Richtfunk

Richtfunk – mehr als nur die günstige Alternative zum Kabel

Durch die Nutzung von digitalen Richtfunksystems kann sehr schnell eine Datenverbindung zwischen zwei und mehr Standorten realisieren werden.
Mit modernen Systemen sind Datenraten beginnend von 100 Mbps bis zu mehrfach 10.000 Mbps (das X-fache von 10G) Vollduplex mit sehr hoher Zuverlässigkeit möglich, unabhängig von Ethernetpaket-Grössen (von 64k bis Jumbo Frames).

In den letzten 15 Jahren wurde die Richtfunktechnologie durch die Hersteller immer weiter entwickelt um neben höherer Übertragungsbandbreiten auch die deutlich verbesserte wetterbedingte Verfügbarkeit und elektronische Stabilität zu erreichen. Auch der grüne Gedanke hat sich bei den Marktführern durchgesetzt um die OPEX-Kosten (Operative-/Betriebskosten) zu reduzieren.

Funktionen wie die adaptive Sendeleistungsregelung (ATPC) und die dynamische Modulationsumschaltung (ACM oder AMR) verhindern, das die Anlagen bei schlechten Wetterverhältnissen die Verbindung verlieren. Im schlechtesten Fall reduziert sich die Übertragungsbandbreite der Anlage für die Dauer des Starkregens, doch die wichtigsten Dienste wie Telefonie und andere Echtzeitanwendungen können ohne Unterbrechnung weiterarbeiten.

Durch die Verwendung von neue Fehlerkorrekturenverfahren mit neuen mathematischen Lösungsansätzen ( alt RS = Reed Solomon / neu LDPC =  Low Density Parity Check) konnte elektromagnetisches Rauschen und diverse physikalische Störeinflüsse durch andere Sendetechniken gefiltert werden. Als Resultat dieser Massnahme können nun die Modulationensraten und somit die Nettoübertragungsraten erhöht werden. 2048 QAM und 4096 QAM sind bei guten Anlagen in den klassischen Frequenzbereichen (von 4 GHz bis 58 GHz) und sehr grossen Kanalraster ( 56 oder 112MHz ) Standard und dienen als ein guter Indikator das bereits moderne Halbleitertechnik eingesetzt wird.

Auch in der Halbleitertechnik wurde Vieles weiterentwickelt. Klassische Silizium basierendene Leistungselektronik ist ersetzt worden durch Galium-Arsenit (GaAs) und in den neuesten Systemen auch Galium-Nitrit (GaN), wodurch die Verlustleistungen der Halbleiter um 7%, und der Stromverbrauch um 10% gesenkt wurden, aber gleichzeitig die Sendeleistung erhöht werden konnte.  Durch diese Umstellung ist auch möglich, eine kompaktere Bauform der Elektronik zu erreichen und die Ressourcen zu schonen und in vielen Fällen auch kleinere Parabolantennen zu verwenden.

In puncto Zuverlässigkeit stehen Richtfunksysteme einer kabelbasierten Verbindung in nichts nach, denn eine Beschädigung der elektromagnetischen Funkwelle als Übertragungsmediums, zum Beispiel durch Baufahrzeuge oder Unfälle/Sabotage, kann gänzlich ausgeschlossen werden.

Anwendungsbeispiele für den Einsatz von Richtfunksystemen gibt es zahlreich:

  • Etwa 90 % aller Verbindungen in Handynetzen weltweit arbeiten seit Jahrzehnten zuverlässig mit Richtfunk.
  • Die meisten europäischen BOS / TETRA Dienstnetze verwenden zur Anbindung ihrer Basisstationen um die Kommunikation hochredundant gewährleisten zu können.
  • Kritische und hochverfügbare Anbindungen zwischen Gebäuden mit Richtfunk als Backup um einen Ausfall der Kommunikation zu verhindern
  • Krankenhäuser verwenden Richtfunk, als hochverfügbares und leistungsstarkes Übertragungsmedium um zum Beispiel Patientenakten und Röntgenbilder zu übermitteln.
  • Als primäres Übertragungsmedium, den nicht überall existiert eine ausreichend ausgebaute Glasfaserinfrastruktur.
  • Als zweites unabhängiges Medium für die Anbindung zum Internet, den im Zeitalter von Cloud- und Storage-Diensten (intern und extern gehostet) und VoIP-Telefonie ist ein Ausfall der Internetanbindung einem Produktionsausfall gleich zu setzen.

 

Richtfunk ermöglicht Ihnen die fehlerfreie Übertragung von unterschiedlichsten Daten und Protokollen. Daten, Sprache und Video sowie serielle Schnittstellen und PDH/SDH-Übertragungen sind problemlos auch kombiniert in Echtzeit möglich.

Das alles sind gute Gründe um Richtfunksysteme einzusetzen, denn auch der Preis stimmt in jedem Fall. Die Anschaffung einer 100 Mbps Richtfunkverbindung  rechnet sich im Vergleich zu einer 100 Mbps Standleitung in der Regel innerhalb eines Jahres. Doch in den meisten Fällen wird Richtfunk mit einer höheren Datenrate als 100 Mbps gebaut, weshalb sich der Vergleich mit einem Kabelbetreiber in einem noch viel kürzeren Zeitraum rechnet. Der ROI (Return on Investment) wird im Vergleich zu einer neuen Glasfaserverbindung oft schon innerhalb von 1,5 Jahren erreicht.

Generell kann Richtfunk überall und mit jeder Datenrate gebaut und betrieben werden, sofern eine Sichtverbindung vorhanden ist. Sehen Sie die Gegenstelle, ist es immer möglich, eine Verbindung zu realisieren. Bei grösseren Entfernungen oder unklaren Verhältnissen sollte stets eine professionelle Machbarkeitsstudie in Auftrag gegeben werden, um die genauen Funkfeldbedingungen zu analysieren und eine garantiere Aussage zu erhalten.

Sollte keine direkte Verbindung möglich sein, können Umlenkpunkte als Relaisstation dienen und so über einen Umweg eine zuverlässige Verbindung realisiert werden.

hefraTEC bietet Ihnen das Wissen aus fast vielen Jahren Richtfunkbau und Planung, selbst unter schwierigsten Bedingungen auf der ganzen Welt. Wir haben mehrere Technologieeinführungen begleitet und betreut. Bei der Errichtung der ersten adaptiven Modulations-Richtfunksysteme in Deutschland waren unsere Techniker die treibende Kraft. Auch bei der regulatorischen Einführung von ACM / AMR und ATPC in Deutschland und der Schweiz haben wir fachlich einen der grössten Richtfunkhersteller seiner Zeit bei der Kommunikation mit den  Regulierungsbehörden unterstützt und vertreten.

Wir verwenden neben professionellen Berechnungsprogrammen die aktuellsten zur Verfügung stehenden topografische Karten, um Ihnen die Gewissheit zu geben, dass das für Sie geplante Richtfunksystem auch hält was wir versprechen.

Die wichtigsten Vorteile von Richtfunk auf einen Blick:

  • deutlich günstiger als teure Standleitungen
  • schnelle Inbetriebnahme
  • hoher Investitionsschutz
  • kurzer Return on Investment
  • Bandbreite pro Transmitter von 10.000 Mbit/s  (x-fach erweiterbar)
  • Reichweite bis zu 145 km (bei Sichtverbindung)
  • Höchste Verfügbarkeit  von 99,995 % pro Jahr und besser möglich
  • Bandbreitenupgrade per Software-Lizenzkey möglich
  • Überwindung von Entfernungen ohne fremde Dienstleister (Eigenverwaltung)
  • Schneller Netzausbau durch sehr kurze Realisierungszeit
  • Hochverfügbarkeit von Netzwerken als zusätzliche Verbindung
  • Hohe Daten- und Abhörsicherheit
  • Echte Vollduplex Übertragung ohne Delay und mit garantierten Bandbreiten
  • Garantierte Verfügbarkeiten durch beurkundete Frequenzzuweisung
  • Schnelle Reparatur von Systemen im Schadensfall
  • Sehr geringer Wartungsaufwand
  • Hohe Produktqualität (Carrier-Class, Einsatz bei Handynetzbetreibern und Rechenzentren)

 

Gravierende Unterschiede bei Funksystemen

Die Verwendnung des Begriffes Richtfunk ist rechtlich nicht geschützt und bei Übertragungssystemen welche auf Funk basieren, gibt es graviernde Unterschiede in Zuverlässigkeit und Performance, welche durch die bewusste eingesetzte Produktwortwahl der unterschiedlichen Anbieter gerne verschleiert wird. Der Begriff Richtfunk deutet in der Regel auf professionelle und lizenzpflichte (Frequnezzuteilung der jeweiligen Regulierungsbehörde) hin, welche eine hohe Performance gewährleistet.
Ein digitales Richtfunksystem ist in keinster Weise technologisch zu vergleichen mit einer WLAN- oder WiFi-Funkbrücke. Richtfunk verwendet zwei unterscheidliche Frequenzen zum Senden und Empfangen. Um den störungsfreien Betrieb sicherzustellen, wird bei der Regulierungsbehörde eine individuelle Frequenzurkunde beantragt, welche die exklusive Nutzung der Kanäle im Umkreis garantiert und die maximale Sendeleistung entsprechend auch limitiert.
Durch die Verwendung von zwei Sendefrequenzen können echte Vollduplexübertragungen lastunabhängig und Framesize unabhängig unter einer Millisekunde (typisch 600µs) Delay Ende-zu-Ende realisiert werden. Auch die zugesagten Übertragungsbandbreiten gelten immer für Vollduplex (wie bei Kabel) und wetterbedingen Verfügbarkeitswerte können garantiert werden. Diese können selbstverständlich Bestandteil eines Pflichtenheftes oder einer Gewährleistungsverantwortung sein.

Bei einem WLAN- oder WiFi System handelt es sich, um genau zu sein, nur um eine Funkbrücke, welche sich ohne explizite Frequenzgenehmigung der Regulierungsbehörde mit sehr niedriger Sendeleistung das allgemeine zugelassene Sendespektrum mit anderen Funksystemen teilen muss. Eine Exklusivität und Störungsfreiheit kann somit niemals garantiert werden des es gibt kein Anrecht auf alleinige Nutzung. Dieser Umstand ist bei vielen IT-Sicherheitsaudits ein Malus der in Einzelfällen die Bewertung der Betriebssicherheit negativ und oft als nicht akzeptablen Bewertet. Diese Funkbrücken verwenden meistens auch nur eine Frequenz für Senden und Empfangen, was bei starker Nutzung der Verbindung zu hohen Delays (bis zu 6ms und mehr) führt und die Nettodatenraten empfindlich reduzieren kann. Einbussen der Performance von 40% und mehr sind keine Seltenheit, auch in Abhängigkeit der Grösse der übertragenen Framesize.

Auch gibt es keinen optischen Richtfunk, den Richtfunk verwendet eine durch einen Transmitter erzeugte elektromagnetische Welle zur Übertragung. Ein laserbasiertes System übertragt die Daten über das Lichtspektrum als Impulse und nicht als Welle. Gerne wird hier die Wellenlänge des Lichts als Übertragungswelle genannt, welche aber nicht elektromagnetischer Natur ist und schon ein Blatt kann die Übertragung unterbrechen weil es keine Durchdringung gibt. Störungen durch Nebel sind bei optischen Systemen zudem keine Seltenheit, was bei Richtfunk keine Rolle spielt.