Wie kann WLAN mehrere Kilometer überwinden? Richtfunk Basics

Eine WLAN-Verbindung über mehrere Kilometer? Wie soll das möglich sein? Normale WLAN-Router oder Access-Points können Endgeräte in einer Entfernung von ca. 150 Metern noch mit einem brauchbaren Signal versorgen. Dazu sollte jedoch eine direkte ungehinderte Sichtverbindung bestehen. Wände, Luftfeuchtigkeit und benachbarte WLANs schränken Bandbreite und Reichweite deutlich ein. Damit eine Richtfunkverbindung über mehrere Kilometer aufgebaut werden kann, ist die direkte Sichtverbindung Voraussetzung. Auch über- und unterhalb der direkten Sichtachse darf es keine abschirmenden Objekte geben. Richtfunkantennen sind deshalb meist an Masten oder erhöhten Punkten von Gebäuden angebracht.

Das Geheimnis des Richtfunks liegt in der Antennentechnik. Antennen formen den Abstrahlungsbereich der elektromagnetischen Wellen und verteilen so die verfügbare Sendeleistung um. Eine ungerichtete Antenne oder Isotropstrahler gibt die Energie in alle Richtungen also kugelförmig ab. Herkömmliche Omnidirektionale Antennen, wie sie in den meisten WLAN-Routern verbaut sind, stauchen diese Kugel. So entsteht eine Art Donut. Es wird also weniger Energie nach oben und unten abgegeben, dafür wird eine größere Fläche in der Horizontale versorgt. Gerichtete Antennen, wie sie bei Richtfunkanordnungen verwendet werden, formen die elektromagnetische Energie noch stärker in eine spezifische Richtung. Allerdings darf die Energiemenge auch in Abstrahlrichtung die Leistung der kugelförmigen Referenzantenne nicht überschreiten. Doch wie kommt dann die hohe Reichweite zustande?

Das liegt daran, dass eine solche gerichtete Antenne in ihrer Senderichtung auch besonders gut empfangen kann. So können auch schwächste Signale noch in mehreren Kilometern Entfernung „gehört“ werden.
Ein weiterer Vorteil ist das deutlich geringere Hintergrundrauschen. Alle Störsignale, die aus anderen Richtungen auf die Antenne treffen werden praktisch nicht wahrgenommen. So entsteht ein besseres Verhältnis zwischen Nutzsignal und Hintergrundrauschen. Damit können selbst bei diesen großen Entfernungen komplexe Signalarten verwendet und Bandbreiten von mehreren 100Mbit/s erreicht werden.

Zusammengefasst heißt das: Durch paarweise gerichtete Antennen können Signale zielgenauer ausgesandt und ankommende Signale, auch wenn sie sehr schwach sind, noch gut empfangen werden. Dadurch, das Störquellen, die nicht in Empfangsrichtung liegen, ignoriert werden, verbessert sich das Signal-Rausch-Verhältnis und höhere Bandbreiten werden möglich. Gerichtete Antennen ermöglichen so den Aufbau von kabellosen Verbindungen über deutlich größere Entfernungen als herkömmliche Omnidirektionale Antennen.

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