verfügbarkeit von 99,995% beträgt die durchschnittliche Ausfallzeit 26 Minuten innerhalb eines Jahres. Durch den Einsatz der unterbrechungsfreien adaptiven Modulation kann die Verfügbarkeit des Richtfunklinks weiter erhöht werden. Dabei schaltet die Richtfunkhardware bei wetterbedingten Beeinflussungen wie Starkregen automatisch und unterbrechungsfrei auf eine niedrigen Modulationsstufe um. Dabei wird zwar die Datenrate reduziert aber die Richtfunkverbindung wird weiter aufrechterhalten und die Übertragung entsprechend priorisierter Datenströmen sichergestellt.

Richtfunk mit und ohne XPIC

XPIC (Cross Polarization Interference Canceller) zur Verdopplung der Spektrumseffektivität

Mittels XPIC (Cross Polarization Interference Canceller) kann die Frequenzspektrumseffektivität für Richtfunkübertragungen verdoppelt werden. Dies wird durch die Nutzung der gleichen Frequenz in zwei Polarisationsebenen ermöglicht. Die entstehenden Interferenzen der beiden Systeme werden elektronisch kompensiert.

Verschiedene Modulationsstufen und dessen Datendurchsatz

Adaptive Modulation für höchste Verfügbarkeit - unabhängig von Witterungsverhältnissen

Durch die adaptive Modulation wird die mögliche Bandbreite des Richtfunklinks unterbrechungsfrei an die Witterungsverhältnisse angepasst. Somit wird die Verfügbarkeit von hoch priorisierten Daten und zeitkritischen Sprachanwendungen sichergestellt. Je nach Richtfunksystem werden bis zu 12 Modulationsstufen von QPSK bis QAM-4096 unterstützt.

Schnittstellen von All-Outdoor-Richtfunk-Systemen

Aufbau mit All-Outdoor-System

All-Outdoor-Systeme bestehen aus nur Outdoor Units. Als Schnittstellen stehen 3x Gigabit Ethernet Ports als optische oder elektrische Variante zur Verfügung. Das System benötigt keinen zusätzlichen Raum in einem 19 Zoll Schrank. Die Spannungsversorgung kann gemeinsam mit dem Ethernet Signal über nur ein Kabel mittels PoE erfolgen.

Aufbau mit Split-Mount-System (Inneneinheit IDU)

Die Systemtechnik besteht aus einer Indoor Unit (IDU), die in einem Netzwerkschrank verbaut wird und einer Outdoor Unit (ODU), die im Außenbereich an einer Antenne montiert wird. Die Units werden per Koaxialkabel miteinander verbunden. Split Mount Systeme bieten eine größere Vielfalt an Schnittstellen und einen leichteren Zugang zu den Systemen. Neben festbestückten Indoor Units gibt es modulare Systeme, die eine noch größere Flexibilität und Packungsdichte bezüglich der Schnittstellen bieten. Diese Units eignen sich perfekt zum Aufbau sternförmiger Topologien.

Schnittstellen von Richtfunk-Split-Mount-System