Richtfunk und Umweltverträglichkeit

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Richtfunk und Umweltverträglichkeit Anhang Richtfunk – was ist das? Wie schon aus der Namensgebung erkenntlich, werden im Richtfunk Nutzdaten gezielt zwischen zwei Stationen übertragen, normalerweise im Vollduplex-Modus. Die übertragenen Datenraten pro Träger gehen von 2 Mbit/s bis zu >155 Mbit/s. Während also die übertragbaren Datenraten niedriger liegen als bei Glasfaserstrecken, ist für den Aufbau einer Richtfunkstrecke lediglich die Installation der beiden Stationen notwendig, nichts jedoch auf der dazwischenliegenden Strecke. Die Standorte müssen jedoch so gewählt sein, dass eine freie Sichtverbindung ohne Hindernisse möglich ist. In langjährigen Statistiken der Netzbetreiber weisen Richtfunkstrecken eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit auf, während Kabel häufiger dem Risiko einer Beschädigung durch Erdarbeiten ausgesetzt sind. Seit Jahrzehnten wird Richtfunk eingesetzt, heute beginnen die für den Richtfunk genutzten Frequenz-bereiche bei etwa 3 GHz und gehen bis zu 38 GHz und darüber, liegen also höher als Frequenzbereiche für Rundfunk, Fernsehen oder Mobilfunk. Funkwellen oberhalb von 3 GHz haben besondere Eigenschaften: • mit höheren Frequenzen zunehmende Dämpfung durch Niederschläge, besonders durch Regen • mit höheren Frequenzen zunehmende Dämpfung durch Mauerwerk, Glas, Bäume,... • Möglichkeit der Bündelung der abgestrahlten Wellen durch vergleichsweise kleine Antennen Diese Punkte weisen auf den sinnvollen Gebrauch des Frequenzspektrums hin: mobile Anwendungen - auch innerhalb von Gebäuden - bevorzugt unterhalb von 3 GHz, und die darüber liegenden Frequenzen für stationäre Anwendungen. Natürlich bestehen auch im Richtfunk selbst weitere Unterteilungen, besonders in: Weitverkehr (Long-Haul) – dies sind die großen Anlagen, die vor allem auf Funktürmen installiert sind. Durch die niedrigere Regendämpfung im Frequenzbereich von 3 bis 13 GHz können Reichweiten bis zu 100 km erzielt werden. Bei diesen Entfernungen wirkt bereits die Erdkrümmung, deshalb sind hohe Standorte der Antennen notwendig. Weitverkehr-Richtfunk wird innerhalb von Fernmeldenetzen eingesetzt, also nicht direkt zum Endteilnehmer. Kurzstrecke (Short-Haul) wird im Zugangsbereich eingesetzt, also z.B. für die Anbindung von Mobilfunk-Basisstationen oder zwischen zwei Firmenstandorten. In Deutschland liegen die möglichen Frequenzen bis über 38 GHz, durch die höhere Regendämpfung betragen die Reichweiten einige Kilometer. Punkt zu Mehrpunkt (P MP) Systeme werden für noch kürzere Strecken im Teilnehmer-Anschlussbereich oder wiederum zur Anbindung von Mobilfunk-Basisstationen eingesetzt. In Deutschland sind mehrere Frequenzbereiche zwischen 3,5 GHz und 32 GHz vorgesehen für derartige Systeme, bei denen mehrere Teilnehmerstation mit einer gemeinsamen Basisstation verbunden sind. 7/221 09-FGB 101 004 Rev A 11.04.2008 © Ericsson GmbH 2008 EDD/FP Wolfgang Rümmer Public 6 (14)
Richtfunk und Umweltverträglichkeit Richtfunkkonzept Abbildung 1 zeigt das Übertragungsprinzip beim Richtfunk: MOD DE- MOD DE- MOD MOD Abbildung 1 Schematisches Modell der Übertragung Der digitale Nutzdatenstrom wird im Modulator auf einen Sendeträger aufmoduliert. Häufig geschieht dies in einem niedrigeren Frequenzbereich von einigen MHz, deshalb muss der modulierte Träger anschließend auf die eigentliche Sendefrequenz umgesetzt werden. Im anschließenden Sendeverstärker wird der Träger auf die erforderliche Sendeleistung PTx verstärkt und über die Antenne gebündelt in Richtung der Gegenstation abgestrahlt. Bei der Gegenstation bündelt die Antenne das schwache Empfangssignal auf den Antennenerreger, es wird verstärkt, in der Frequenz herabgesetzt und zu den ursprünglichen Nutzdaten demoduliert. In Gegenrichtung (Vollduplex) wird ein entsprechender Signalpfad aufgebaut. Wesentlich für unsere Betrachtung sind Sendeleistung, Antennencharakteristik, Strahlungsleistung und über allem die Frequenzökonomie: Frequenzökonomie Das Frequenzspektrum gehört zu den “nicht vermehrbaren” Gütern. Deshalb wird sowohl von der Regulierungsbehörde als auch von Betreibern und Herstellern der verantwortungsvollen Nutzung des Spektrums und den technischen Voraussetzungen dazu ein sehr hoher Stellenwert eingeräumt. Frequenzökonomie beinhaltet mehrere Aspekte: Die Modulationseffizienz gibt an, welche Trägerbandbreite für die zu übertragende Datenrate benötigt wird. Übliche Modulationsverfahren sind QPSK mit einer theoretischen Modulationseffizienz von 2 bit/s/Hz, 16QAM mit 4 bit/s/Hz, 64QAM mit 6 bit/s/Hz und 128 QAM mit 7 bit/s/Hz. Während also bei QPSK zur Übertragung eines Trägers mit einer Nutzdatenrate von 34 Mbit/s eine Bandbreite von 28 MHz benötigt wird, kann mittels 128QAM in der gleichen Bandbreite ein STM-1 Signal mit 155 Mbit/s übertragen werden. Durch zusätzliche Kodierung für Fehlerkorrektur ist die tatsächliche Modulationseffizienz geringer als die theoretisch mögliche, aller-dings wird dies durch eine bessere Robustheit gegen Störer mehr als wettgemacht. Grundsätzlich wird mit steigendem Modulationsgrad eine besseres Signal-zu-Rauschverhältnis benötigt, d.h. es wird eine höhere Empfangsleistung des Trägers benötigt. Um dies zu erreichen, werden eher größere Antennen eingesetzt als eine Erhöhung der Sendeleistung. 7/221 09-FGB 101 004 Rev A 11.04.2008 © Ericsson GmbH 2008 EDD/FP Wolfgang Rümmer Public 7 (14)
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