Forum: HF, Funk und Felder 868 MHz Funk mit 500 mW über 802.15.4


von werner2000x (Gast)


Lesenswert?

Ich möchte gern eine möglichst große Strecke (2-3 km) über Funk und IP 
(z.B. 6LoWPAN mit 802.15.4) verbinden. Kann ich dann mit 500 mW arbeiten 
wie die digitalen Funkmodule auf 869 MHz ?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

werner2000x schrieb:
> Ich möchte gern eine möglichst große Strecke (2-3 km) über Funk und IP
> (z.B. 6LoWPAN mit 802.15.4) verbinden.

Das wird nicht funktionieren.  Die bei IEEE 802.15.4 genormten
Modulationsarten belegen knapp 600 kHz an Bandbreite.  Der Bereich,
in dem die 500 mW Sendeleistung zulässig sind, ist jedoch nur
250 kHz breit.

von werner2000x (Gast)


Lesenswert?

Ist es vielleicht möglich ein 802.15.4 System mit 500 mW zu betreiben
oder spielen die Vorschriften da nicht mit ?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

werner2000x schrieb:
> Ist es vielleicht möglich ein 802.15.4 System mit 500 mW zu betreiben
> oder spielen die Vorschriften da nicht mit ?

Möglich ist es, aber du findest kein Frequenzband, in dem das
zulässig wäre, zumindest nicht in Europa.

Ausnahme: du besorgst dir eine Einzel-Frequenzzuteilung, aber die
wirst du vermutlich nicht für 868 MHz bekommen, weil das dem Sinn der
vorhandenen Regulierung dieses SRD-Bandes zuwider wäre.  Da sich deine
Auswahl bei 802.15.4 und diesem Bandsegment auf derzeit nur genau
einen einzigen IC bezieht (den AT86RF212), kannst du natürlich
dahingehend Glück haben, dass dieser IC in einem Bereich zwischen 790
MHz (wegen des chinesischen Bandbereichs) und 930 MHz (Abdeckung des
amerikanischen ISM-Bandes) einstellbar ist, eventuell kann man ja
irgendwo in diesem weiten Bereich tatsächlich eine Einzelzuweisung
erhalten.  Da müsstest du die zuständige BNetzA-Außenstelle
konsultieren.

von werner2000x (Gast)


Lesenswert?

802.15.4 belegt bei 868 MHz nur 300 kHz nach wikipedia (s. text unten):

Frequenzbänder und Datenraten [Bearbeiten]Für die Funkübertragung stehen 
die ISM-Bänder 868/915 MHz (Europa bzw. USA) und 2,45 GHz (nahezu 
weltweit) zur Verfügung. Aufgrund der unterschiedlichen Frequenzen kann 
durch die Hardware jeweils nur ein Band genutzt werden. Die Verbreitung 
der Funkmodule für das 2,45-GHz-Band ist sehr groß, nur wenige nutzen 
das 868/915-MHz-Band.

Kanalparameter Datenparameter (2003) Spreizparameter (2003)
Frequenzband Bandbreite Kanalabstand Kanalnummer Region Datenrate 
(brutto) Symbolrate Symbole Chiprate Modulation
868-868,6 MHz 300 kHz  0 Europa 20 kBit/s 20 kBaud binär 300 kchips/s 
BPSK
902-928 MHz 600 kHz 2 MHz 1-10 USA 40 kBit/s 40 kBaud binär 600 kchips/s 
BPSK
2400-2483,5 MHz 2 MHz 5 MHz 11-26 weltweit 250 kBit/s 62,5 kBaud 16 
orthogonal 2 Mchips/s Offset-QPSK

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

werner2000x schrieb:
> 802.15.4 belegt bei 868 MHz nur 300 kHz nach wikipedia (s. text unten):

Selbst wenn: es wäre eindeutig zu viel für das 250 kHz breite
Bandsegment (zumal benachbart ein Bandsegment für Alarmanlagen
liegt, das auf keinen Fall gestört werden darf).

Ich habe aber berechtigten Grund zu der Annahme, dass die bei
Wikipedia angegebenen 300 kHz Bandbreite reichlich optimistisch
geschätzt sind.  Der Standard selbst schreibt nichts über die
belegte Bandbreite, benennt aber den Kanal stets als "868,0 bis
868,6 MHz".

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Jörg Wunsch schrieb:
> Ich habe aber berechtigten Grund zu der Annahme, dass die bei
> Wikipedia angegebenen 300 kHz Bandbreite reichlich optimistisch
> geschätzt sind.

Um diese Zweifel mit einer Messung zu belegen: hier das emittierte
Spektrum bei einem zufällig gewählten Rahmeninhalt mit BPSK-20-
Modulation auf 868,3 MHz.  Es ist gut zu erkennen, dass es sich
um mehr als 500 kHz Bandbreite handelt.

von Werner (Gast)


Lesenswert?

Jörg Wunsch schrieb:
> Es ist gut zu erkennen, dass es sich um mehr als 500 kHz Bandbreite
> handelt.
Sicher? Eine Bandbreite von 300 kHz wären 1 1/2 div am -3dB Punkt. Davon 
ist das Signal IMHO nicht weit weg. Die Kanalbreite müßte natürlich 
schon größer sein, damit nicht zu viel Signal im Nachbarkanal landet.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Werner schrieb:

> Sicher? Eine Bandbreite von 300 kHz wären 1 1/2 div am -3dB Punkt.

Ist natürlich die Frage, mit welchem Abfall du die Bandbreite hier
definierst.  Die -3-dB-Bandbreite ist bei dieser Modulation reine
Augenauswischerei, die ist nur einige 10 kHz groß (die beiden Zipfel
in der Mitte).  Schon bei -20 dB bist du aber bei 400 kHz, und
erst da fällt es dann steil ab.

> Die Kanalbreite müßte natürlich
> schon größer sein, damit nicht zu viel Signal im Nachbarkanal landet.

Richtig, und darum ging's ja: der Bereich, in dem mit 500 mW gesendet
werden darf, ist nur 250 kHz breit.

Die Auslegung der ETSI ENs ist zuweilen etwas interpretierbar.  Wenn
man die EN 300220-1 so auslegt, dass der für 500 mW zugelassene Bereich
einen einzigen Kanal darstellt, dann wäre an den "Kanalgrenzen" (also
an den Grenzen des 250 kHz breiten Bereichs) eine maximale Sendeleistung
von 250 nW zulässig.  Bezogen auf eine Sendeleistung von 500 mW wären
das -63 dBc.

von Tino S. (Firma: A.N.Solutions GmbH) (pacman78)


Lesenswert?

Hallo Werner,

abgesehen davon das Jörg recht hat, ist der Kanal 0 bei 868.3MHz mit 
600kHz definiert, schau dir dazu mal die ERC-REC70 an. Die 300kHz aus 
Wikipedia kommen daher, daß im Basisband die Daten mit 20kHz anfallen 
und mit einem 15bit-Code gespreizt werden ... macht 300kHz.

Moduliere mal diese 300kHz auf einen Träger und schon hast du etwa 
300kHz Bandbreite links und 300kHz rechts vom Träger. Daß das gemessene 
Signal nicht ganz so groß ist, liegt daran, daß die Daumengleichung 
Basisband*2=HFbandbreite eigentlich nur bei den einfachen Modulationen 
(ungefiltert) gilt, BPSK ist eben was anderes (die Erklärung spar ich 
mir jetzt, sonst müßte ich was Maple-artiges rauskramen).

Und jetzt bin ich mal produktiv ;-)
Um das g3-Band (869MHz mit 500mW) zu nutzen, mußt du einen 
Schmalbandtransceiver nehmen (auch wenn das eher ein Atmel-zentriertes 
Forum ist, laß mich als Beispiel den CC1120 von TI nennen).

Und dann würde ich mich mal in folgende Richtung umschauen:
Die IEEE802.15.4-Standardisierungsgruppe hatte sich mal mit einem 
Standard beschäfftigt, der 15.4 im Schmalband erlaubt.
Hier der Link: http://ieee802.org/15/pub/TG4g.html

PS: du bist nicht der erste, den das interessiert, meine Lösungen sind 
aber leider kein Forum-Inhalt.

MfG,

Tino

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Tino Schurzmann schrieb:
> Moduliere mal diese 300kHz auf einen Träger und schon hast du etwa
> 300kHz Bandbreite links und 300kHz rechts vom Träger.

Magst du vielleicht mal den Wikipedia-Artikel korrigieren, Tino?
Mit diesen Dingen bist du sattelfester als ich. ;)

Die referenzieren auch noch maximal 250 kbit/s für 802.15.4-2006
auf 868 MHz, die gibt's aber nur mit dem ASK-PHY, für den es meines
Wissens auch 6 Jahre später keine Implementierung in irgendwelchem
Silizium gibt.  Insofern sollte man für 868 MHz als praktische
Obergrenze 100 kbit/s (OQPSK nach 802.15.4-2006) angeben.

von Tino S. (Firma: A.N.Solutions GmbH) (pacman78)


Lesenswert?

Jörg Wunsch schrieb:
> Magst du vielleicht mal den Wikipedia-Artikel korrigieren, Tino?
> Mit diesen Dingen bist du sattelfester als ich. ;)
Wikipedia ... hab ich noch nie gemacht (schäm).

Jörg Wunsch schrieb:
> Die referenzieren auch noch maximal 250 kbit/s für 802.15.4-2006
> auf 868 MHz
Wenn sich eben keiner darum kümmert ... hm ... ich sollte was tun.

Jörg Wunsch schrieb:
> , die gibt's aber nur mit dem ASK-PHY, für den es meines
> Wissens auch 6 Jahre später keine Implementierung in irgendwelchem
> Silizium gibt.
Fast.
Die HW-Implementierung im Silizium ist mit dem CC1120 seit Q3(?) letzten 
Jahres vorhanden und das Ding schnurt wie ein Kätzchen auf 869MHz mit 
dem CC1190. Die Kombi ist der Hit, wenn es auf Reichweite ankommt (auch 
in der Dresdner Heide Anfang Herbst bei dichter Belaubung).
An der Elbe war die Messung sinnlos. Die Strecke von der 
Waldschlösschenbrücke bis zum Blauen Wunder hat bei voller Leistung und 
9600baud nicht ausgereicht.

Einen Stack der 15.4 kann, gibt es aber noch nicht. Die Programmierung 
ist reines Register schubsen, mit den TI-Studio-Zeugs aber machbar.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Tino Schurzmann schrieb:
> Die HW-Implementierung im Silizium ist mit dem CC1120 seit Q3(?) letzten
> Jahres vorhanden und das Ding schnurt wie ein Kätzchen auf 869MHz mit
> dem CC1190.

Ist das der ASK/PSSS-PHY gemäß IEEE 802.15.4-2006, oder hast du
da eine schmalbandigere Modulation gezimmert, um mit dem
Frequenzbereich 869,400 - 869,650 MHz auskommen zu können?  So ganz
werde ich aus dem Datenblatt des CC1120 nicht schlau, ASK ist da
nur im Blockschaltbild erwähnt.  Vermutlich muss man sich die
Registerbeschreibung zusätzlich zum Datenblatt noch mit dazu ansehen.

von Tino S. (Firma: A.N.Solutions GmbH) (pacman78)


Lesenswert?

Zur direkten Frage:
Wir hatten 4FSK benutzt. Du kannst ja selber einschätzen, daß es zur 
2FSK nur "ein paar dB" sind. Ausreichend wenig, um Aussagen treffen zu 
können. Der Rest

Zur indirekten Frage:
http://developer.cisco.com/web/cegd/ieee-802.15.4g

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Tino Schurzmann schrieb:

> Zur indirekten Frage:
> http://developer.cisco.com/web/cegd/ieee-802.15.4g

15.4g kenne ich natürlich. ;-)  Die Frequenzzuweisungen haben was
Perverses ... aber das da ist eine schöne Übersicht.

Irgendwie erinnert 15.4g an die These: "Jedem seinen Standard!"

von werner2000x (Gast)


Lesenswert?

Der Transceiver Si4464 von Silicon Labs

https://www.silabs.com/products/wireless/EZRadioPRO/Pages/Si446x.aspx

verspricht auch +27 dBm (mit externen FET) bei 868 MHz und ist "IEEE 
802.15.4g compliant".

Bedeutet daß, das auch IPv6 darüber läuft ?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

werner2000x schrieb:
> ...und ist "IEEE
> 802.15.4g compliant".

Angesichts des Wildwuchses an verschiedenen Modulationsarten, der in
802.15.4g aufgenommen worden ist, kann man ja mittlerweile fast jeden
Transceiver, der mehr als nur OOK kann, als "802.15.4g compliant"
deklarieren.  Vermutlich könnte man dieses Etikett sogar an den RFM12
dranpappen. ;-)

> Bedeutet daß, das auch IPv6 darüber läuft ?

Ja — wenn du dir einen Stack dafür schreibst.

Nur, weil der Hersteller den IC als "802.15.4g compliant" bewirbt,
heißt das ja noch lange nicht, dass es auch tatsächlich entsprechende
Software dafür gäbe.

von werner2000x (Gast)


Lesenswert?

Das Demo Board Si8861-868-DK verwendet eine CPU C8051F960.
Einen 802.15.4 Stack habe ich bei Silicon Labs nicht gefunden.

Ist eigentlicht so ein System dann noch zulässig (mit 500 mW / 802.15.4 
/ IPv6) nach ETSI EN 300 220-1 ?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

werner2000x schrieb:

> Einen 802.15.4 Stack habe ich bei Silicon Labs nicht gefunden.

Ich weiß, dass Integration (die von Silabs später gekauft worden
sind) zumindest früher noch 802.15.4 gemacht hat.  Ich habe aber
keine Ahnung, was aus deren Stack geworden ist.

> Ist eigentlicht so ein System dann noch zulässig (mit 500 mW / 802.15.4
> / IPv6) nach ETSI EN 300 220-1 ?

Schau' doch in die EN 300220-1 rein. ;-)  Ja, sicher, wenn du das
mit den 250 kHz Kanalbandbreite auf die Reihe bekommst und dann
die anderen geforderten Grenzwerte einhälst, dann wäre es zulässig.

Ob das aber jetzt auch exakt auf einen 802.15.4g-Kanal abbildbar ist,
habe ich mir gerade nicht angesehen.

von Tino S. (Firma: A.N.Solutions GmbH) (pacman78)


Lesenswert?

werner2000x schrieb:
> Das Demo Board Si8861-868-DK verwendet eine CPU C8051F960.
> Einen 802.15.4 Stack habe ich bei Silicon Labs nicht gefunden.
Gibt es nicht für die EzRadios. Das höchste der Gefühle ist der EzMac.

802.15.4 gab es mal bei SiLabs vor vielen Jahren als Basis für einen 
Zigbee2006-Stack (Zukauf von Helicomm). Basierte auf einem C8051F121 und 
dem CC2420 (oder so ... eben dem ersten von Chipcon). Wurde zwar auf 
jede Messe mitgenommen (keiner konnte aber dazu was richtiges sagen) und 
Kits wurden verkauft (per Webshop), aber der Stack war für ein Produkt 
zu instabil. Ist schon abgekündigt, glaub ich (lohnt das nachschauen 
nicht).

> Ist eigentlicht so ein System dann noch zulässig (mit 500 mW / 802.15.4
> / IPv6) nach ETSI EN 300 220-1 ?
Was bedeutet "so ein System"?

Wie Jörg schon sagte, hängt das natürlich von den anderen HF-Parametern 
(duty-cycle, LBT, Anzahl der Kanäle) ab und unter anderem von der Art 
der Applikation:
- digitalisierte Audioübertragung-paketorientiert in der Schweiz ... nö
- allgemeine digital Informationen ... ja
- Streaming mit Kanalhopping ... ja
- Streaming auf nur einem Kanal ... nö


Deine Antwort mußt du dir selbst generieren, da du es beim CE-Test 
vertreten mußt. Abgesehen davon fehlen noch zu viele 
Produktinformationen.

Anfangen für einen ersten Überblick würde ich mit den folgenden 
Dokumenten:
- "ERC/REC 70-03" ab Seite 6
- "ETSI EN 300 220-1 V2.3.1 (2010-02)" ab Seite 21

Wenn du die durch hast, wirst du verstehen, daß die Antwort auf deine 
Frage sowohl "Ja" als auch "Nein" sein kann.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Jörg Wunsch schrieb:
> Ob das aber jetzt auch exakt auf einen 802.15.4g-Kanal abbildbar ist,
> habe ich mir gerade nicht angesehen.

Wäre es, ist der Kanal 32 (vorletzter Kanal) bei MR-FSK Mode #1,
das ist eine 2FSK mit 50 kbit/s.  Dessen Mittenfrequenz ist exakt
869,525 MHz und damit in der Mitte des für 500 mW zugelassenen Bereichs.

Aber: IEEE 802.15.4g fordert nur eine Filterung, die eine out-of-band
power von -25 dBc bei (bezogen auf die 50 kbit/s 2FSK) ±225 kHz und
-35 dBc bei ±450 kHz produziert.  Bereits die ±225 kHz sind jedoch
weit außerhalb der Grenzen des 250-kHz-Bereichs.  Damit man die
EN 300220-1 erfüllt, muss man also weit besser filtern, insbesondere
dann, wenn man mit 500 mW arbeiten will.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.