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Uebersicht - Wireless Lan Strahlungsleistung

Übersicht zur Wireless Lan Strahlungsleistung 

Auf freier Fläche erreicht die zulässige effektive Strahlungsleistung, kurz EIRP, von handelsüblichen 802.11-WLan-Endgeräten eine Reichweite zwischen 30 und 100 Metern.

Sofern die WLan-Endgeräte den Anschluss einer externen Antenne ermöglichen, können bei Sichtkontakt im Freien durch externe Rundstrahlantennen zwischen 100 und 300 Meter überbrückt werden, in geschlossenen Räumen sind im günstigsten Fall bis zu 90 Meter möglich. Dabei wird die Reichweite jedoch immer von den vorhandenen Hindernissen sowie der Art und der Form der Bebauung beeinflusst.

 

 

Außenwände aus Stein und Beton reduzieren die Reichweite deutlich, aber auch Leichtbauwände können je nach verwendetem Trägerbau und eingesetzter Unterfolie die Reichweite durch Dämpfung merklich mindern. Gleiches gilt für Metalle wie beispielsweise bei Brandschutzvorrichtungen oder metallbedampften Glastüren, denn Metalle werden nicht durchdrungen. Als Faustregel gilt, dass die Dämpfung umso stärker ausfällt, je größer die elektrische Leitfähigkeit des Materials ist.

Ebenfalls nachteilig auf WLan-Verbindungen wirken sich Bäume mit dichtem Laub aus. Gleichzeitig können Oberflächen jedoch auch als eine Art von Reflektoren wirken, wobei dann gilt, dass die Wirkung umso deutlicher ist, je größer die Fläche und je stärker ihre Leitfähigkeit ist. 

WLan nach dem IEEE 802.11h-Standard sendet im 5-GHz-Band. Dadurch stehen mit einer Bandbreite von 455 MHz ein größerer Frequenzbereich sowie 19 lizenzfrei nutzbare Frequenzen zur Verfügung, die sich nicht überlappen.

 

Im Normalbetrieb sind in diesem Standard:

·         innerhalb geschlossener Räume das Band 5,15-5,25 GHz für bis zu 200 mW EIRP

·         innerhalb geschlossener Räume das Band 5,25-5,35 GHz mit 200 mW EIRP

·         innerhalb geschlossener Räume sowie im Freien das Band 5,47-5,725 Ghz für bis zu 1000 mW EIRP freigegeben.

Voraussetzung für die Nutzung der beiden letzten Frequenzbereiche sind jedoch die Fähigkeiten DFS und TPC. DFS steht für Dynamic Frequency Selection und bedeutet übersetzt soviel wie Dynamisches Frequenzwahlverfahren, TPC steht für Transmission Power Control und meint die Steuerung der Übertragungssendeleistung. Diese beiden Fähigkeiten sind notwendig, um andere Dienste, die ebenfalls im 5-GHz-Band arbeiten, nicht zu stören.

Zu diesen Diensten gehören beispielsweise militärische Radarsysteme sowie der Satelliten- und Ortungsfunk. Antennen bündeln elektromagnetische Wellen und führen damit sowohl zu einem Sende- als auch zu einem Empfangsgewinn. Um die zulässigen Werte jedoch nicht zu überschreiten, ist in diesem Zusammenhang die effektive isotrope Strahlungsleistung, kurz EIRP, maßgeblich.

Bei der EIRP handelt es sich um die Sendeleistung, die ein Sender, der einen idealen Kugelstrahler als Antenne nutzt, benötigen würde, um eine identische Leistungsflussdichte zu erreichen. Wird die Strahlung in eine bestimmte Richtung gebündelt, ist für eine identische Leistungsflussdichte in der Hauptrichtung der Antenne eine deutlich kleinere Sendeleistung erforderlich. Als Antennengewinn wird das Verhältnis dieser Leistungen bezeichnet.

 

In Deutschland liegen die Grenzen für die effektive isotrope Strahlungsleistung bei WLan-Anlagen:

 ·         im 2,4-GHz-Band bei 100mW EIRP, was 20 dBm entspricht.

·         im 5,15-5,35-GHz-Band bei 200mW EIRP, was 23 dBm entspricht.

·         im 5,47-5,725-GHz-Band bei 1000mW EIRP, was 30 dBm entspricht.

 

Mittlerweile ist die behördliche Meldepflicht für Funkanlagen, die Grundstücke überschreiten, aufgehoben. Der Betreiber der Funkanlagen ist dafür verantwortlich, dass die vorgeschriebenen Grenzwerte durch seine Anlage nicht überschritten werden.

Ebenfalls keine Lizenz ist für selbstgebaute Antennen erforderlich. Die entsprechenden Bereiche wurden in diesem Zuge von der Bundesnetzagentur lizenzfrei gestellt. Das bedeutet letztlich, dass nur der Sendeweg reglementiert ist, jedoch nicht der Empfang. Daher ist es möglich, den Antennengewinn auf der Empfangsseite beliebig zu erhöhen, wenn die Sendeleistung zu gering ist. Voraussetzung sind dann allerdings voneinander getrennte Sende- und Empfangsantennen mit unterschiedlichem Antennengewinn.

 

 

Die Berechnung der EIRP bei einem Wlan-Gerät erfolgt nach dem folgenden Schema: 

Elektrische Sendeleistung in dBm
+ Leistung eines zusätzlichen Verstärkers in dB
- Dämpfung durch Kabel in dB pro Meter mal Länge
- Dämpfung durch Stecker und/oder einen Blitzschutzadapter in dB
+ Antennengewinn in dBi
------------------------------------------------------------------
EIRP in dBm 

Da handelübliche WLan-Geräte für das 2,4-GHz-Band Sendeleistungen zwischen 13 und 16 dBm haben, jedoch 20 dBm erlaubt sind, kann die Sendeleistung mithilfe einer Dipolantenne erhöht werden. Mit einer Dipolantenne ist ein Gewinn von 2 dBi möglich, so dass sich die Sendeleistung auf etwa 60mW erhöht. Die EIRP-Grenzen werden dadurch nicht überschritten.

Daneben ist es möglich, Richtantennen oder Rundstrahler, die die Wellen vertikal bündeln, einzusetzen. Abzüglich der Dämpfung durch die Kabel können dadurch Gewinne zwischen 5 und 10 dBi erreicht werden, wobei die Verstärkung des Funkfeldes in eine Richtung zulasten der anderen Richtungen geht. Mit einem Gewinn von beispielsweise 6 dB lässt sich so die Reichweite verdoppeln, allerdings gilt darauf zu achten, dass die zulässige EIRP nicht überschritten wird.

Daneben gibt es WLan-Geräte, die die sogenannten Antenna-Diversity-Modi beherrschen. Hierbei werden zwei Antennen abwechselnd zum Empfang und zum Senden verwendet und auf diese Weise die Fehler reduziert, die durch Interferenzen entstehen.

Der Wechsel erfolgt immer auf die Antenne, die die das stärkere Signal liefert, wobei die beiden Antennenanschlüsse auch getrennt voneinander zum Empfangen und zum Senden verwendet werden können. Vorteilhaft bei dieser Variante ist, dass für den Empfang eine Antenne genutzt werden kann, die die zulässige Strahlungsleistung überschreiten würde, wenn sie für das Senden verwendet werden würde.

 

Weiterführende Fachberichte, Dokumentationen und Tipps für Wireless Lan:

Die Strukturen von WLan-Netzwerken
Wie läßt sich die WLan-Reichweite erhöhen?
Übersicht zu den Frequenzen bei WLan
Übertragungsmodi bei WLan
Die 10 neuesten Wireless-Lan Produkte

 

Thema: WLan Strahlungsleistung

 

 
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