Router

Sendeleistung

Allgemeines

Die Sendeleistung ist ein wichtiger Parameter für jeden Freifunk-Router. Zum Einen steigt mit höherer Leistung die Reichweite, die Verbindung wird stabiler und der Datendurchsatz  ist höher. Zum Anderen stört man mit hoher Leistung den Empfang benachbarter WLAN-Router. Außerdem müssen die gesetzlichen Vorgaben beachtet werden.

Für den Zugriff aufs Freifunk-Netz mittels verschiedener Endgeräte ist es nicht unbedingt hilfreich, wenn der Freifunk-Router mit besonders hoher Leistung sendet. An einem Smartphone wird dann z.B. auch in größerer Entfernung noch ein einwandfreier Empfang angezeigt ("viele Balken"). Für eine nutzbare Verbindung muß das Smartphone aber auch Daten in Richtung Router senden können. Da die Sendeleistung eines Smartphones aber nicht so hoch wie die des Routers ist, kann der Router vom Smartphone nichts mehr empfangen. Der Benutzer des Smartphones sieht also das Freifunk-Netz mit scheinbar guter Qualität, kann dieses aber nicht nutzen. Ein Betrieb der Freifunk-Router oberhalb der gesetzlich vorgeschriebenen maximalen Sendeleistung ist deswegen nicht sinnvoll.

Gesetzliche Vorgaben

Für Freifunk nutzen wir die beiden für den den Betrieb ohne Anmeldung zugelassenen Frequenzbereiche bei 2,4 GHz und bei 5 GHz. In der Community Gera-Greiz verwenden wir konkret die Kanäle 6 (2,437 GHz) und 44 (5,220 GHz). Im 2,4 GHz-Bereich ist eine maximale Sendeleistung von 100mW (entspricht 20 dBm) ohne weitere Einschränkungen zulässig.

Im 5GHz-Bereich ist das komplizierter. Dort existieren die Subbänder 1a (5,150 bis 5,250 GHz), 1b (5,250 bis 5,350 GHz) und 2 (5,470 bis 5,725 GHz)

Subband Frequenz Kanäle max. Leistung Besonderheiten
1a 5,150 bis 5,250 GHz 36, 40, 44, 48 23 dBm (200 mW) nur indoor
1b 5,250 bis 5,350 GHz 52, 56, 60, 64 20 dBm (100 mW) DFS, nur indoor
23 dBm (200 mW) DFS und TPC, nur indoor
2 5,470 bis 5,725 GHz 100, 104, 108, 112
136, 140
27 dBm (500 mW) DFS
30 dBm (1000 mW) DFS und TPC


Da derzeit unsere Firmware (GLUON) weder Dynamische Frequenzwahl (DFS) noch Transmission Power Control (TPC) unterstützt, können wir damit nur drinnen auf den Kanälen 36-44 mit 200mw (entspricht 23 dBm) funken.

Routerparameter

Für die von unserer Firmware unterstützten Router gilt folgende Tabelle. Dabei ist der unter "Antenne" angegebene Wert der Antennengewinn laut Datenblatt. Die Defaultwerte wurden nach der Installation unserer Freifunk-Firmware ermittelt, ohne daß irgendwelche Parameter geändert wurden. Die einzelnen Werte können auf der Konsole (Login mit SSH) wie folgt ermittelt werden:

  • TX-Power, TX power offset: "iwinfo"
  • TX power list: "iwinfo client0 txpowerlist" bzw. "iwinfo client1 txpowerlist"

Der TX power offset drückt die Erhöhung der Sendeleistung durch Antennengewinn und evtl. Verstärker aus. Dieser Wert wird bei der Anzeige von TX-Power und der txpowerlist von iwinfo bereits berücksichtigt (Quelle: Sourcecode). Kommen also z.B. bei der Ubiquiti Picostation M2 8dBm Leistung aus dem WLAN-Chip, werden diese vom nachfolgenden Verstärker um 12dB auf 20 dBm verstärkt. Letzteren Wert zeigt iwinfo unter TX-Power an. Der Wert des TX power offset wird übrigens nicht aus dem Router ausgelesen, sondern ist in der Freifunk-Firmware (GLUON/OpenWRT) hinterlegt.

Die empfohlene TX-Power ergibt sich aus:

max. Sendeleistung entsprechend der gesetzlichen Vorgaben

- Antennengewinn

+ 1 dB geschätzter Verlust durch Lötstellen/Kabel/Stecker

Damit ergibt sich die durch gesetztliche Vorgaben und die Routerhardware eingeschränkte maximal mögliche Sendeleistung. Gesetzt wird der Wert auf der Konsole (SSH) wie folgt:

uci set wireless.radio0.txpower=x
uci commit
wifi

x ist hierbei die gewünschte Leistung in dBm. Dummerweise wird nun hier der TX power offset nicht berücksichtigt. Für das Beispiel der Ubiquiti Picostation M bedeutet das, daß zum Erzielen der gewünschten maximal zulässigen Sendeleistung von 20 dBm ein Wert von 8 eingetragen werden muß (8 dBm + 12 dB Offset = 20 dBm).

Im Config-Mode kann dies unter den Experteneinstellungen auch geändert werden. Wie der Offset und andere Parameter an dieser Stelle berücksichtigt werden, müssen wir noch ermitteln. Die Ergebnisse werden dann hier einfließen.

Modell Band Antenne Defaultwerte unter GLUON v2016.1.2 empfohlene TX-Power Bemerkungen
      TX-Power TX power offset txpowerlist    
TP-Link TL-WR841N/ND v9
TP-Link TL-WR841N/ND v10
2,4 GHz 5 dBi 16 dBm unknown 0...20 default (leer) vor GLUON 2016.x war die Sendeleistung per default zu hoch
               
TP-Link TL-WR1043N/ND v2 2,4 GHz 5 dBi 14 dBm unknown 0...20 16 geht nur mit „uci set wireless.radio0.country=00“
TP-Link TL-WDR3600 v1 2,4 GHz 2 dBi 17 dBm unknown 0...21 19 geht nur mit „uci set wireless.radio0.country=00“
5 GHz 3 dBi 14 dBm none 0...15 default (leer) geht nicht höher wie 14 (egal welches Country)
Ubiquiti Nanostation M (2) 2,4 GHz 11 dBi 29 dBm 11 dB 11...29 20 (Anzeige iwinfo)
9 (wireless.radio0.txpower)
per default Sendeleistung zu hoch!
Ubiquiti Bullet M (Picostation M2) 2,4 GHz 2 dBi 28 dBm 12 dB 12...28 20 (Anzeige iwinfo)
8 (wireless.radio0.txpower)
per default Sendeleistung zu hoch!
TX power offset 12 wohl wegen Antenne=2dBi und Zusatzverstärker 10 dB
Ubiquiti Bullet M (Nanostation Loco M2) 2,4 GHz 8 dBi 28 dBm 8 dB 8...28 20 (Anzeige iwinfo)
12 (wireless.radio0.txpower)
per default Sendeleistung zu hoch!
Ubiquiti UAP Pro 2,4 GHz 5 dBi 20 dBm unknown 0...20 15 per default Sendeleistung zu hoch!
5 GHz 4 dBi 20 dBm unknown 0...20 19 per default Sendeleistung zu hoch!

Interessante Links zum Thema

https://wiki.opennet-initiative.de/wiki/WLAN_Frequenzen

http://www.wlan-skynet.de/docs/rechtliches/etsi_301_893.shtml

http://www.wlan-skynet.de/docs/rechtliches/sendeleistung.shtml

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Kommentare
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Es gibt noch eine grobe Daumenregel zu Reichweite und Sendeleistung.
Für eine Verdopplung der Reichweite braucht man 6 dB mehr EIRP, also die 4fache Leistung
Mit 6 dB weniger EIRP kommt man also "nur" noch halb so weit.

Wissenswert ist auch, dass die Sendeleistung der Router nicht unbedingt über den gesamten Frequenzbereich konstant ist. Die Unterschiede zwischen oberem und unterem Kanal können durchaus 6 dB und mehr betragen.

http://interline.pl/Tests-and-comparisons/Channel-Power-vs-Frequency-Ubiquiti-devices
Verfasst am 08.03.16 22:47.

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