Forum: HF, Funk und Felder xbee pro Reichweite 40km?


von Marcel (Gast)


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Hallo zusammen,

ich bin gerade auf eine wichtige frage gekommen. ich will mir Temperatur 
daten per Funk übertragen lassen dabei bin ich auf folgende Seite 
gestoßen:
http://www.reichelt.de/Zigbee-XBEE/ZIGBEE-XP-868H/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=108360;GROUPID=5726;artnr=ZIGBEE+XP+868H

kann es sein, damit das Signal im Freiland 40km übertragen wird?

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Ja, mit der richtigen Antenne.

von Marcel (Gast)


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ok, und was wäre die richtige Antenne.
welche sollte ich kaufen? Ein Link wäre ganz hilfreich :-)

von Bernd (Gast)


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Joe G. schrieb:
> Ja, mit der richtigen Antenne.

Es gibt nicht "die richtige Antenne".

Aber es gibt die Frequenzzuteilungen der BNA, die die maximale EIRP 
begrenzen.

Wenn man bei gegebener Strahlungsleistung eine höhere Reichweite 
braucht, hilft eine Hochgewinnantenne auf der Empfängerseite.

von oszi40 (Gast)


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Bernd schrieb:
> Hochgewinnantenne auf der Empfängerseite.

Eine 36er Yagi hilft auch nur, wenn Du bereits mit 3 Elementen ein 
verrauschtes Signal empfangen konntest. Wo nix ist, hilft auch die 
teuerste Antenne nix. http://www.antennenbuch.de/inhalt.html

von Bernd (Gast)


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oszi40 schrieb:
> Wo nix ist, hilft auch die teuerste Antenne nix.
Falls auf der Strecke ein solider Hügel dazwischen steht, hast du 
natürlich Recht. Wie die Strecke aussieht, erfahren wir sicher noch.

Bei freier Sichtverbindung und anständiger Bodenfreiheit sind 315mW 
Sendeleistung aber schon mal eine Grundlage.

oszi40 schrieb:
> Eine 36er Yagi hilft auch nur, wenn Du bereits mit 3 Elementen ein
> verrauschtes Signal empfangen konntest.

Das kommt drauf an, wie rauschfrei das Signal sein muß, damit der 
Decoder etwas damit anfangen kann ;-)

Man könnte die Strecke mal mit RM modellieren, aber dafür bräuchte man 
zumindest den genauen Standort von Sender und Empfänger und ein paar 
Infos über Boden und Vegetation.

von Ben _. (burning_silicon)


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40km halte ich auch für schwer machbar. Außer Du steckst das Ding in 
eine Granate und schickst es durch den Lauf einer größeren 
Schiffskanone.

von Michael (Gast)


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40km gibt's sicher nur von netten hohen Sendemasten auf Bergen bei 
direkter Sichtverbindung ins Tal bei schönstem Wetter. Mal hier lesen: 
http://www.digieurope.de/de/products/wireless/point-multipoint/xbee-pro-868#specs

Indoor/Urban Range   Up to 1800 ft (550 m)
Outdoor/RF Line-of-Sight Range   Up to 25 miles (40 km) with dipole 
antenna
Up to 10 miles (16 km) with dipole antenna (13.7 dBm) - Italy only
Transmit Power   1 mW (0 dBm) to 315 mW (+25 dBm)
Receiver Sensitivity (1% PER)   -112 dBm

Regulatory Approvals
FCC (USA)   No
IC (Canada)   No
ETSI (Europe)   Yes (Italy 25 mW max)
C-TICK (Australia)   No
Telec (Japan)   No

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Bernd schrieb:
> Bei freier Sichtverbindung und anständiger Bodenfreiheit sind 315mW
> Sendeleistung aber schon mal eine Grundlage.

Ja, und mit einem dicken Hindernis dazwischen würden auch 5 W nicht
weiter helfen.

von Marcel (Gast)


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Hallo ich bin's nochmals :-)

eigentlich würden 5Km schon genügen, ich war nur erstaunt über die große 
Reichweite :-)
im Datenblatt habe ich leider nichts gefunden, welche Antenne diese 
Reichweite überbrücken kann.

welche würdet ihr mir empfehlen? und wenn ich mir so ein Ding kaufe, 
brauch ich dann das doppelt für Sender und Empfänger?

vielen Dank im voraus?

von маленький шумный зомби (Gast)


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Die abgestrahlte Leitungsdichte darf nicht hoeher werden. Daher darf man 
keine Richtantenne beim Sender haben. Dumm nur, dass die Kommunikation 
immer bidirektional ist. Daher laesst sich legal leider nichts machen. 
Wenn man aber hinreichend in der Pampa ist, und sich um nichts zu 
scheren braucht, dann beidseitig eine Richtantenne. Bei 860MHz geht eine 
Yagi gut. Hat auch noch vernuenftige Abmessungen. Wahrscheinlich gibt 
die nicht zu kaufen. Selbstbau sollte nicht zu schwierig sein.

von oh weh - die Technik ist sooo schwer (Gast)


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Marcel schrieb:
> im Datenblatt habe ich leider nichts gefunden, welche Antenne diese
> Reichweite überbrücken kann.

In den Datenblättern von Widerständen steht auch nicht, wieviel Spannung 
man anlegen darf. Es ist üblich, die Maximalleistung zu spezifizieren.
Da muß man dann ausrechnen, welche Spannung dann zulässig ist.

Bei HF-Modulen wird die Sendeleistung und die Empfindlichkeit 
spezifiziert.
Da muß man dann ausrechnen, welchen Antennengewinn man bei einer 
gegebenen Felddämpfung braucht.

Autohersteller spezifizieren auch nicht, wie oft man mit einer 
Tankfüllung zum Einkaufen fahren kann.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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маленький шумный зомби schrieb:
> Die abgestrahlte Leitungsdichte darf nicht hoeher werden.

Bist du bei den Werbefuzzis?  ;-)  Die benutzen auch immer den
Komparativ, ohne eine Vergleichsbasis anzugeben.

> Daher darf man
> keine Richtantenne beim Sender haben.

Stimmt so gar nicht.  Bereits die zugelassenen 500 mW sind eine
ERP-Angabe, siehe Vfg 40/2010.  Das heißt, sie beziehen sich auf
einen Dipol, und ein solcher besitzt gegenüber dem Isotropstrahler
bereits eine Richtcharakteristik, die ihm 2,15 dBi Gewinn
einbringt.  Außerdem haben die Module offenbar nur 315 mW HF-
Ausgangsleistung, die Sendeantenne darf also insgesamt maximal
4,1 dBi (oder 2 dBd) Gewinn haben.

> Dumm nur, dass die Kommunikation
> immer bidirektional ist. Daher laesst sich legal leider nichts machen.

Doch.  Erstens könnte man einen Umschalter benutzen, der fürs
Senden und Empfangen zwei verschiedene Antennen auswählt, außerdem
steht dem natürlich nichts im Weg, eine Antenne mit einem höheren
Gewinn bei gleichzeitiger Reduktion der Sendeleistung zu benutzen.
Dann hat man den höheren Gewinn zumindest noch im Empfangszweig.

von Michael (Gast)


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Jörg Wunsch schrieb:
> Außerdem haben die Module offenbar nur 315 mW HF-
> Ausgangsleistung, die Sendeantenne darf also insgesamt maximal
> 4,1 dBi (oder 2 dBd) Gewinn haben.

Als Sendeleistung des Moduls sind 25 dBm angegeben. Zusammen mit den 2.2 
dBi eines Dipols landet man bei 500 mW EIRP. Das passt doch alles, auch 
wenn die Werbefuzzies das im ersten Absatz etwas verkürzt dargestellt 
haben.

Spielraum für 4,1 dBi Antennengewinn auf der Sendeseite ist da nicht.

Die etwas unselige Angabe "-112 dBm or 500 mW EIRP" bei "Receiver 
Sensitivity" taucht in anderen Ausgaben des Datenblatt zum Glück nicht 
(mehr?) auf.
http://www.hy-line.de/fileadmin/hy-line/computer/embeddedic/maxstream/dokumente/xbeepro868.pdf

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Michael schrieb:
> landet man bei 500 mW EIRP

Zugelassen sind aber 500 mW ERP, also 2,1 dB mehr.

von i-Troll (Gast)


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Es gibt keine Senderichtung zum Umschalten, dieses Signal ist nicht 
verfuegbar. meines Wissens wird jede Nachricht quittiert,  und wenn 
dader Gewinn nicht da ist, ist nichts.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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i-Troll schrieb:
> Es gibt keine Senderichtung zum Umschalten, dieses Signal ist nicht
> verfuegbar.

Hätte ja eigentlich auch keinen Sinn.  Durch Reduktion der Sende-
leistung hat man den gleichen Effekt wie durch Umschalten der
Antennen und spart zusätzlich noch Energie.

von маленький шумный зомби (Gast)


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Mit einer Antenne mit hohem Gewinn ist man moeglicherweise auch mit 
kleinster Ausgangsleistung ueber dem zulaessigen Pegel...

Um die spezifizierten 1.5km auf 40km aufzublaehen, benoetigt man
30 mal mehr Leistung .. ne, die Leistung geht quadratisch zur Distanz. 
Das waeren dann tausend, macht 30dB. Oops.

Bei einer Yagi scheinen gemaess Wikipedia nur 15dB Gewinn drin zu sein. 
Nicht grad der Hammer. Mit einem Array steigt der Gewinn glaub nur mit 
der Wurzel der Anzahl Antennen. Und eine Parabol wird schnell mal 
klotzig.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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маленький шумный зомби schrieb:
> Mit einer Antenne mit hohem Gewinn ist man moeglicherweise auch mit
> kleinster Ausgangsleistung ueber dem zulaessigen Pegel...

Kleinste einstellbare Leistung scheint 0 dBm zu sein.  Man bräuchte
also eine Antenne mit mehr als 29 dBi Gewinn, um über die 500 mW
ERP zu kommen.  Ziemlicher Koloss. :-)

> Um die spezifizierten 1.5km

Wo siehst du "spezifizierte" 1,5 km?

Spezifiziert sind mit einem Dipol (!) 40 km Freifeldreichweite.
Genau darum geht's ja in dem Thread.

Die theoretische Reichweite nach der Friis-Formel liegt übrigens bei
300 km.  Insofern sind die 40 km für freie Sicht durchaus realistisch.

von маленький шумный зомби (Gast)


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Ist XBee Pro nicht mit 1.5km Reichweite angegeben ? Oder war das die 
Version mit einer anderen Frequenz ?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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маленький шумный зомби schrieb:
> Ist XBee Pro nicht mit 1.5km Reichweite angegeben

Was fragst du uns?  Du hast doch diese Zahl aus dem Ärmel gezaubert.

von маленький шумный зомби (Gast)


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Mein XBee Pro 2.4GHz hat 1.5km. Das 860MHz hat .. ah. Ok, es gibt eine 
EU version 25dBm mit 40km. Das war's dann ja.

von Arkan (Gast)


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Bernd schrieb:
> mit RM modellieren

Das zeigst mir mal!

von ♪Gesit (Gast)


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Aha 40km bei 2.4GHz? Auf einem 40m hohen Turm mit 18dBi Antenne?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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♪Gesit schrieb:
> Aha 40km bei 2.4GHz?

Auch das ist bei freier Sicht nicht das Thema:

http://www.dl0gth.de/index.php/reports/21-report-201210en

786 km auf 13 cm, nur um ein Beispiel zu nennen ...

Aber darum ging's ja hier gar nicht, ihr könntet mal aufhören, alles
durcheinander zu würfeln.  Es ging um XBeePro-868-Module, die mit
+25 dBm maximaler Ausgangsleistung auf 868 MHz aufwarten.

von ♪Geist (Gast)


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@ Jörg: die strahlen wohl die Ionosphäre an. Ansonsten ist nach 20-25km 
Flachland Schluss (wegen der Erdkrümung). Anders ist, man installiert 
die Antennen auf einem Mast. Wie auch immer, bin kein Funk-Geek kann 
mich auch täuschen. Die 315 mW sind schon eine ordentliche Leistung. 
Wenn man die Erdkrümmung weg lässt, sind vielleicht die 40km machbar.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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♪Geist schrieb:
> @ Jörg: die strahlen wohl die Ionosphäre an.

Nein, die Ionosphäre hilft einem normalerweise schon ab 30 MHz kaum
noch, in seltenen Fällen (Es-Ausbreitung) kann man sie bis etwa 200
MHz mal benutzen.

UHF und mehr geht ausschließlich über quasioptische Ausbreitung.

> Ansonsten ist nach 20-25km
> Flachland Schluss (wegen der Erdkrümung). Anders ist, man installiert
> die Antennen auf einem Mast.

Ja, klar.  Der Link oben verweist auf Contest-Ergebnisse, bei denen
die Teilnehmer natürlich auf einem Berg waren.

> Wenn man die Erdkrümmung weg lässt, sind vielleicht die 40km machbar.

Nicht weglassen, sondern durch entsprechenden Antennenstandort hoch
genug sein.  Ja, wenn sowohl Sender als auch Empfänger nur 1,5 m
über dem Boden sind, wird das gewiss nichts, auch nicht mit einer
noch so guten Antenne.

Für 40 km darf man schon einiges an Antennenhöhe investieren.  Hier:

http://www.meconet.de/de/service/hochfrequenz/erdkrmmung/index.html

gibt's ein Rechenbeispiel für 20 km.

von Christian B. (casandro)


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Hier wird immer ein wichtiger Punkt ignoriert. Die prinzipielle Grenze 
liegt quasi in der Energie pro Bit. Wenn man jetzt die effektive 
Datenrate verringert, gehen auch größere Abstände. So macht das 
beispielsweise GPS.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Christian Berger schrieb:
> Die prinzipielle Grenze
> liegt quasi in der Energie pro Bit.

Die wird aber hier noch lange nicht erreicht.  Das wären die oben
genannten theoretischen 300 km gemäß Friis-Formel.

Es hilft ja nichts, die Datenrate allein zu verringern; der Empfänger
muss den daraus möglichen Gewinn dann auch ausnutzen.  Da sind dir
bei einem fertigen Funkmodul komplett die Hände gebunden.

von bazo (Gast)


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Freiraumdämpfung = 32,5 + 20 log (f/MHz) + 20 * log (d/km)

Laut verlinktem Datenblatt für 1% Fehler -112dBm, Sendeleistung 315mW 
oder 24.9dBm, macht also ~137dB zulässige Streckendämpfung.

137 = 32,5 + 20 * log 868 + 20 * log (d/km).
Formt man das ganz um und löst man das nach d auf, kommt man für d auf 
193km theoretisches Limit.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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bazo schrieb:
> Formt man das ganz um und löst man das nach d auf, kommt man für d auf
> 193km theoretisches Limit.

Die 300 km hatte ich mir mit einem Freiraumformelrechner aus dem
Internet abschätzen lassen.*)  Ich denke, der Unterschied zwischen
unseren beiden Rechnungen ist, dass ich Dipole mit je 2 dBi als
Sende- und Empfangsantenne angenommen habe.  Auf dieser Basis
werden ja auch die 40 km im Datenblatt behauptet.

*) http://www.random-science-tools.com/electronics/friis.htm

von Bernd (Gast)


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oszi40 schrieb:
> http://www.antennenbuch.de/inhalt.html

Das Rothhammel Antennenbuch hat seine Stärken - wie der Titel schon sagt 
- im Bereich der Antennen. Zur Ausbreitung von Dezimeterwelle kann er 
leider wenig beitragen.
Die Abschätzung der Freiraumdämpfung kann einem erstmal nur sagen, ob 
man überhaupt eine Chance hat. Für die tatsächliche Signalausbreitung 
spielt die Topographie in der Fresnelzone(1) eine wesentliche Rolle. 
Dafür muss man sich aber die reale Lage der Übertragungsstrecke ansehen. 
Pauschalaussagen wie "Antenne so hoch wie möglich" stimmen leider nicht. 
Es kommt drauf an, wo es an der Fresnelzone kneift.
(1) http://de.wikipedia.org/wiki/Fresnelzone

Marcel schrieb:
> kann es sein, damit das Signal im Freiland 40km übertragen wird?

Marcel, damit man Modellrechnung ansetzen kann, müßtest du dich zur 
Übertragungsstrecke äußern - oder war der Thread eine rein akademische 
Frage und ist mit den Freiraumrechnungen beantwortet?

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