Große Reichweite für draußen (bis zu 100m)

[nierth]

Hallo,

unser Problem mag ein wenig speziell sein, aber wir sind unschlüssig was die beste Lösung ist: Und zwar benötigen wir für ein auf einem großen, abgesperrten Parkplatz autonom fahrendes Auto (Formula Student) einen Router (eigentlich nur DHCP Server) inkl. starker Antenne um Daten während der Fahrt mit einem Notebook im Netzwerk auslesen zu können. Im Detail reden wir über Distanzen von bis zu 100 Metern zwischen Fahrzeugrechner und Notebook, wobei Sicht zwischen Router und anderen WLAN Geräten i.d.R. gegeben ist.

Was ist nun die praktikabelste Technik um solch ein Netzwerk aufzubauen? Die bisherige Überlegungen umfassten

• Mesh-Netzwerk: Problematisch aufgrund der Stromversorgung für die ganzen Repeater
• Starker Router: Teuer und geht aufgrund der vielen Antennen vermutlich leicht kaputt
• Router mit externer Antenne (bis 1m Länge ist vermutlich ok): Aktuell die präferierte Lösung, allerdings haben wir keine Ahnung, wie sich diese im Vergleich zum starken Router bezüglich Datendurchsatz/Reichweite schlägt.

Irgendwelche Ideen welche Lösung bei vertretbarem Installationsaufwand die größte Reichweite und den größten Datendurchsatz auf Reichweite erzielt?

Gehen wir darüber richtig in der Annahme, dass wir die Übertragunsleistung weiter erhöhen können, wenn wir auch am Fahrzeug eine externe Antenne mit +6/+9 db anbringen?

Vielen Dank schonmal für die Antworten!

 

[pseudopseudonym]

Welche Anforderungen an die Datenübertragung habt ihr? Vielleicht braucht es gar kein WLAN und ihr könnt einfach was anderes nehmen. Oder ihr steckt LTE in das Auto und den Laptop.

 

[SpamBot]

Was spricht gegen die gängigen Funk Telemetrie Systeme aus dem Motorsport?

Reichen bei allen Events 100m? Ich bin lange raus aber manche Strecken sind ja doch etwas größer, man hat auch nicht immer freie Sicht. 100 Meter kommen mir da gerade sehr wenig vor.

 

[honky-tonk]

ehen wir darüber richtig in der Annahme, dass wir die Übertragunsleistung weiter erhöhen können, wenn wir auch am Fahrzeug eine externe Antenne mit +6/+9 db anbringen?

ja korrekt, offiziell müsst ihr aber aufpassen, dass ihr unter der in DE erlaubten sendeleistung bleibt, die antennen erhöhen die nämlich. evtl ist bei dem vorhaben eine richtantenne auch zielführender als ein rundstrahler. und 2,4ghz ist für entfernung besser als 5ghz

 

[KnolleJupp]

Bei WLAN hat man eine gesetzlich vorgeschriebene Maximal-Sendeleistung einzuhalten:
2,4GHz, 100mW Kanal 1-13 (In den USA sind hier bis zu 1W erlaubt.)
5GHz, 200mW Kanal 36-64, 1W Kanal 100-140, 25mW Kanal 149-165.

Mehr Antennen heißt nicht das da auch mehr Sendeleistung anliegt.
Es gibt sicher entsprechende Automotive Telemetry Systeme...

 

[4nanai]

Wie groß sind denn die Datensätze, die ausgetauscht werden müssen?

Wenn's nur ein paar Telemetriedaten sind, dann ließe sich beispielsweise ESP-NOW mit dedizierter Sende- und Empfangsstation (wir reden hier von 7€ pro Einheit) nutzen. ESP-NOW arbeitet im 2.4 GHz Bereich und Im Long Range Mode habt ihr da bis zu 1km Reichweite.


Keine Ahnung wie die Architektur im Fahrzeug bei euch aussieht, aber bei mir in der Drohne läuft das so:

UART <-> ESP-NOW    ------------   ESP-NOW <-> USB-JTAG
 (Remotestation)                       (Basisstation)

 

[nierth]

vielen Dank für die prompten Antworten. Im Konkreten geht es um Livestreams z.B. der Kameras (wenn auch in reduzierter Auflösung, z.B. 640x480 bei 10fps). Ist das Fahrzeug dann in der Boxengasse, werden die Logdaten übertragen (u.a. Kamera/Lidar, im Extremfall dutzende GB auf einmal)

Bezüglich existierenden Telemetriesystemen: Die sind vermutlich einfach zu teuer, bei einem Standardrouter inkl. zweier externe Antennen ist man bei 200€

 

[calippo]

640x480@10 FPS, da sollte ein (altes) Smartphone als Hotspot mit kleiner Datenkarte doch ausreichen.

Scheint ja nicht latenzkritisch zu sein bei diesen Framerates

 

[nierth]

@calippo ne, ist es nicht. Aber letztendlich wird es immer mehr als erwartet und z.B. 50 GB auf einmal rüberschaufeln wenn das Fahrzeug in der Nähe ist klappt dann damit doch nicht mehr.

Wäre toll, wenn ich zumindest ein Gefühl bekommen könnte ob ein simpler Router mit externer Antenne als Rundstrahler besser ist als die ganzen Spinnenrouter.

 

[SpamBot]

Interessant wäre noch was aktuell auf den Rennen los ist. 79 Teams, die ganze Elektronik von den Veranstaltern... Ich könnte mir vorstellen das hier bei Funk und WLAN einiges an Störungen rein kommt.

Ergänzung (Montag um 20:57)

50 GB auf einmal rüberschaufeln

Reichen nicht während des Rennens wenig Daten? Temperaturen, Leistung, Akku... Die ganzen riesigen log Daten zu Motoren und Fahrwerk usw. kann man ja später über ein Kabel ziehen?

 

[mchawk777]

Für solche Zwecke wurde doch extra 5G-Mobilfunk entwickelt. 🤔

Anyway: Wie andere bereits sagten: Bei WLAN musst Du aufpassen, dass Du innerhalb der zugelassenen Sendeleistung bleibst.
Da im Prinzip alle WLAN-Sender bereits mit Maximalleistung funken können, würde bestenfalls ein Flächenausbau mittels Repeater in Betracht kommen.
Diese ver-x-fachen aber auch die Auslastung der Funkkanäle - je nachdem wie viele Repeater im Einsatz sind und sich die Funkabedeckungen überschneiden (was sie ja müssen, sonst gibt es nix zum repeaten. 😉)

 

[SpamBot]

Übrigens: Genieß die Zeit, nimm viel mit und hab Spaß. Formula Studen war echt eine extrem gute Vorbereitung für das Arbeitsleben. Bei mir ist es jetzt schon 10 Jahre her. Bei der aktuellen wirtschaftlichen Lage geht bestimmt einiges.

 

[nierth]

es geht in diesem Fall nicht um die Rennen sondern ums regelmäßige Testen auf einem abgesperrten, leeren Parkplatz nahe der Hochschule. Viele Störsender sind dort außer ein paar Rechnern unterm Pavillon nicht zu erwarten. Aber erwartungsgemäß schraubt man auch nicht jedesmal das wasserdichte Gehäuse auf um an den Ethernetanschluss zu kommen, weshalb die Übertragung mittels WLAN so verlockend ist.

Aus diesem Grund haben wir die Idee mit der externen Antenne als Rundstrahler ins Auge gefasst. Wir wissen zwar nie genau ob das Auto jetzt links oder rechts von der Antenne steht, aber es es wird immer in derselben Ebene liegen (auf'm Parkplatz gibt es zum Glück keine Stockwerke), weshalb eine torusförmige Abstrahlcharakteristik für uns perfekt ist. Dasselbe mit dem Rechner im Auto, ein Rundstrahler senkrecht am Auto befestigt sollte hoffentlich reichen (war zumindest unsere Idee).

Das mit der Sendeleistung verstehe ich nicht ganz, wenn wir einen 0815-Router von der Stange hinhängen sollte die Sendeleistung doch innerhalb der gesetzlichen Vorgaben bleiben? Eine große passive Antenne erhöht ja nicht plötzlich auf magische Weise die absolute Sendeleistung. Oder übersehe ich etwas?

 

[SpamBot]

Also alleine beim testen ist doch fast jedes 0815 WLAN ausreichend. Man kann sich mit dem Empfänger/ Laptop in der Mitte des Parkplatzes aufstellen.

 

[xexex]

Eine große passive Antenne erhöht ja nicht plötzlich auf magische Weise die absolute Sendeleistung. Oder übersehe ich etwas?

Doch! Genau das! Es geht immer um die Abstrahlleistung und was macht eine Antenne wohl? Sie konzentriert die Energie in eine bestimmte Richtung.

https://circuitdesign.de/design_guide/gain-eirp-and-erp/

So schlimm wie es hier dargestellt wird ist es aber trotzdem nicht, denn während die Abstrahlleistung den gesetzlichen Anforderungen entsprechen muss, steigert die Antenne natürlich auch die Empfangsempfindlichkeit. Vereinfacht ausgedrückt, es funktioniert, du solltest nur die Sendeleistung im Access Point passend zur Antenne - Kabeldämpfung konfigurieren oder nimmst gleich ein Gerät mit integrierter Antenne.

https://techspecs.ui.com/unifi/wifi/u7-outdoor?s=eu

 

[rezzler]

Was ist nun die praktikabelste Technik um solch ein Netzwerk aufzubauen? Die bisherige Überlegungen umfassten

• Mesh-Netzwerk: Problematisch aufgrund der Stromversorgung für die ganzen Repeater

Bspw. die FritzRepeater 1200 kannst du mit etwas Übung am Lötkolben an USB-Powerbanks betreiben. Das reicht dann, je nach Powerbank, für nen halben Tag. Wenn du es in passende Plastegehäuse setzt sogar wetterfest, zumindest ausreichend für euren kurzen Einsatz.

Alternativ halt einen PoE-gespeisten Acess Point nehmen und dann 100m Netzwerkkabel ausrollen.

• Router mit externer Antenne (bis 1m Länge ist vermutlich ok): Aktuell die präferierte Lösung, allerdings haben wir keine Ahnung, wie sich diese im Vergleich zum starken Router bezüglich Datendurchsatz/Reichweite schlägt.

Bedenke das dein Fahrzeug dann ebenfalls eine derartige Antenne haben muss.

 

[nierth]

@xexex: Merci für den Hinweis, aber das ist dann nicht mehr die absolute Sendeleistung sondern die Abstrahlleistung in eine bestimmte Richtung. Wobei ich fälschlicher bei WLAN immer gedacht habe, dass nur die absolute Sendeleistung limitiert sein darf.

Ergänzung (Montag um 22:49)

Bspw. die FritzRepeater 1200 kannst du mit etwas Übung am Lötkolben an USB-Powerbanks betreiben. Das reicht dann, je nach Powerbank, für nen halben Tag. Wenn du es in passende Plastegehäuse setzt sogar wetterfest, zumindest ausreichend für euren kurzen Einsatz.

Alternativ halt einen PoE-gespeisten Acess Point nehmen und dann 100m Netzwerkkabel ausrollen.

Wurde bereits überlegt und als unpraktikabel erachtet - da fehlt die Disziplin die Powerbanks regelmäßig aufzuladen :/

Bedenke das dein Fahrzeug dann ebenfalls eine derartige Antenne haben muss

Kann das jemand bestätigen? Wir haben naiverweise gedacht, dass eine stationäre 1m Antenne am Router und irgendeine <30cm Antenne am Fahrzeug auch jeweils vorteilhaft sind.

 

[Hammelkoppter]

Kann das jemand bestätigen?

Es muss nicht die selbe Antenne sein, jedoch müssen sich AP und Client gegenseitig sehen können. Es reicht nicht, wenn der Client den AP zwar "hören" kann, jedoch keine Daten vom Client am AP ankommen aufgrund mangelnder Feldstärke.

Was das Thema EIRP angeht haben die Leute hier Recht. Ohne Sondergenehmigung kannst du nicht einfach raushauen was du willst. Die EIRP beinhaltet immer auch den Antenna Gain d.h. je höher dieser ist, desto weniger Sendeleistung darfst du am Router einstellen.

Wobei man aber sagen muss - wo kein Kläger da kein Richter. Wenn ihr das Ding auf einer Freifläche betreibt und niemanden damit stört (z.B. durch entsprechende Abstrahlcharakteristik der Antenne) und nicht zufällig ein Messfahrzeug der Bundesnetzagentur vorbei kommt sollte das klargehen

--> es bleibt jedoch immer noch verboten!

Alles in allem denke ich auch, dass in diesem
Fall eine 5G Lösung sinnvoller ist.

 

[norKoeri]

wenn wir einen 0815-Router von der Stange hinhängen

Die sind für Innen, siehe …