Hallo, ich arbeite derzeit mit einem ESP8266 ( mit externer Antenne) WLAN-Modul: https://www.mikrocontroller.net/articles/ESP8266 Das Modul würde ich nun gerne auf eine Distanz von ca. 2km ansprechen wollen (Modul und WLAN-Transmitter sind dabei durch keine Hindernisse getrennt). Ich habe leider absolut keine Erfahrung, wenn es um WLAN und Reichweite dessen geht. Ermutigt hat mich dieses Video hier: https://youtu.be/7BYdZ_24yg0?t=3m50s Dort sprechen die Jungs genau das gleiche Modul sogar noch auf ca. 4km an. Genutzt haben die eine Ubiquiti Nanobridge M2. Kann mir evtl. jemand erklären wie sowas möglich sein kann? Mal ganz dumm gefragt: Wenn ich jetzt mit meinem Laptop ein Ping an das WLAN-Modul (ESP8266) sende, dann muss der ESP8266 mir doch irgendwie eine Antwort liefern können? Die Sendeleistung von dem kleinem Teil ist doch aber niemals so groß, dass dieser mir ein ACK liefern kann oder? Wie funktioniert sowas? Vielen Dank!
Geht nur mit in Europa nicht zulässiger Strahlleistung. Das Video stammt aus den USA, da sind die Zulassungsvorschriften anders.
In Deutschland darf man also mit maximal 100mW senden. Wenn das Gerät also beispielsweise 28 dBmW Übertragungsleistung hat, dann wären das 630.96mW - also deutlich drüber. Aber nochmal zurück zu meiner Frage, wie funktioniert sowas denn, wenn es jetzt keine Beschränkung durch irgendein Gesetz gibt? Wie kann das WIFI-Modul denn auf so einer hohen Reichweite antworten? Könnte mir jemand ein WLAN-Transmitter empfehlen, mit dem man "legal" eine rechthohe Reichweite in Verbindung mit dem WIFI Modul erzielen kann?
Kann schon gehen, halte ich aber für wenig wahrscheinlich oder für den täglichen Einsatz nicht sinnvoll reproduzierbar. Was die im Video machen, habe ich mir nicht groß angeschaut. Irgendwie kommen die nicht mit wirklichen technischen Infos rüber, sondern zeigen hauptsächlich eine Konsole mit Ping. Das Ganze sagt wenig bis nichts aus. Auch für die ESP-Module gelten immer noch die physikalischen Gesetzte, daher: 1. Da es sich um einen Dialog zweier Geräte handelt (Duplex), müssen auf beiden Seiten Maßnahmen getroffen werden. 2. Beide Geräte sollten über eine gute bis sehr gute Eingangsverstärkung mit geringem Eigenrauschen und einer guten Trennschärfe verfügen. 3. Der beste Verstärker ist eine an den Kontext korrekt angepasste und ausgerichtete Antenne. 4. Die Sendeleistung ist hier auf 20dbi begrenzt. Die von WLAN Modulen bereitgestellte Leistung liegt meistens zwischen 8 und 15dbi. Dazu kommt dann noch der Antennengewinn, der bei billigen Stabantennen zwischen 1,5 und 3dbi liegt und die Verluste von Antennenkabel und Connectoren sind abzuziehen. Der Antennengewinn wird dadurch erzeugt, dass die Abstrahlung nicht wie bei einem Rundstrahler gleichmäßig in alle Richtungen abgestrahlt, sonder gerichtet wird. In der Summe ändert es nichts an der abgestrahlten Leistung, aber diese wird halt gezielter abgestrahlt. Die normale Stabantenne (stehend) sendet kaum in die Vertikale, sonder nur in der Horizontalen. Das kannst du dir gut mit einem Luftballon vorstellen, der platt gedrückt wird. Je platter man den drückt, um so schmaler ist die Sendekeule und um so größer ist die "Reichweite" (Sendeenergie) in Richtung der Sendekeule. Wichtig ist, dass die Sendeenergie hierbei nicht über 20dbi ansteigt oder man sich mit mehr als 20dbi nicht erwischen lässt, was hier in DE keine große Kunst ist. ;) GesamtLeistung [db] = Ausgangsleistung + Antennengewinn + Dämpfung Die Dämpfung ist negativ und setzt sich aus den verschiedenen Dämpfungen für Antennenkabel und Connectoren zusammen. Daher ist es notwendig, eine entsprechende Antenne zu wählen. Als extremes Beispiel gibt es hier Parabolantennen mit bis zu 24dbi Antennengewinn. http://www.amazon.de/TP-Link-TL-ANT2424B-Antenne-outdoor-connector/dp/B002EIF2OK/ref=pd_sim_147_4?ie=UTF8&dpID=51hD%2Btu79iL&dpSrc=sims&preST=_AC_UL160_SR151%2C160_&refRID=0T6HAWZZA6TXKS69H4H7 Die hier in DE allerdings nicht für den Sendebetrieb zulässig ist. 5. Danach müssen beide Antennen perfekt zueinander ausgerichtet werden. Hierbei ist eine Sichtverbindung beider Antennen notwendig und die Fresnelzone sollte ebenfalls frei gehalten werden. Ergo deine Antennen müssten entsprechend hoch aufgebaut werden. https://de.wikipedia.org/wiki/Fresnelzone Alternativ kann man noch mit Reflektion über Gebäude arbeiten, was aber nur selten zuverlässig funktioniert und nur für den statischen Betrieb geeignet ist.
Felix K. schrieb: > Das Modul würde ich nun gerne auf eine Distanz von ca. 2km ansprechen > wollen (Modul und WLAN-Transmitter sind dabei durch keine Hindernisse > getrennt). Richtantenne.
Marek W. schrieb: > Die Sendeleistung ist hier auf 20dbi begrenzt dBi ist ein Maß für den Gewinn einer Antenne, und zwar bezogen auf einen (nicht existierenden) kugelförmig gleichmäßigen (isotropen, daher das ‚i‘) Strahler. Bei der Sendeleistung sind dBm gemeint, also dB bezogen auf 1 mW Referenzpegel. Zugelassen für WLAN sind im 2,4-GHz-Bereich 100 mW EIRP, d. h. 20 dBm Sendepegel an einer Antenne mit 0 dBi Gewinn. Ich bin mir sicher, dass du das weißt, Marek :), aber die etwas durcheinander geratene Benutzung des Begriffs ‚dBi‘ könnte bei anderen Verwirrung stiften. Ansonsten nehme ich gern diesen Rechner hier, wenn man mal die theoretische Freiraumreichweite ausrechnen will: http://www.random-science-tools.com/electronics/friis.htm Danach würde man bei -6 dBm Sendeleistung, gewünschten -80 dBm Empfangspegel und zwei Antennen von 26 dBi Gewinn die 2 km überbrücken können. Das sind aber schon „sportliche“ Antennen, und die 26 dBi sollten real sein, nicht „PMPO“.
Zwei 80 cm Satellitenschüsseln sollten das Problem lösen. Einfach ein wenig experimentierfreudig sein.
Gibt es eigentlich eine einfache Möglichkeit zum Senden und Empfangen zwischen zwei Antennen umzuschalten ? Dann könnte man legal zum Empfangen eine hochempfindliche Richtantenne nehmen und zum Senden einen normale Stabantennne. Gruss Axel
Vielen Dank für die zahlreichen Rückmeldungen! Einfach wird das ganze also nicht... Problem sind einfach die Antennen, für die klein Platz ist. Ich werde mir dann wohl eine andere Lösung einfallen lassen müssen. Schade, dass die Sendeleistung hier so begrenzt ist... Gruß, Felix
Felix K. schrieb: > Schade, dass die Sendeleistung hier so begrenzt ist... Gott sei Dank! Sonst müllt hier bald jeder mit seinem Pipifax-Kram den Äther zu statt Hirn&Physik anzuwenden.
Bernd schrieb: > Zwei 80 cm Satellitenschüsseln sollten das Problem lösen. Einfach > ein wenig experimentierfreudig sein. Das wird in der Praxis eher schlecht funktionieren, da die Schüssel eine zu geringe Grösse für den gewünschten Frequenzbereich aufweist. Der Durchmesser einer Parabolantenne sollte mindestens etwa das achtfache der verwendeten Wellenlänge betragen, um einen brauchbaren Systemgewinn und günstiges Abstrahlverhalten zu erzielen. Bei 2,4GHz wären das etwa 100cm. Auf die Dauer hilft nur Power! ;-)
Bastler schrieb: > Bernd schrieb: >> Zwei 80 cm Satellitenschüsseln sollten das Problem lösen. Einfach >> ein wenig experimentierfreudig sein. > > Das wird in der Praxis eher schlecht funktionieren, da die Schüssel > eine zu geringe Grösse für den gewünschten Frequenzbereich aufweist. > > Der Durchmesser einer Parabolantenne sollte mindestens etwa das > achtfache der verwendeten Wellenlänge betragen, um einen brauchbaren > Systemgewinn und günstiges Abstrahlverhalten zu erzielen. Bei 2,4GHz > wären das etwa 100cm. Hast du einen Link, wo man näheres nachlesen kann?
Axel L. schrieb: > Gibt es eigentlich eine einfache Möglichkeit zum Senden und Empfangen > zwischen zwei Antennen umzuschalten ? > > Dann könnte man legal zum Empfangen eine hochempfindliche Richtantenne > nehmen und zum Senden einen normale Stabantennne. Was genau bringt dir das? Da kannst du die 1,5 dB Verluste des Umschalters auch einsparen, mit der gleichen Antenne senden wie empfangen, und die physische Sendeleistung entsprechend zurücknehmen. Wenn du den legalen EIRP-Wert einhälst, dann ist das, was am Empfangsort ankommt, die gleiche Feldstärke, egal, ob sie nun durch wenig Leistung an einer guten Antenne oder durch viel Leistung an einer schlechten erzeugt worden ist.
Probiere es doch einfach aus. Besorge dir einen Pigtail. http://www.amazon.de/BIGtec-WLAN-Adapterkabel-SMA-Buchse/dp/B006ANRHHU/ref=pd_sim_23_1?ie=UTF8&dpID=311d2Xtyl9L&dpSrc=sims&preST=_AC_UL160_SR160%2C160_&refRID=1WPJAY0MWEFMV9HKD1DT Und zwei Rundstrahler mit hohem Gewinn. http://www.amazon.de/CSL-Stabantenne-Signalverst%C3%A4rker-Omni-direktionale-Wlan-Stick/dp/B00DZSKCUW/ref=pd_sim_147_4?ie=UTF8&dpID=31G9873K0VL&dpSrc=sims&preST=_AC_UL160_SR160%2C160_&refRID=1QP5892EKDEX2RF1MSRH Mit denen ist das Ausrichten einfacher als mit einem Richtstrahler. Danach brauchst du noch einen guten AP mit extern anschließbarer Antenne. Alternativ nimmst du für den Outdoorbereich eine Nanostation. http://www.amazon.de/Ubiquiti-Nanostation-BRIDGE-16dBi-2xRJ45/dp/B007FGSX0G/ref=sr_1_1?s=ce-de&ie=UTF8&qid=1448277998&sr=1-1&keywords=access+point+nano+outdoor Die hat bereits eine Richtcharakteristik mit ca. 14dbi und muss auf den Zielbereich ausgerichtet werde. Für dein Modul brauchst du dann nur noch einen Rundstrahler.
Marek W. schrieb: > Und zwei Rundstrahler mit hohem Gewinn. Was schon nahezu ein Widerspruch in sich ist. Gewinn kann ja nur aus der Einschränkung des (Raum-)Winkelbereichs kommen. > http://www.amazon.de/CSL-Stabantenne-Signalverst%C3%A4rker-Omni-direktionale-Wlan-Stick/dp/B00DZSKCUW/ref=pd_sim_147_4?ie=UTF8&dpID=31G9873K0VL&dpSrc=sims&preST=_AC_UL160_SR160%2C160_&refRID=1QP5892EKDEX2RF1MSRH 12 dBi? Da würde ich meine Zweifel äußern. Theoretisch wäre es wohl machbar, wenn man 5 Dipole stockt (und dann ihre Speisung verlustarm auf die Reihe bekommt), wobei man einen Stockungsabstand einhalten muss. Hier hatte ich mal eine „Schnellschuss-Yagi“ gebaut mit 12 dBi (bei ordentlichem Aufbau müsste sie 14 dBi bringen): Beitrag "Re: Billig-WLAN-Yagi Beschiss?" Ist aber eben auch schon stolze 30 cm lang. > Für dein Modul brauchst du dann nur noch > einen Rundstrahler. Für 2 km brauchst du gute Richtstrahler auf beiden Seiten, hatten wir doch oben schon. Selbst dann noch, wenn man die 100 mW EIRP ein wenig überschreiten würde.
Jörg W. schrieb: >> Und zwei Rundstrahler mit hohem Gewinn. > > Was schon nahezu ein Widerspruch in sich ist. Gewinn kann ja nur > aus der Einschränkung des (Raum-)Winkelbereichs kommen. Rundstrahler müssen aber nicht den Himmel ausleuchten, somit ist ein kleiner Öffnungs- und Erhebungswinkel vorteilhafter, weshalb die Rundstrahler einen Gewinn bekommen. So etwas macht man durch Stockung. Wenn du einen xdBi-Rundstrahler öffnest, siehst du Spulen. Diese sind für die Stockung verantwortlich.
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Jörg W. schrieb: > Für 2 km brauchst du gute Richtstrahler auf beiden Seiten, hatten wir > doch oben schon. Selbst dann noch, wenn man die 100 mW EIRP ein > wenig überschreiten würde. Ja, da bin ich auch voll bei dir. Es gibt aber genug Beispiele für den Einsatz von weiten WLAN Brücken. IdR. nutze ich für so etwas passende Geräte von LANCOM für den Außeneinsatz, mit eingebauten Richtantennen. Wenn die Verhältnisse stimmen, kann das aber auch mit Rundstrahlern klappen. Dann ist halt noch die Frage, ob die Qualität für den Zweck reicht. Aber so ein kleiner ESP wird wohl kein HD Streaming benötigen. Jörg W. schrieb: > http://www.amazon.de/CSL-Stabantenne-Signalverst%C3%A4rker-Omni-direktionale-Wlan-Stick/dp/B00DZSKCUW/ref=pd_sim_147_4?ie=UTF8&dpID=31G9873K0VL&dpSrc=sims&preST=_AC_UL160_SR160%2C160_&refRID=1QP5892EKDEX2RF1MSRH > > 12 dBi? Da würde ich meine Zweifel äußern. Theoretisch wäre es > wohl machbar, wenn man 5 Dipole stockt (und dann ihre Speisung > verlustarm auf die Reihe bekommt), wobei man einen Stockungsabstand > einhalten muss. Ich denke auch, das die 12dbi eher Marketing sind. Die 9dbi Antenne habe ich selber über mehrere 100m im Einsatz und kann da nichts schlechtes berichten. Selbst wenn die nur 5 oder 6dbi Gewinn bringt, sollte das mit der Leistung eines Routers reichen um an den 20dbm zu kratzen. Das ESP-Modul liegt von der Leistung sicherlich niedriger. Und bei dem Preis schmeißt man nicht viel Geld weg. Ich bin nur der Meinung, bevor der TO das Projekt jetzt vollständig aufgibt, sollte er es halt probieren. Wenn er statt >100,- nur 10 bis 20,- in Antennen investieren muss, warum nicht. Erst einmal klein anfangen und dann die Entfernung vergrößern. Und mit der Nanostation sehe ich sogar eine realistische Chance auf einen Erfolg. Und wenn es damit doch nicht klappen sollte, kann er anschließend halt ein Freifunkprojekt starten.
Klar kann man durch Stockung Gewinn erzielen. Allerdings speist man dabei normalerweise phasenrichtig parallel: http://www.rrs-web.net/in3her/70cm_antenne_her.html Da erreicht die Vierergruppe rundstrahlend gerade mal 4,5 dBd, das sind 6,65 dBi. Beachte die Länge: das dürften bei 70 cm Wellenlänge mehr als 2 m sein, das wären dann bei 2,4 GHz immer noch 40 cm. 12 dBi bedeutet aber den vierfachen Materialaufwand (3 dB ist schließlich eine Verdopplung). Daher bin ich bei den 12 dBi Gewinnangabe skeptisch. Siehe auch den oben verlinkten Thread mit den Billig-WLAN-Yagis. „Den Himmel ausleuchten“ macht ein (vertikaler) Dipol sowieso nicht, denn in der Senkrechten hat er eine Nullstelle. Irgendwoher müssen seine 2,15 dBi Gewinn ja schließlich stammen.
Mit zwei Ubiquity Nanostation 5,8GHz haben wir knapp 5km getestet. Sendeleistung war im erlaubten Rahmen (kann man im Setup bei Deutschland vorgeben lassen). Signalqualität war ausgezeichnet. Hatte sogar +-20° Richtungspuffer drin falls mal nicht exakt die Gegenstation getroffen werden sollte.
Marek W. schrieb: > Wenn er statt >100,- nur 10 bis 20,- in Antennen investieren muss, warum > nicht. Man kann Antennen auch selbst bauen. Eine Yagi habe ich ja schon mal gezeigt (die könnte man sicher auch viel schöner und stabiler bauen), auch Helix-Antennen sind relativ einfach zu bauen für diese Frequenzen. 26 dBi Gewinn halte ich aber dennoch für eine ganz schöne Herausforderung. Die Dezibel sind ja schließlich logarithmisch, mit je 3 dB mehr verdoppelt sich der Aufwand.
Alex W. schrieb: > Mit zwei Ubiquity Nanostation 5,8GHz haben wir knapp 5km getestet. Auf 5,8 GHz ist auch 1 W EIRP zulässig (wenngleich unter Auflagen bezüglich der Frequenzwahl). Das sind dann schon mal 10 dB mehr als auf 2,4 GHz. Die dort verwendeten Patchantennen haben sicher auch recht gute Gewinne, die entsprechende Technologie für sowas ist gerade durch Mobilfunkantennen recht stark entwickelt worden (die haben in der Vertikalen in der Regel nur so 3 … 5 ° Öffnungswinkel).
Jörg W. schrieb: > Auf 5,8 GHz ist auch 1 W EIRP zulässig (wenngleich unter Auflagen > bezüglich der Frequenzwahl). Das sind dann schon mal 10 dB mehr als > auf 2,4 GHz. Wir sendeten mit 9dBm
Vorallem ist 2.4GHz im urbanen Umfeld dermaßen stark belegt, dass selbst die besten Antennen nichts bringen werden, weil der 10m entfernte Nachbar mit seinem Router, dein 2km entferntes Signal komplett platt macht.
Alex W. schrieb: > Jörg W. schrieb: > Auf 5,8 GHz ist auch 1 W EIRP zulässig (wenngleich unter Auflagen > bezüglich der Frequenzwahl). Das sind dann schon mal 10 dB mehr als > auf 2,4 GHz. > > Wir sendeten mit 9dBm EIRP? Oder physische Ausgangsleistung? Wenn die Antenne 14 dBi Gewinn hat, dann sind 9 dBm Ausgangsleistung immer noch 23 dBm EIRP. Gut, ein Stück weg von den zulässigen 30, aber schon das Doppelte der 20 dBm, die auf 2,4 GHz zugelassen sind. Kannst du eine Angabe über den Empfangspegel machen? Ich hatte da oben mal -80 dBm angesetzt als Bedingung für eine brauchbare Verbindung. Wenn der Empfänger viel empfindlicher ist, bringt das natürlich auch nochmal ein ganzes Stück.
Thorsten schrieb: > Vorallem ist 2.4GHz im urbanen Umfeld dermaßen stark belegt, dass selbst > die besten Antennen nichts bringen werden, weil der 10m entfernte > Nachbar mit seinem Router, dein 2km entferntes Signal komplett platt > macht. Nur dann, wenn er direkt in deiner „Schusslinie“ liegt. Ansonsten wird sein Signal ja durch die Richtwirkung der Antenne ausgeblendet (ok, nicht in 10 m Entfernung, aber ein wenig weiter weg von seinem Accesspoint wird man ja vielleicht kommen).
Jörg W. schrieb: > Nur dann, wenn er direkt in deiner „Schusslinie“ liegt. Ansonsten > wird sein Signal ja durch die Richtwirkung der Antenne ausgeblendet > (ok, nicht in 10 m Entfernung, aber ein wenig weiter weg von seinem > Accesspoint wird man ja vielleicht kommen). Bei 2km und 10-15° Öffnungswinkel den eine 20dBi Antenne typischerweise hat liegt im urbanen Umfeld schon verdammt viel in der "Schusslinie". In der Praxis kommt man da leider nicht weiter als 500-800m. Auf den 5GHz Outdoor Frequenzen sieht es da (noch) wesentlich besser aus. Da sind ein paar Kilometer durchaus realisierbar.
Jörg W. schrieb: > Axel L. schrieb: >> Gibt es eigentlich eine einfache Möglichkeit zum Senden und Empfangen >> zwischen zwei Antennen umzuschalten ? >> >> Dann könnte man legal zum Empfangen eine hochempfindliche Richtantenne >> nehmen und zum Senden einen normale Stabantennne. > > Was genau bringt dir das? > > Da kannst du die 1,5 dB Verluste des Umschalters auch einsparen, mit > der gleichen Antenne senden wie empfangen, und die physische > Sendeleistung entsprechend zurücknehmen. Wenn du den legalen > EIRP-Wert einhälst, dann ist das, was am Empfangsort ankommt, die > gleiche Feldstärke, egal, ob sie nun durch wenig Leistung an einer > guten Antenne oder durch viel Leistung an einer schlechten erzeugt > worden ist. Ja, logisch. Gruss Axel
Jörg W. schrieb: > Wenn du den legalen EIRP-Wert einhälst, dann ist das, was am Empfangsort > ankommt, die gleiche Feldstärke, egal, ob sie nun durch wenig Leistung > an einer guten Antenne oder durch viel Leistung an einer schlechten > erzeugt worden ist. Das gilt aber nur, wenn man für Senden und Empfang die selbe Antenne verwendet. Auch bei eingehaltenen 100mW EIRP - egal mit welcher Antenne - kann man durch Verwendung von Richtantennen für den Empfang gehörig was rausholen.
Wolfgang A. schrieb: > Das gilt aber nur, wenn man für Senden und Empfang die selbe Antenne > verwendet. Ähem, ja, genau darum ging es doch – dass es eben nicht wirklich sinnvoll ist, fürs Senden einfach eine schlechtere Antenne zu benutzen, wenn man denn für den Empfang sowieso eine bessere braucht. Einzig sinnvoller Grund für so eine Aktion wäre es, wenn man den Sender in der Ausgangsleistung nicht genügend weiter runter drehen kann, um das legale Limit noch einhalten zu können.
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