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Redundante Long-range BVLOS Funklösung (4G LTE + 868 MHz), HD

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#16 vodoo

vodoo
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Geschrieben 31. Oktober 2018 - 21:44

Kannst Du bitte mal die von Dir gemessene "T" von Spitze zu Spitze nachmessen?

 

Na klar, gerne.

 

Habe die schwarzen Plastikkappen an den Enden des Dipols entfernt, denn die will ich nicht mitmessen. Dann ist die Länge 146.6 mm.



#17 el Kopto

el Kopto
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Geschrieben 01. November 2018 - 00:24

Habe die schwarzen Plastikkappen an den Enden des Dipols entfernt, denn die will ich nicht mitmessen. Dann ist die Länge 146.6 mm.

 

Danke. Das liegt dann allerdings doch schon ziemlich weit weg von den - theoretischen - lambda/2 bei 868 MHz mit 17,27 cm. Auch bei 915 MHz wären es immer noch 16,38 cm. Wer weiß, was die Plastikkappen noch bewirken... - vielleicht lohnt ja mal eine VSWR-Messung ohne und eine mit Kappen...

 

Ich hatte gestern noch mal einen Test mit einer anderen Antenne gemacht, die gemeinhin als 868 MHz Stabantenne angeboten wird. Auch damit war das Ergebnis unbefriedigend - sogar noch noch schlechter, als mit der Immortal-T.

 

Wie würdet ihr vorgehen, um sich einer auf die Module gut abgestimmten Antenne zu nähern? Einfach einen Draht in die SMA Buchse stecken und von lambda/2 kommend nach und nach kürzen, um zu schauen, wann der RSSI Wert zwischen zwei Modulen bei definiertem Abstand maximal ist?

 

Ich habe langsam einen anderen Verdacht:
Interferenzen zwischen LTE und 868 MHz. Bislang ging ich davon aus, dass die sich nicht in die Quere kommen sollten, wenn ich mit Congstar / Telekom SIMs arbeite. Für städtische Bereiche nutzt die Telekom nach meinen bisherigen Recherchen inzwischen wohl weitgehend 1800 MHz. Da sollte es also keine Probleme geben. Allerdings habe ich bislang in ländlichen Bereichen getestet, wo die Telekom offenbar Bereiche zwischen 800 und 900 MHz nutzt (im Uplink bis an 862 MHz). Bei einer Lösung, wo die Antennen derart dicht beieinander sitzen, und LTE mit einem Vielfachen der Leistung sendet, sicherlich eine unglückliche Konstellation für 868 MHz :(

Siehe auch hier: https://www.adv-radi...-12-69-2014.pdf und hier: https://www.tu-chemn...nkschau2013.pdf


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#18 vodoo

vodoo
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Geschrieben 01. November 2018 - 23:50

Das liegt dann allerdings doch schon ziemlich weit weg von den - theoretischen - lambda/2 bei 868 MHz mit 17,27 cm. Auch bei 915 MHz wären es immer noch 16,38 cm. Wer weiß, was die Plastikkappen noch bewirken... - vielleicht lohnt ja mal eine VSWR-Messung ohne und eine mit Kappen

 

Die "theoretischen" Längen stimmen ohnehin nie. Vorliegend findet sich noch eine schwarze Isolierung um die Dipol Drähte der T-Antenne, welche ebenfalls ihre Auswirkungen hat. Über die geometrische Länge würde ich mir nicht allzu viele Gedanken machen.

 

Das mit den schwarzen Plastikkappen ist ein interessanter Gedanke. Habe es nachgemessen, und siehe da: ohne die Kappen verschiebt sich die Frequenz mit dem besten VSWR-Wert (1.25) nach 916 MHz hinauf. Elektrisch leitende Gegenstände in der Nähe der Antenne (z.Bsp. ein Kopter?) verschieben die Mittenfrequenz weiter nach unten. Genau genommen müsste man die Antenne in derjenigen Position ausmessen, die sie beim effektiven Einsatz hat.

 

Die Stabantennen sind nach meinen Messungen alle schlechter. Die Hitparade der schlechten Antennen wird von einer 915 MHz Antenne angeführt, welche mit einem entsprechenden Telemetriemodul aus China kam. Die "hand tuned" Antennen von TBS sind auch schlecht. Die sind recht schmalbandig und liegen bei 894 MHz. Das ist weder für 868 MHz noch für 915 MHz wirklich optimal.

 

Was die möglichen Störungen zwischen LTE und 868 MHz betrifft: Das wäre nachzumessen. Beschaffe Dir einen Nooelec SDR Dongle. Damit kann man mit der CubicSDR Software grafisch anschauen, wo die beiden Komponenten funken. Das Crossfire Modul zeigt auch die Fehlerrate auf dem kleinen Minibildschirm an. Prüfe, ob die raufgeht, wenn das LTE Modul auf 800+ MHz läuft. Dank des recht aggressiven Hopping sollte das eigentlich trotzdem funktionieren. Im "Nahbereich" bis 10 km habe ich noch keine Störungen erlebt, aber ich hatte zugegebenermassen auch nie einen LTE Upload Sender neben dem Crossfire.Hingegen stört Crossfire alles Mögliche und Unmögliche im Kopter oder Flächenflieger. Da muss man etwas aufpassen.



#19 el Kopto

el Kopto
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Geschrieben 02. November 2018 - 01:29

Die Stabantennen sind nach meinen Messungen alle schlechter.

 

Du meinst, im Vergleich zu Dipol? Vielleicht kannst Du mir noch beantworten, warum selbst baulich nahezu identische Halbwellen Dipole so unterschiedliche Verstärkungen / Verluste haben. Beispiele:
-2 dBi

0 dBi

+ 3,5 dBi

 

Was die möglichen Störungen zwischen LTE und 868 MHz betrifft: Das wäre nachzumessen. Beschaffe Dir einen Nooelec SDR Dongle. Damit kann man mit der CubicSDR Software grafisch anschauen, wo die beiden Komponenten funken.

 

Danke für den Tipp.

 

Das Crossfire Modul zeigt auch die Fehlerrate auf dem kleinen Minibildschirm an. Prüfe, ob die raufgeht, wenn das LTE Modul auf 800+ MHz läuft. Dank des recht aggressiven Hopping sollte das eigentlich trotzdem funktionieren. Im "Nahbereich" bis 10 km habe ich noch keine Störungen erlebt, aber ich hatte zugegebenermassen auch nie einen LTE Upload Sender neben dem Crossfire.Hingegen stört Crossfire alles Mögliche und Unmögliche im Kopter oder Flächenflieger. Da muss man etwas aufpassen.

 

Ich nutze nicht das Crossfire Modul. Die von mir genutzten 868 mHz Module verwenden CE/ETSI konforme Störungsminderungstechniken (LBT, AFA) und "Hoppen" ebenfalls durch die im 868 MHz ISM Band verfügbaren Kanäle. Der Bereich geht aber nur bis 870 MHz, so dass man auch mit Hopping nicht viel weiter weg kommt von den 862 MHz des Telekom LTE. Beim den Crossfire Modulen habe ich bis heute gewisse Zweifel, ob sie tatsächlich CE/ETSI konform arbeiten. Mir ist bekannt, dass es von denen angeblich eine CE Konformitätserklärung gibt, aber erklären kann es ja jeder erst mal...

 

Was für Störungen hast Du (oder Dir bekannte Berichte) mit den Crossfire-Modulen erlebt?

 

Dank der "Digitale Dividende" ist gemäß den oben verlinkten Artikeln erst ab ca. 15m Antennenabstand zwischen einem LTE Uplink im 800-900 MHz Bereich von einem weitgehend störungsfreien Betrieb der 868 mHz Module auszugehen. Das ist auf einer Drohne schwer realisierbar...

 

Vodafone SIMs, die bis an 852 MHz im LTE Uplink herangehen, werden die Sache vermutlich auch nicht allzusehr verbessern. Abgesehen davon nutzt Vodafone die Frequenzen wohl auch in dichtbesiedelten Regionen, während Telekom dort mit LTE im 1,8 GHz Bereich arbeitet.

 

433 MHz wäre für mich aber auch nicht die Lösung - zu viele andere Nachteile.



#20 vodoo

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Geschrieben 03. November 2018 - 01:57

Ein idealer Dipol hat einen Gain von 2.14 dBi, wobei Gain die stärkste Abstrahlung in eine Richtung ist, verglichen mit der fiktiven isotropischen Antenne. Der Dipol strahlt in einer Donut Form, deshalb hat man einen positiven Gain in der Ebene um den Dipol. Die Impedanz des Lambda/2 Dipols ist 73 Ohm. Die kommerziellen Produkte haben fast alle konstruktive Tricks, um die Impedanz auf 50 Ohm zu bringen. Das sind dann Induktivitäten (Spule) und ähnliches. Jede Änderung (z.B. Vergrösserung der Bandbreite) geht auf Kosten von etwas anderem, sodass durchaus ganz unterschiedliche Gains resultieren können.

 

Zu den Crossfire Modulen: wie konform die sind, ist bekanntlich umstritten. Manche Regulatoren stören sich schon daran, dass man auch mit 1 Watt und mehr senden könnte. Nebst der CE Erklärung gibt es neuerdings auch eine EU Firmware, die angeblich alle Vorgaben einhält. Das kann ich nicht nachmessen. Es ist aber hier auch nicht Thema, wenn ich das richtig verstanden habe.

 

Du fragst nach den Störungen durch Crossfire Module. Na ja, der Empfänger empfängt nicht nur, sondern sendet auch mit 30 mW für die Telemetrie. Erlebt habe ich, dass Servos gezittert und gerattert haben, wenn ein Crossfire Micro Empfänger in der Nähe war. Oder dass das Crossfire Sendemodul an der RC Funke den Videoempfang auf 2.4 GHz gestört hat. Oder dass die OSD Anzeige flackert, wenn ein Empfängermodul zu nahe am FC angebracht ist. Ein GPS Empfänger mag auch keinen Crossfire Rx in der Nähe.

 

Die möglichen Probleme mit einem LTE Uplink gleich neben einem 868 MHz Empfänger leuchten mir durchaus ein. Wenn einer mit 2 Watt sendet und gleich daneben ein RC Empfänger bei -110 dBm hört, dann kann das nicht gut gehen. Ich frage mich, was der Duty Cycle des LTE Uplinks ist und ob daneben (resp. zeitlich dazwischen) noch genügend Platz bleibt, um unter Verlust etlicher Datenpakete die Funktion noch zu erfüllen.Das wird man wohl nur mit einem Feldversuch herausfinden.

 

Was verstehst Du konkret unter "Long Range BVLOS"? Sind das 2, 10 oder 30 km? Mit einem FrSky L9R auf 2.4 GHz kommt man auch bis zu 10 km, besonders in den ländlichen Gegenden, wo das Telefon noch im 800+ Bereich arbeitet. Der Gedanke gefällt mir jedoch nicht, denn er verletzt die goldene Regel, wonach die Frequenz für den RC-Link tiefer sein muss als die Frequenz für den Video Link. Hmm ... bin etwas ratlos ...


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#21 el Kopto

el Kopto
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Geschrieben 03. November 2018 - 11:41

Danke Vodoo, auch wieder sehr hilfreich!
 

Ein idealer Dipol hat einen Gain von 2.14 dBi, wobei Gain die stärkste Abstrahlung in eine Richtung ist, verglichen mit der fiktiven isotropischen Antenne. Der Dipol strahlt in einer Donut Form, deshalb hat man einen positiven Gain in der Ebene um den Dipol. Die Impedanz des Lambda/2 Dipols ist 73 Ohm. Die kommerziellen Produkte haben fast alle konstruktive Tricks, um die Impedanz auf 50 Ohm zu bringen. Das sind dann Induktivitäten (Spule) und ähnliches. Jede Änderung (z.B. Vergrösserung der Bandbreite) geht auf Kosten von etwas anderem, sodass durchaus ganz unterschiedliche Gains resultieren können.

 
Was hälst Du bei dem "Donat" für Drohnenanwendungen hinsichtlich Reichweite günstiger: Beide Dipole quer oder beide senkrecht? Immer unter der Annahme, dass man zumindest grob in Richtung der Drohne ausgerichtet ist. Meine Vermutung ist, dass hier zumindest Bodeneffekte einen Unterschied machen.

 

Ich vermute auch, dass es hinsichtlich der Störungen durch den LTE Uplink schon etwas bringt, wenn die LTE und die 868 MHz Antenne um 90° gedreht zueinander angebracht sind.
 

Zu den Crossfire Modulen: wie konform die sind, ist bekanntlich umstritten. Manche Regulatoren stören sich schon daran, dass man auch mit 1 Watt und mehr senden könnte. Nebst der CE Erklärung gibt es neuerdings auch eine EU Firmware, die angeblich alle Vorgaben einhält. Das kann ich nicht nachmessen. Es ist aber hier auch nicht Thema, wenn ich das richtig verstanden habe.

 
Die Vorgaben einzuhalten, bedeutet ja primär erst mal, dass - um den Duty Cycle zu umgehen - eine anerkannte Störungsminderungstechnik wie AFA + LBT genutzt wird und dass die Sendeleistung im erlaubten Bereich liegt. Bei der Sendeleistung bin ich mir schon wieder nicht mehr ganz sicher, ob sie in allen Ländern der EU gleich ist. Bei den von mir vernwendeten Modulen weiß ich, dass sie knapp unter dem kleinsten Wert aller Länder liegen. Wäre halt mal interessant zu sehen, was bei Crossfire von den Reichweiten übrig bleibt, wenn alles CE / ETSI konform eingestellt ist und davon mehrere in der gleichen Region parallel betrieben werden.
 
Das ist aus meiner Sicht bei den 433 MHz Modulen nicht anders. Wer die SIK Telemetrie Module "out-of-the-box" benutzt, arbeitet erst mal mit 100mW und 100% duty cycle. LBT ist so eingestellt, dass es praktisch nicht greift. Kein Wunder, dass dann die Reichweite und der Durchsatz selbst mit den miesen Stummelantennen, die i.d.R. beiliegen, noch recht ordentlich ist. In DE sind allerdings nur 10mW erlaubt und in der Konfiguration gibt es nur die Auswahl zwischen 6,5 und 12,5 mW - also wären 6,5mW auszuwählen. Außerdem ist in DE ein Duty Cycle von 1/10 (variiert teilweise noch je nach genutzter Frequenz) vorgeschrieben. Hält man das alles ein, bleibt bei den 433 MHz SIK Modulen nur noch ein recht magerer Durchsatz und eine miese Reichweite übrig.
 

Du fragst nach den Störungen durch Crossfire Module. Na ja, der Empfänger empfängt nicht nur, sondern sendet auch mit 30 mW für die Telemetrie. Erlebt habe ich, dass Servos gezittert und gerattert haben, wenn ein Crossfire Micro Empfänger in der Nähe war. Oder dass das Crossfire Sendemodul an der RC Funke den Videoempfang auf 2.4 GHz gestört hat. Oder dass die OSD Anzeige flackert, wenn ein Empfängermodul zu nahe am FC angebracht ist. Ein GPS Empfänger mag auch keinen Crossfire Rx in der Nähe.

 
30mW wären in DE schon nicht mehr erlaubt, es sei denn, die Antenne produziert einige Verluste. Ich hatte bislang durch meine Lösung keine derartigen Störungen, funke aber eben auch nur mit 23 mW - wobei das keinen großen Unterschied machen dürfte. 2,4 GHz nutze ich derzeit nicht für meine Lösung - soll ganz bewusst für andere Anwendungszwecke auf der Drohne freigehalten werden - z.B. wenn die Videoübertragung nicht über LTE laufen soll. GNSS (also GPS, Glonass und vielleicht noch Galileo) war auf dem Kopter bei 21 Satelliten.
 

Die möglichen Probleme mit einem LTE Uplink gleich neben einem 868 MHz Empfänger leuchten mir durchaus ein. Wenn einer mit 2 Watt sendet und gleich daneben ein RC Empfänger bei -110 dBm hört, dann kann das nicht gut gehen. Ich frage mich, was der Duty Cycle des LTE Uplinks ist und ob daneben (resp. zeitlich dazwischen) noch genügend Platz bleibt, um unter Verlust etlicher Datenpakete die Funktion noch zu erfüllen.Das wird man wohl nur mit einem Feldversuch herausfinden.


Ich übermittele über den LTE Uplink natürlich auch einen recht kontinuierlen Datenstrom für die Steuerung. Das Volumen ist zwar gering (die Pakete klein) aber es scheint zu reichen, genügend Störungen auf der 868 MHz Strecke zu produzieren. Würden nur zeit-unkritische Daten übermittelt werden, dann könnte man vielleicht auf 1 größeres Paket pro Sekunde reduzieren, aber dann wäre kein sinnvolle manuelle Steuerung mehr möglich.

 

Was verstehst Du konkret unter "Long Range BVLOS"? Sind das 2, 10 oder 30 km? Mit einem FrSky L9R auf 2.4 GHz kommt man auch bis zu 10 km, besonders in den ländlichen Gegenden, wo das Telefon noch im 800+ Bereich arbeitet. Der Gedanke gefällt mir jedoch nicht, denn er verletzt die goldene Regel, wonach die Frequenz für den RC-Link tiefer sein muss als die Frequenz für den Video Link. Hmm ... bin etwas ratlos ...

 

Ich konnte keine Angabe finden, auf welcher Frequenz L9R arbeitet. Nur, dass es angeblich die doppelte Reichweite im Vergleich zum X8R schafft (dafür aber nur 12 Kanäle und ohne Telemetrie-Rückkanal). Wenn es mit einer normalen Taranis gehen soll, müsste es aber in der Tat auf 2,4 GHz arbeiten.

 

Das primäre System ist bei mir LTE (4G aber auch 3G UMTS/HSDPA unter Inkaufnahme höherer Latenzen) und damit erst mal ein nahezu unbegrenzter Range. Es steht damit bereits die volle Funktionalität zur Verfügung, aber man ist abhängig von weiterer Infrastruktur. Sofern man die größeren Latenzen in Kauf nehmen kann, könntest Du damit auch eine Drohne in Asien steuern.

 

Die zweite Verbindung dient nur als Fallback, falls irgendwas mit der LTE-Strecke faul ist (z.B. Funklöcher oder hohe Latenzen bei Wechseln zwischen Funkzellen, Probleme auf Ground oder Air Unit - die Möglichkeiten sind vielfältig). Hier ist normalerweise 868 MHz hinsichtlich Reichweite und Objektdurchdringung im Vorteil, wenn nicht gerade ländliches Telekom-LTE einen Strich durch die Rechnung macht. Abgesehen davon ist meine Lösung auf der 868 MHz Strecke Mesh-Netzwerk-fähig, d.h. der Range ist durch weitere Module, die zum Teil des Netzes gemacht wurden, erweiterbar. Das hilft insbesondere in städtischen Regionen, wo auch 2,4 GHz Lösungen oder ein Crosssfire weit unter den versprochenen Reichweiten liegen.



#22 el Kopto

el Kopto
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Geschrieben 10. November 2018 - 21:15

Mit welcher Leistung auf welchen Bändern sendet eigentlich Dein LTE-Modul? Irgendwelche Interferenzen zur Flugsteuerung? Ich hätte hier insbesondere beim hochohmigen I2C-Bus leichte Bauchschmerzen, wenn der Kompass so exponiert und an einem derart langen Kabel sitzt.

 

Inzwischen fand ich zu den LTE Modulen die Info, dass sie im LTE Modus mit 23 dBm (also 200 mW) funken.



#23 hornetwl

hornetwl
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Geschrieben 11. November 2018 - 11:40

Ok, das hält sich ja noch in Grenzen und erklärt wohl, warum Du noch keine Probleme damit hattest.

 

L9R ist der alte Ansatz zur Reichweitensteigerung von FrSky und läuft ganz normal auf 2G4. Die Reichweitensteigerung wird wohl durch ein schmalbandigeres Signal (weniger Wiederholrate und Auflösung) und einen empfindlicheren Empfänger zu Stande kommen. Ohne Rückkanal, wenn ich mich recht erinnere.







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