Nanostation als FF-Client in Dresden (Wie erlange ich Zugang zum Freifunk-Netz als Nutzer?)


#21

Die Nano Loco M2 hat einen Antennengewinn von 8dBi. 100mW (sind 20dBi) sind maximal erlaubt.
Also musst du 20-8=12dBi (15mW) einstellen. Du kannst sicherlich auch etwas höher gehen, da oft der Gewinn der antenne kleiner sein wird, als im Datenblatt angegeben.
Probiere aus, wie weit du damit eine Verbindung aufbauen kannst und vergleiche es mit einem normalen Router. die nano sollte auf jedenfall eine höhere Reichweite erreichen, da allein die Empfangsleistung höher ist und Störungen aus anderen Richtungen ausgeblendet werden.
Ich würde wohl aber nicht tiefer als 50mW gehen, Da die Senderichtung ebenfalls gerichtet ist, nimmt die abgestrahlte Leistung zu den anderen Richtungen sowieso stärker ab.


#22

Das stimmt nicht. Damit eine Verbindung aufgebaut werden kann, müssen sich die Geräte gegenseitig hören. Die Nanostation darf auch nicht stärker senden als jeder piep normale andere Router. Somit ist die Reichweite gegenüber Endgeräten exakt gleich und nur wenn auf beiden Seiten Richtfunkgeräte verwendet werden, z. B. für eine Funkbrücke, wirkt sich der Antennengewinn aus.

So jedenfalls mein laienhaftes Verständnis.


#23

Das die Nanostation nicht stärker senden darf, als andere Router habe ich ja gesagt. Allerdings spielt die Richtwirkung bei den Antennen eine erhebliche Rolle. Denn sonst würde es diese verschiedenen Arten von Antennen nicht geben.
Laut Gesetz ist die maximale Strahlungsleistung auf 100mW für einen Isotropen Strahler festgesetzt.
Das heisst, dass die Antenne eine Kugel ist und keinerlei Richtwirkung hat. Die Strahlungsleistung wird im Abstand von 1m um diese Kugelantenne in allen Richtungen gemessen.
Wenn jetzt ein Dipol (Stabantenne) verwendet wird, entsteht eine Richtwirkung. Es ist als würdest du dich auf einen Ball setzen und die Kugel zusammen drücken. Dabei veringert sich die Strahlung nach unten und oben, aber dafür erhöht sich die abgegebene Leistung am Äquator.
Da diese Strahlungsleistung nun höher ist, muss diese soweit verringert werden, damit die 100mW wieder in 1m Abstand zum Dipol erreicht wird.
Genauso verählt es sich bei Sektorantennen, wie bei der Nanostation.
Der Antennengewinn (dBi) ist diese Verstärkung, die eine Antenne an der maximalen Stelle besitzt.
Der Antennengewinn gilt aber auch für die Empfangsrichtung.

Ein Endgerät sieht die Nanostation dann genauso schwach, wie mit einem Punktstrahler oder einem Dipol, vorausgesetzt, dass diese die Leistung nicht überschreiten.
Empfangen können die Endgeräte meistens mehr Stationen (auch weiter entfernte) als sie beim Senden erreichen würden (wegen der 100mW Beschränkung).

Jetzt kommt der Vorteil der Sektorantennen, Dipole ins Spiel. Abhängig was man erreichen will, also ob man jede Richtung oder nur einzelne Richtungen abdenken will, nutzt man verschiedene Antennen mit verschiedenen Richtwirkungen.
Eine solche Antenne in der Nanostation ist für alle anderen Richtungen um einiges unempfindlicher als in der Hauptrichtung. Damit sinken die Störungen, die das eingentliche schwache Signal eines Smartphones überlagern, erheblich. So eine Antenne kann dann das Rauschen (Störungen und andere WIFI signale auf gleicher Frequenz) vom schwachen Signal des Smartphones noch unterscheiden.

Logischweise wird indirekt dadurch die Reichweite der Wifi Verbindung erhöht. Das schwache Sendesignal des Endgerätes kann also noch genutzt werden.


#24

Völlig korrekt. Die Nanostation hört den Client, sei es ein Laptop oder Smartphone, besser.

Das ist ein Trugschluss. Aus Endgerätesicht wird die abgehende Richtung (z. B. Smartphone -> Nanostation) gestärkt, nicht aber die eingehende (Nanostation -> Smartphone). Da das erstens die wichtigere ist und zweitens eine Verbindung nur so stark ist, wie das schwächste Glied, wird da nichts verbessert.

Eine Ausnahme wäre, wenn ein Smartphone eine sehr empfindliche Antenne hat, aber aus Energiespargründen nur mit 15-18 dBm senden würde. Dann hätte man tatsächlich einen Vorteil, glaube aber nicht, dass da an der Sendeleistung an sich gespart wird, das ist eher die Antennenqualität, die die Geräte WLAN-technisch so schwach macht.

A propo empfindliche Antenne: So einen Aufbau hätte man, wenn sich zwei Richtfunkgeräte unterhalten, also zwei Nanostations. Da bringen die gerichteten Antennen dann tatsächlich was, weil beide Seiten in der passenden Richtung besser hören. Dafür sind sie auch gemacht.

Ich habe aber keine Ahnung davon, meine Analyse beruht nur auf Logik, nicht auf Fachwissen.

Grüße
Matthias


#25

Für eine Verbindung gibt es keine wichtigere Richtung. Wenn du zwei Endgeräte hast (ein an jedem Ende der wifi verbindung) dann können diese unterschiedliche Antennen haben. Wichtiger ist aber auch die Sendeeinheit und Empfangseinheit. Hat A (gerät 1) einen starken sender aber einen eine schwache Empfangselektronik, kann die Gegenstelle B genau gedrehte eigenschaften haben. B könnte als schwach Senden dabei aber ein schwaches Signal von A doch noch auswerten.
Bei deiner Annahme, dass beide Geräte gleich stark senden müssten, würde es bei der gigantischen Vielfalt von Endgeräte unterschiedlcher Bauweise und Hersteller zu brauchbachen wifi verbindungen kommen.

Als beispiel habe ich mit meinem Samsung S3 eine Wifi-Verbindung mit 3Mbit/s up UND down zu einem TP-Link 841n mit 24dBi Richtfunkantenne von 4km stabil gehabt.
Dieses wäre nicht möglich gewesen, wenn die Richtfunkantenne nicht ersten Störungen ausblendet und das empfangsignal quasi wie eine Linse verstärkt.

Nach deiner Annahme würde es keinen Unteschied machen, ob eine Antenne gerichtet ist oder nur ein Punktstrahler ist, wenn du sagst, dass beide Endgeräte gleich stark senden müssten. Denn wenn du unabhängig von der Bauform der Antenne die Sendeleistung immer nur auf max 100mW in jede Richtung (1m Abstand gemessen) stellen musst, wären Bauformen nie entstanden. Dann hätte jeder Handymast nur noch ein dipol und keine Sektorantennen mehr, was extrem billig wäre. (auch mobilfunk hat leistungsbeschränkungen wie wifi)

Die Antennen im Smartphone sind zwar klein (daher fast ein Punktstrahler), aber diese haben nur wegen der Bauform keinen solchen Antennengewinn wie zB. ein Router mit Stabantennen. Diese geräte senden mit 100mW (strahlungsleistung, nicht was die Endstufe rausgibt), können aber trotzdem gut empfangen, weil die Emfangselektronik die Signal sehr gut aufbereiten kann.
Hier siehst du auch, dass unterschiedliche Bauweisen von Antennen unterschiedliche Reichweiten bringen. Das gleiche Smartphone an unterschiedlichen Routern (mit verschieden langen Antennen) erreicht unterschiedliche Reichweiten (sieh zusammen gedrückter Kugel).
Sonst würde jeder router nur noch interne winizge Antennen haben, wenn deine Theorie zutreffen würde.

Grüße zurück
Stephan


#26

Hallo Stephan,

höchst interessant, weil ich mich schon länger frage, ob gerichtete Geräte eigentlich einen Nutzen haben, wenn man sie zur Kommunikation mit Endgeräten verwendet.

Ich will dir nicht widersprechen, deine Aussage ergibt für mich nur leider keinen Sinn. Daher versuche ich das nochmal zu verstehen. Bitte verstehe es nicht, als ich habe recht, sondern als Analyse. :slight_smile: Also folgende Situation:

Also wir sind uns einig, dass auch gerichtete Geräte nur mit 100 mW senden dürfen - in jede Richtung. Daraus folgt, dass die Reichweite das Signals nicht besser sein kann, als bei Rundstrahlern.

Beispiel:

Picostation mit 100 mW Rundstrahler: Das Signal ist z. B. in 300 m noch empfangbar
Nanostation mit 100 mW gerichtet: Das Signal sollte ebenfalls in 300 m noch empfangbar sein, also unter gleichen Bedingungen, nicht kürzer und nicht weiter in der Richtung in die die Antenne zeigt (seitlich kann es Unterschiede geben).

Wie weit das Signal sichtbar ist hängt natürlich von der Empfangsqualität des Empfängers ab. Da gilt im Allgemeinen Smartphone < Laptop < normaler WLAN-Router < Richtfunkantenne entsprechend der Antennenqualität.

Und natürlich sind beide Funkrichtungen für eine Verbindung wichtig. Es gibt keine wichtigere, aber beide müssen separat betrachtet werden.

Nur weil A B hört, heißt das nicht, dass B A hören muss.

Aus obigem Beispiel folgt, dass unter korrekten Einstellungen keine 4 km Verbindung mit einem Smartphone möglich sein sollte, weil das Smartphone die Nano nicht hören können sollte. [Mal extrem glückliche Reflektionssituationen ausgenommen.]

Warum ging das trotzdem?
Annahme: Die Nanostation war falsch eingestellt und die Sendeleistung war zu hoch.

Was ändert sich nun?

Nanostation -> S3: Durch die höhere Sendeleistung brüllt die Nano lauter und das S3 kann sie noch hören. Diese Richtung funktioniert. Nanostations können mit bis zu einem Watt senden, wenn sie falsch eingestellt sind.

S3 -> Nanostation: Hier hat sich nichts verändert. Die Nanostation hat eine sehr empfindliche Antenne in Richtung des S3 und hört es wunderbar, auch wenn es nur schwach sendet.

Also eine zu hohe Sendeleistung, was unter Gluon/OpenWRT/LEDE standardmäßig leider der Fall ist, könnte dein Phänomen erklären. Im Rahmen der Vorschriften kann ich mir eine solche Verbindung über 4 km nicht vorstellen.

Anders sieht es bei zwei Nanos aus, die hören sich gegenseitig gut, auch wenn sie mit korrekt eingestellten 100 mW senden.

Warum setzen Mobilfunker auf Sektorantennen? Um die Anzahl der möglichen Geräte zu erhöhen. Wenn man die abschirmt, ergibt das schon Sinn. Aber nicht für ein Gerät, sondern es wirkt sich erst aus, wenn man viele Endgeräte hat. Da ergibt das durchaus Sinn. Aber die Verbindung zu einem Gerät wird nicht beeinflusst.

Viele Grüße
Matthias


#27

HI,

ich sehe es nicht als “recht haben”, mach dir keine sorgen deswegen.

die 4km strecke war mit einem tp-link 841, der maximal 18dBi kann. Heisst dass er 2dBi weniger hat als am Senderausgang erlaubt. mit der 24dBi antenne hat er natürlichicherweise mehr in eine Richtung gesendet. Die strahlungsleistung war dann wohl bei 42dBi, so das das S3 den Router gesehen hat.
Ich gebe dir recht, wenn ich die Leistung des tp-link 841 soweit reduziere, dass an der antenne nur noch 100mW (20dBi) strahlungsleistung abgeben wird, dass das S3 diesen router wohl nicht mehr in 4km gesehen hätte. hmm…

Das würde bedeuten, dass eine gerichtete antenne (bei reduzierter leistung) nur folgend Vorteile hätte:

  1. Bestrahlung nur des gewünschten Bereiches und damit reduzierung der störungen in ungenutzten richtungen. Das wäre bei Mobilfunk optimal, da ein nutzer nur in eine Zelle ist und das Antwortsignal nicht andere nutzer in anderen Sektoren beeinflusst.
  2. Das empfangene signal wird verbessert. Damit könnte man die Datenrate vom endgerät zum router erhöhen. nicht aber in der gegenrichtung.
  3. so eine antenne sieht schicker aus :wink:

wenn man allerdings nix an der vom sender abgegenen leistung ändert und somit die gesamte
leistung in eine richtung gibt, dann würden die entfernungen für senden und empfangen sich angleichen und die 4km nutzbar machen.

Wenn man jetzt einen freifunk “turm” aufbaut und die umgebung versorgen möchte, könnte man entweder ein diepol oder mehrere nanos / sektor-antennen nutzen. würde man hier auf die erlaubte leistung gehen, so bringen richtfunk strecken nur was wenn die gegenseite ebenfall gerichtet ist. für das endgerät würde es nur etwas besser werden, wenn dieses eine bessere antenne hat und somit das signal vom turm besser ausnutzt (wie im laptop).
das ist aber dann dem nutzer überlassen.
Somit wäre ein Turm mit sektorantennen (oder nanos) nur als “angebot” zu sehen. heisst
das ein einfaches endgerät mit winizger antenne ohne richtwirkung nur kurze entfernungen überbrücken kann. und ein laptop oder ein nutzer mit einer nano auf der eigenen seite, eben mehr davon hat. würde der Turm nur eine normale Stabantenne haben, würde der turm keine vorteile für bessere endgeräte bringen.

Brainstorming-Ende… :wink:

vg
stephan


#28

Ihr überschätzt die “Richtwirkung” einer NSM2loco.
Das Ding "richtet"etwa so gut wie eine Leuchtstoffröhren-Deckenlampe.
Will sagen: Bei einer Airgrid oder Litebeam: Voll Zustimmung, aber zumindest die 2,4GHz-Loco ist eigentlich nur ein Rundstrahler mit einem halbdurchlässigem Prellblech…


#29

Das ist genau das Szenario was ich beschrieben hatte unter der Annahme, dass die maximale Sendeleistung überschritten wird. Und das ist eine ordentliche Überschreitung.


#30

In einem Client-Szenario bringt es natürlich selten etwas, mit einem Megafon aufzutreten, wenn man nicht gleichzeitig ein Richtmicrofon hat.

Und selbst wenn man das beides hat: Wenn man nicht der Master ist (als Client im beschriebenen Szenario), dann ist man in der Hidden-Station-Falle wenn der Master auch noch 11s und/oder adhoc auf dem gleichen Radio macht.

Und -zum zweiten- selbst wenn das alles nicht zugrifft, also optimale Voraussetzungen, der Master macht nur AP auf dem Radio und alle anderen Clients sind schon “modern” (also wirklich kooperativ nach Etsi300-328):
Dann kommt man mit guten Hörfähigkeiten nie wirklich zum Senden, da die Airtime “zu” ist.
Warum? Weil man nämlich mit der guten Richtantenne nicht nur den AP hört, sondern eben auch alles im Raumwinkel dahinter. Und das überproportional, da die Entfernungsabschwächung deutlich geringer ist.
Und dann -siehe 300-328’s Rache- ist die Frequenz gefühlt ständig belegt, obwohl der blockierende Sender weit, weit hinter dem angepeilten AP sitzt.

Alles in allem also wirklich ein Szenario, bei dem man jeden Schritt einzeln evaluieren und -wenn es nicht so richtig performant läuft- irgendwann auch die Reissleine ziehen und besser einen dedizierten Link (aka verschlüsselter Point2Point) hinsetzen. Gebrauchte LitebeamM5 sind für Appel&Ei zu haben inzwischen.

Wollen wir diesen Thread nicht umbenennen und in die Technik zurückschieben?
Immerhin geht’s jetzt fast nur noch um die TX-Power-Settings der nanostation-Loco und Hidden-Station-Issues.