Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Long-Range Funk Raspberry PI


von Funker (Gast)


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Hi Leute,
ich würde gern in einem Berg-Gebiet über eine Strecke von ca. 10km (fast 
Sicht) Daten von einem Raspberry PI auf einen anderen im kByte/MByte 
bereich (max. 1 MB/sek) schicken [und zurück]. Dabei stecht am einen 
Ende eine normale Steckdose, am anderen leider nur max. eine Powerbank 
zur Verfügung. Außerdem würde ich gerne eine "Netz" aus 10-20 solcher 
Stationen aufbauen, welche immer unterschiedlich weit vom "Haupt-" PI 
entfernt sind, diese sollen sich untereinander austauschen und ggf. (bei 
zu großer Entfernung zum Haupt-PI) das Signal an diesen weiter- und 
zurück-Leiten.

Was bräuchte ich dafür und wie gut/lange könnte das Funktionieren?

FG und Danke schon-mal im Voraus   :)

von Wolfgang (Gast)


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Funker schrieb:
> ... im kByte/MByte bereich (max. 1 MB/sek) schicken

Das wäre also eine Nettodatenrate von bis zu 10 MBd.

Kannst du Richtantennen für Linkstrecken aufstellen oder sind die 
abgesetzten Stationen mobil?

Und was heißt "fast Sicht"?
Je nach Frequenz kann einem ein Berg oder ein feuchter Wald ganz schön 
in die Suppe spucken. Es kommt drauf an, wie sauber die Fresnelzone der 
Strecke ist. Mit Radio Mobile von VE2DBE könnte man mal etwas 
modellieren.

von Pete K. (pete77)


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PiZero braucht etwa 0,7W (Quelle: Wikipedia). D.h. Deine Powerbank 
müsste für 10 Tage etwa 0,7*24*10=168Wh liefern können. LoRAN Modul noch 
nicht eingerechnet.

Bei LiPos mit ca. 2600mAh bei 3,6V bräuchtest Du etwa 168Wh / 2,6Ah*3,6V 
= 18 Stück. Das ist nur eine grobe Rechnung als Anhaltspunkt.

Wie groß ist "nur eine Powerbank"? Autobatterie?

Hier hat mal einer etwas mit 10km gemacht:
https://www.youtube.com/watch?v=yCLb2eItDyE

von Hannes J. (pnuebergang)


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Pete K. schrieb:
> LoRAN Modul noch
> nicht eingerechnet.

Du meinst wahrscheinlich LoRa, bzw. LoRaWAN, nicht LoRAN. Letzteres ist 
ein Funknavigationssystem.

LoRaWAN hilft ihm nicht, wenn er nicht seine Spezifikation ändert. 
LoRaWAN kann maximal 50 kbit/s, also um den Faktor 20 zu wenig.

Wenn man das ignoriert bliebt als nächste Frage, ob er an seinen 
Standorten auf ein vorhandenes öffentliches LoRaWAN-Netzwerk zugreifen 
kann, oder ob er so nebenbei ein eigenes aufbauen muss.

Dann müsste man klären wie gut die Ausbreitungsbedingungen real sind. 
Auf dem Papier kann LoRaWAN viel, unter idealen Bedingungen. In der 
Praxis gelten auch für LoRaWAN die physikalischen Gesetze.

> Wie groß ist "nur eine Powerbank"? Autobatterie?

Wahrscheinlich denkt er an so eine Handy-Powerbank.So eine richtig dicke 
mit vielleicht 20Ah. Die würde es keine zwei Tage machen.

Den Raspberry Pi kann er vergessen.

von Wolfgang (Gast)


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Hannes J. schrieb:
> LoRaWAN kann maximal 50 kbit/s, also um den Faktor 20 zu wenig.

Du meinst einen Faktor 200 zu wenig. Es ging um maximal ein Megabyte 
pro Sekunde, also rund 10 Megabit pro Sekunde - so könnte man die 
beschriebenen Anforderungen jedenfalls deuten.

Funker schrieb:
> ... im kByte/MByte bereich (max. 1 MB/sek)

von Hannes J. (pnuebergang)


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Wolfgang schrieb:
> Hannes J. schrieb:
>> LoRaWAN kann maximal 50 kbit/s, also um den Faktor 20 zu wenig.
>
> Du meinst einen Faktor 200 zu wenig. Es ging um maximal ein Megabyte
> pro Sekunde, also rund 10 Megabit pro Sekunde - so könnte man die
> beschriebenen Anforderungen jedenfalls deuten.

LoRaWAN macht man aber nicht als Mesh. Ich habe in meiner Antwort 
vergessen zu erwähnen dass die Mesh-Anforderung mit LoRaWAN auch nicht 
erfüllt wäre.

LoRaWAN macht man sternförmig. Das heißt, Stationen aggregieren nicht 
den Datenverkehr anderer Stationen, sondern übertragen nur ihren eigenen 
Datenverkehr zum Gateway. Kommerzielle Gateways können 10 Stationen und 
mehr gleichzeitig bedienen, aber eben nicht mit 1 MB/s pro Station, 
sondern maximal 50 kbit/s.

von nnn (Gast)


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LoraWAN ist komplett ungeeignet, wenn es um das Übertragen von 
Datenströmen geht,weil es Beschränkungen in der Nutzungsdauer von den 
ISM-Bändern gibt.
https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/limitations.html
Es ist nur geeignet, wenn hin und wieder mal ein Datenpaket gesendet 
werden soll, z.b. Sensornetzwerkoder oder Pumpe Ein/Aus.
Bist du dir sicher, dass du wirklich 1 MB/s braucht?
Wie bist du auf den Wert gekommen?
Wenn wirklich 1 MB/s, dann kommst du um WLAN oder UMTS / LTE nicht 
herum.
WLAN mit Richtantenne bringt aber auch schon viel.

Wenn du nur alle paar Minuten ein Messwert senden musst, bist mit The 
Things Network genau richtig.
Möglicherweise ist dein Gebiet sogar schon abgedeckt. Sonst musst dein 
"Haupt-PI" als Gateway für das Netzwerk betreiben, das würde anderen 
auch gleich zugute kommen.
Berge sind natürlich immer etwas problematisch.

von my2ct (Gast)


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nnn schrieb:
> Wenn wirklich 1 MB/s, dann kommst du um WLAN oder UMTS / LTE nicht
> herum.

Solche Datenraten gab es schon vor WLAN/UMTS/LTE. Warum soll das ohne 
diese Standards/Infrastruktur nicht möglich sein?
Und auf die ISM-Bänder ist man auch nicht unbedingt angewiesen - kommt 
auf die Anwendung an. Es gibt noch andere Frequenzen ;-)

von Hannes J. (pnuebergang)


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my2ct schrieb:
> Solche Datenraten gab es schon vor WLAN/UMTS/LTE. Warum soll das ohne
> diese Standards/Infrastruktur nicht möglich sein?
> Und auf die ISM-Bänder ist man auch nicht unbedingt angewiesen - kommt
> auf die Anwendung an. Es gibt noch andere Frequenzen ;-)

Weist du was an deinem Posting auffällt? Es zeichnet sich dadurch aus, 
dass du keine konkrete Technologie oder Frequenzen nennst.

von nnn (Gast)


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Entschudigung, dass ich nichts über die Technik und die Frequenzen 
geschrieben habe.
Die für LoraWAN geeigneten ISM-Bänder sind in Europa das 433 Mhz Band 
und das 868 Mhz Band. In diesen Bändern gibt es die Beschränkungen. 
LoraWAN fällt hier sowieso weg, weil hier ein Datenstrom gebraucht wird. 
Ich finde 50 kbit/s sowieso unsinn. Man könnte denken dass man 
kontinuierlich 50 kbit/s übertragen könnte. Das ist nicht so, siehe 
https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/limitations.html .

Im 2.4 GHz Band gibt es diese Beschränkung nicht, deshalb war mein 
Vorschlag WLAN zu nehmen, das in diesem Bereich arbeitet. Mit 
Richtantennen kann man bei optimalen Bedingunen mehrere Kilometer 
schaffen und die Technik ist sehr leicht verfügbar. Zur Not ist WLAN 
auch meshing fähig.
Sind die Nodes mobil z.b. an Fahrzeugen oder Tieren, fällt die Option 
WLAN natürlich weg und man muss mobiles Internet nehmen, also LTE oder 
sowas in der Richtung.

my2ct schrieb:
> Und auf die ISM-Bänder ist man auch nicht unbedingt angewiesen

Da fällt mir nur mobiles Internet ein. Vereinfacht gesagt: In nicht 
ISM/SRD-Bändern darf man auch nicht funken.

Das was hier überall im Forum gilt, gilt natürlich auch hier: Um dir 
richtig helfen zu können, musst du den Anwendungszweck beschreiben. 
Möchtest du Tiere Überwachen, Bilder von Kameras übertragen oder einfach 
nur Sensorwerte übertragen?

von my2ct (Gast)


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Hannes J. schrieb:
> Weist du was an deinem Posting auffällt? Es zeichnet sich dadurch aus,
> dass du keine konkrete Technologie oder Frequenzen nennst.

Konkret geeignete Frequenzbänder lassen sich nun mal nur angeben, wenn 
die (Funk-)Strecke bekannt ist. Die Art der Hindernisse entscheidet 
darüber, in welchem Frequenzbereich man vernünftigerweise arbeitet und 
die Frage, ob es sich um fest aufgebaute oder quasistationäre Stationen 
handelt, bei denen man Richtfunk-Links einsetzen kann, wurde auch noch 
nicht beantwortet.
Ansonsten weist die Bundesnetzagentur im Frequenznutzungsplan genug 
Frequenzen für feste oder mobile Funkdienste aus.
Bisher kam vom TO nur die Idee zur Nutzung einzelner Stationen als 
Relaisstation zur Weitervermittlung. Das würde die erforderliche 
Kanalkapazität weiter erhöhen, da schon bei einem Zwischenhüpfer jeder 
Datenstrom zwei mal im Kanal auftaucht, man es also bei 20 Stationen mit 
20 (Anzahl Stationen) * 2 (Anzahl Relais) * 2 (Hin- und Rückweg) * 
1MByte/s mit einer Kanalkapazität von 800 MBaud zu tun hat. Hier scheint 
mir noch etwas Informationsbedarf - sonst wird das aufwändig.

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