Herausforderungen in Funknetzwerken - WaveNet
Funkwellen breiten sich in alle Richtungen aus. Im Gegensatz zu Kabeln sind sie nicht an ein Übertragungsmedium (Kabel) gebunden. Daraus folgen einige funkspezifische Besonderheiten.
Drei maßgebliche Einflüsse entscheiden darüber, ob ein Funksignal erfolgreich übertragen wird:
- Signalstärke
- Signal-Rausch-Verhältnis
- Auslastung der Frequenz
Erklärungen der Einflüsse
Signalstärke | Signal-Rausch-Verhältnis | Auslastung der Frequenz |
|---|---|---|
Die Signalstärke ist die Amplitude der Funkwelle. Je stärker das Signal ist, desto eindeutiger kann der Empfänger die übertragenen Daten empfangen. Die Signalstärke nimmt mit zunehmender Entfernung oder durch ungünstige Übertragungsmedien ab. Je empfindlicher ein Empfänger ist (je besser die Antennen sind), desto weniger Signalstärke braucht er. | Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR=Signal-to-Noise Ratio) gibt an, wie stark das Rauschen im Vergleich zum Nutzsignal ist.. Funkwellen "enden" nicht. Theoretisch ist die Reichweite unbegrenzt, praktisch nimmt nur die Signalstärke ab. Funkwellen dringen also in andere Funknetzwerke ein und ergeben dort kein Nutzsignal mehr, sondern (störendes) Rauschen. Wenn das Rauschen zu stark ist (das Signal-Rausch-Verhältnis also sehr schlecht ist), dann kann der Empfänger das Nutzsignal nicht mehr vom Rauschen unterscheiden. | Die Auslastung der Frequenz ist das Verhältnis aus freier Sendezeit zu belegter Sendezeit. Ein Empfänger kann immer nur ein Funksignal gleichzeitig empfangen. WaveNet-Geräte funktionieren nach dem "Listen-before-talk"-Prinzip. Kein WaveNet-Gerät sendet, wenn es feststellt, dass auf dem verwendeten Frequenzband bereits ein Funksignal übertragen wird. Daraus entstehen Wartezeiten, bis das Frequenzband wieder frei wird. Je länger diese Wartezeiten sind, desto länger dauert es, bis ein Gerät senden kann → Die Übertragungsgeschwindigkeit nimmt ab. |
Verständnisbeispiele aus dem Alltag
Signalstärke | Signal-Rausch-Verhältnis | Auslastung der Frequenz |
|---|---|---|
Zwei Menschen sprechen miteinander (Sprache als Signal). Ein Mensch spricht lauter (Signalstärke nimmt zu). Wenn sich zwischen den Menschen eine Wand befindet (ungünstiges Übertragungsmedium), dann wird die Sprache leiser (Signal nimmt ab). Wenn ein Mensch sich nicht zum Sprecher hindreht (Antennen ungünstig ausrichtet), dann wird die Sprache leiser wahrgenommen (Signal nimmt ab). Gut hörende Menschen (empfindliche Empfänger) können auch leise Gespräche (wenig Signalstärke) verstehen. | Zwei Menschen sprechen miteinander (Sprache als Signal). Neben den Menschen befindet sich eine vielbefahrene Straße, die Geräusche verursacht (Rauschen). Je näher die Menschen an die Straße kommen, desto lauter werden die Geräusche im Verhältnis zur Sprache (Signal-Rausch-Verhältnis nimmt ab). Wenn die Menschen zu nah an der Straße stehen, dann verstehen sie sich nicht mehr. Die Menschen können sich entweder von der Straße entfernen (Rauschen nimmt ab) oder lauter sprechen (Signal nimmt zu), um das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern. Dabei ist es irrelevant, ob ein Mensch besser hört (Empfindlichkeit höher ist), weil mit der Sprache (Signal) auch die Straße (Rauschen) lauter gehört wird. | Viele Menschen wollen gleichzeitig sprechen (Sprache als Signal). Wenn ein Mensch spricht (Frequenzband ausgelastet), dann kann kein weiterer Mensch sprechen (Wartezeit), sonst wird kein Mensch verstanden. Die Menschen müssen warten, bis sich eine Gesprächspause ergibt ("Listen-before-talk") und können dann sprechen (Funksignalübertragung beginnen). Je mehr Menschen sich in einem Raum befinden, desto länger müssen sie auf eine Gesprächspause warten (Auslastung der Frequenz steigt). Die Menschen können sich entweder räumlich verteilen (um nicht zu hören, wenn andere Menschen gleichzeitig sprechen) oder sich kurz fassen (um die Wartezeiten zu verkürzen), damit mehr Menschen im selben Zeitraum sprechen können (Auslastung der Frequenz verringern). |
Mögliche Ursachen für verschlechterte Umgebungsbedingungen im WaveNet
(Liste ohne Anspruch auf Vollständigkeit)
Signalstärke | Signal-Rausch-Verhältnis | Auslastung der Frequenz |
|---|---|---|
|
|
|