Long-Term-Evolution & Short-Range-Devices
Wie der große neue die kleinen Funkbrüder im 868-MHz-Band ärgert
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Störung vermeiden – aber wie?
Im Folgenden soll der Frage nachgegangen werden: Wie weit muss ein SRD-Empfänger vom LTE-Endgerät weg stehen, um nicht mehr gestört zu werden? Anhand der Messergebnisse beziehungsweise der normativen Grenzwerte der Störaussendung bei LTE kann für jedes bekannte Funksystem im 868-MHz-Band nach der Friis’schen Formel zur Freiraumausbreitung in erster Näherung abgeschätzt werden, ab welchem Sicherheitsabstand keine Störungen mehr zu erwarten sind, weil die Störleis-tung unter das ohnehin vorhandene Rauschniveau sinkt. Je nach konkret verwendeter Systemarchitektur liegt der sichere Abstand zwischen 15 und 30 m. In der Praxis wird es aber möglich sein, mit deutlich geringeren Sicherheitsabständen zu arbeiten, da
- der Abstand zwischen Störer und Empfänger quadratisch in die Berechnung des notwendigen Sicherheitsabstandes eingeht und damit bereits nach wenigen Metern praktisch kaum noch Störkomponenten vorhanden sind.
- kurzzeitige Störungen durch die meisten Funkprotokolle im SRD-Bereich ausgeglichen werden können.
- die LTE-Anbieter ihre Upload-Geschwindigkeit begrenzen und Uploads aus wirtschaftlichen Erwägungen drosseln.
- Geräte im SRD-Bereich nur selten an der Grenze ihrer Funkreichweite arbeiten.
Ein Maß für die Reichweite (und indirekt auch für die Qualität) einer Funkverbindung heißt Linkbudget. Befinden sich bei gegebener Sendeleistung, Empfangsempfindlichkeit und bei gegebenen Antennen Sender und Empfänger in geringerem Abstand als die Grenzreichweite beieinander, entsteht eine Sicherheitsreserve (Link-Budget-Reserve), welche zur Übertragungssicherheit beiträgt. Eine Störeinstrahlung reduziert diese Reserve möglicherweise sogar soweit, dass nur noch kürzere Reichweiten erzielbar sind. Die Störeinstrahlung beziehungsweise die Anhebung des Störrauschens kostet also Budget-Reserve.
Abbildung 5 illustriert diesen Zusammenhang. Die Leistungsdichte an einem Empfänger fällt vom Maximum am Koordinatenursprung, wo der Sender steht, quadratisch und fällt am Punkt G2 unter den Rauschpegel, der von der Empfängerempfindlichkeit und anderen Störungen definiert wird. Dieser Punkt ist die maximale Reichweite des Funksystems. Empfänger in den Punkten R1 und R2 können das Signal sicher empfangen. Hebt ein LTE-Störer diesen Rauschpegel an, sinkt die Reichweite auf den Punkt G1. Die Funkverbindung zum Empfänger am Punkt R2 ist nunmehr gestört, die Verbindung zum Empfänger am Punkt R1 ist weiterhin möglich, da hier eine hohe Link-Budget-Reserve vorhanden war. Die Höhe des Störeintrages hängt vom Abstand des LTE-Störers zum betrachteten Empfänger ab. Verschiedene Anwendungen arbeiten mit unterschiedlichen Linkbudgets je nach notwendigen Funkreichweiten und geforderter Sicherheit der Übertragung.
Zählerauslesung: Es wird selten gesendet. Ist ein Empfang gestört, werden die Werte in der Regel am nächsten Tag/in der nächsten Woche erneut gesendet. Bei Drive-by-/Walk-by-Szenarien, wo ein Ableser manuell aus der Ferne einen Zähler ausliest, kann ein erneuter Ausleseversuch notwendig werden.
Hausautomation: Im Bereich Lichtsteuerung ist ein gelegentlicher Ausfall der Funkverbindung akzeptabel. Der entsprechende Schalter wird dann einfach nochmals gedrückt. Viele Funkprotokolle in diesem Bereich arbeiten bidirektional mit aktiver Rückbestätigung und können so bei Störung einen erneuten Sendeversuch starten.
Sicherheitstechnik: Empfänger für Rauchmelder etc. sind sehr kritisch, wenn sich LTE-Geräte in direkter Nähe befinden. Durch hohe notwendige Reichweiten, verbunden mit hoher Anforderung an die Sicherheit der Übertragung, existiert nur eine kleine Link-Budget-Reserve. Ein höherer Sicherheitsabstand zu LTE-Technik wird notwendig sein.
Umweltmesstechnik: Es sind hohe Reichweiten erforderlich, wodurch empfindliche Empfänger verwendet werden. Durch hohe Anforderungen an die Sicherheit und Verfügbarkeit der Funkverbindung existiert nur eine kleine Link-Budget-Reserve. Ein höherer Sicherheitsabstand zu LTE-Geräten wird notwendig sein.
Industrieller Datenfunk: Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit können sehr hoch sein, so dass LTE hier als relevanter Störer betrachtet werden muss.
Gateways: Geräte, die Transceiver mit mehreren Funkfrequenzen enthalten, bedürfen besonderer Betrachtung. Gerade bei Smart-Home-Gateways kann es möglich sein, dass neben dem dort üblichen 868-MHz-Transceiver ein LTE-Modul als Zugang ins Internet existiert. Aufgrund der geringen Abstände der beiden Funkkomponenten in einem Gehäuse ist das Störpotenzial besonders groß.
- Wie der große neue die kleinen Funkbrüder im 868-MHz-Band ärgert
- Wie stark funkt LTE ins 868-MHz-Band?
- Störung vermeiden – aber wie?
- Anforderungen an Funktechnik im 868-MHz-Bereich
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