WLAN und UMTS für Yachten und Wohnmobile

WLAN- und UMTS-Antennen für Yachten und Wohnmobile

Diese Seite entstand nach Hilferufen von Skippern und Wohnmobilisten, die nach einer Lösung für einen Internetzugang suchten und nach mehreren Fehlkäufen bereits reichlich frustriert waren.

Da ich selbst Segler bin und auch manchmal per Wohnmobil unterwegs bin, habe ich mich dieses Themas hier ausführlich angenommen und zeige praktikable Lösungen auf.

Auch finden sie hier grundlegende Infos zu dem Thema, worauf sie beim Kauf achten müssen und warum manches nicht funktionieren kann.

Eine Info des e-shops von Brennpunkt S.R.L. / ©Ing. Friedrich Rappl

Gleich weiter zu den angebotenen Antennen.

Die wichtigsten Statements!

Die physikalischen Gesetze lassen sich nicht überlisten (trotzdem versprechen manche Verkäufer das Blaue vom Himmel).
Ich kann nicht mehr Energie von einer Antenne abstrahlen als ich ihr über das Kabel zuführe (bei manchen Angeboten scheint es trotzdem so, als hätte jemand das "Perpetum Mobile" erfunden).

Ein paar grundlegende Dinge zu Antennen:

Was ist dB, dBi, dBm?
dB ist die Abkürzung für dezi Bel (zehntel Bel). Dies ist ein logarithmisches Maß zum Messen von Pegeln über viele Dekaden.
0 dB ist daher nicht nichts, sondern Faktor 1.

soviel dB entsprechen einem	Faktor von
0	1
3	2
6	4
10	10
20	100
30	1000

soviel dB entsprechen einem	Faktor von
0	1
-3	1/2
-6	1/4
-10	1/10
-20	1/100
-30	1/1000

Der Buchstabe hinter dB bezeichnet den Bezug.
dBm - das m steht für Milliwatt. Z.B. 0dBm sind 1mW, 20dBm sind 100mW.
dBi - ist der Antennengewinn im Vergleich zum Isostrahler. Ein üblicher Antennenstummel mit 2dBi hat einen Antennengewinn vom 1,6-fachen eines Isostrahlers. Eine Antenne mit 12dBi ist 10 mal stärker als der übliche Antennenstummel an den Geräten und 16 mal stärker als ein Isostrahler.

Vorsicht vor irreführenden Angaben bei Antennen!
Werbung hat den Zweck, Käufer zu locken. Daten zum Antennengewinn werden daher manchmal so angegeben, daß sie besonders gute Werte suggerieren. Wer nicht darüber Bescheid weiß, was dB, dBm, dBi und EIRP* ist, fällt leicht darauf rein.
Z.B.: Ein WLAN-Gerät hat eine Sendeleistung von 18dBm an der Antennenbuchse. Daran befindet sich eine Antenne mit 12dBi. Dies zusammen ergibt eine EIRP-Sendeleistung von 30dBm. Wer nun die 30dBm mit 30dBi einer Antenne verwechselt, denkt nun gleich, er kauft eine Antenne der Superlative, dabei ist es nur eine Antenne mit 12dBi an einem vielleicht ganz billigen WLAN-Gerät.
*EIRP siehe bei "Was ist erlaubt?"

Der Isostrahler

Als Vergleich für Antennengewinne dient der Isostrahler. Dies ist eine Antenne, die die Strahlung kugelförmig in alle Richtungen gleich stark abgibt. Diese Antenne hat 0dBi was Faktor 1 bedeutet.

Antennen mit höheren Gewinnen

Konzentriert man die Strahlung einer Antenne nun in eine Vorzugsrichtung, dann spricht man von einem Antennengewinn.

Der Antennengewinn gibt an, wieviel mal stärker die Strahlung in Vorzugsrichtung ist, im Vergleich zu einem Isostrahler. Als Ausgleich dafür ist die Strahlung in andere Richtungen dann schwächer.

Die Summe aller abgestrahlten Energie ändert sich nicht! Sie wird nur unterschiedlich stark in die verschiedenen Richtungen verteilt.

So etwa strahlt eine 9dBi Rundum-(Omni-)Antenne.

Bei dieser wird die Strahlung auf die Ebene rund um die Antenne konzentriert. Alle korrespondierenden Antennen müssen sich daher auf etwa gleicher Höhe befinden.

Die näheren Zusammenhänge zwischen Gewinn und Strahlungsbreite erläutern wir auf folgender Seite: http://www.brennpunkt-srl.de/Omni-Rundstrahl-Antennen.html

Wieviel dB braucht man wofür?
Die Reichweite ist von den Geräten abhängig und Antennen vergrößern diese nur. Eine Antenne alleine hat keine Reichweite! Eine Reichweitenangabe für eine Antenne (oft zu sehen) ist Unsinn!
Will man die Reichweite verdoppeln, so benötigt man 6dB mehr. D.h. wenn man ein Gerät mit einer 2dBi-Antenne hat, benötigt man für doppelte Reichweite eine Antenne mit 8dBi. Gewinnangaben beziehen sich meist nur auf das Antennenelement. Kabel und Stecker haben z.T. erhebliche Verluste und diese sind vom Gewinn des Antennenelements abzuziehen.
Eine weitere Verdopplung der Reichweite erfordert wiederum 6dB mehr (diese Angaben gelten nur für freie Sicht, im bebauten Gelände ist dies jeweils von den baulichen Gegebenheiten abhängig).
Nähere Infos finden sie auch auf unserer Web-Seite im Kapitel "Reichweite - Goldene Regeln" http://www.brennpunkt-srl.de/reichw.html. Es sind auch die Meßdaten für unsere Antennen auf einer Teststrecke von 11,2km dokumentiert.

Antennen mit Gewinn ohne Ende gibt es nicht!
Grundsätzlich gilt: Eine Antenne die doppelte Leistung bringen soll (das sind 3dB mehr) muß auch doppelt so groß sein. Abweichungen von dieser Regel sind nur sehr begrenzt möglich. Und Wunderantennen gibt es auch nicht, sonst hätte sie sowieso jeder Hersteller. Also Augen auf beim Antennenkauf. Tips dazu finden sie auch auf http://www.brennpunkt-srl.de/Omni-Rundstrahl-Antennen.html sowie http://www.brennpunkt-srl.de/antennen-kauf-checkliste.html von uns.

Verluste in Kabeln
Ein RG58-Kabel hat bei 2,4GHz bereits 1dB/m Verlust. Bei einer Antenne, die 10m hoch im Mast sitzt, sind am Kabelende dann 90% des Signals weg, es kommen nur noch 10% an, das ist dramatisch!
Moderne Kabel mit Schaumstoffdielektrikum haben nur halb so hohe Verluste wie ihre älteren Vorfahren und dickere Kabel haben tendenziell immer niedrigere Verluste als dünnere Kabel. Unser hochwertiges 3mm dünnes Microcell 3 high-connect Kabel hat ca.1dB/m und das 5,4mm dicke Microcell 5+ high-connect Kabel nur 0,5dB/m Verlust (bei 2,4GHz WLAN-Frequenz). Weitere Infos dazu auf http://www.brennpunkt-srl.de/KoaxkabelVonHeute.html
Fazit: Antennenkabel nicht länger als nötig, möglichst die dickeren Kabel wählen und selbstverständlich welche mit Schaumstoffdielektrikum. Alles andere ist nicht mehr zeitgemäß, auch wenn oftmals billige Kabel angeboten werden.

Was ist erlaubt?
In Deutschland und den meisten EU-Ländern sind für WLAN 20dBm EIRP (equivalent isotropic radiated power) zulässig, das sind 100mW.
Erlaubte EIRP bedeutet -> Die Strahlungsstärke darf an keiner Stelle höher sein als die, die ein Isostrahler mit einer zugeführten Leistung von 100mW erzeugt.
Wie errechnet sich die EIRP?
WLAN-Geräte haben deshalb eine maximale Hochfrequenzausgangsleistung von 18dBm und verwenden eine kleine Rundum-Stummelantenne mit 2dBi, das gibt zusammen eine EIRP von (18dBm+2dBi=) 20dBm.
Da die erhältlichen WLAN- wie auch UMTS-Geräte mit ihrer Sendeleistung nahe am zulässigen Maximum liegen, ist eine Antenne mit hohem Gewinn (wenn dieser hohe Gewinn nicht wieder durch ein langes Antennenkabel aufgezehrt wird) sowieso verboten.
Man sollte bedenken, daß es dieses Limit nicht willkürlich gibt, sondern nur dadurch ein gegenseitig weitgehend ungestörter Betrieb möglich wird.
Es ist der Betreiber (das sind sie) für die Einhaltung dieses Limits verantwortlich. Nur dieser kann auch wissen, welche Komponenten er zusammengeschaltet hat.

Während es für UMTS-Geräte Mindeststandards gibt, ist die Qualität von WLAN-Geräten sehr unterschiedlich. Wer große Strecken überbrücken will oder eine hohe Datenrate benötigt, der sollte auf die Gerätewahl ganz besonderes Augenmerk legen.

Am wichtigsten ist eine hohe Empfangsempfindlichkeit. Hier gibt es die größten Unterschiede zwischen den Geräten. Leider achten die wenigsten auf diesen Wert. Manche Hersteller verweigern auch ausdrücklich eine Veröffentlichung dieser Daten. Auf Nachfrage bei einem bekannten Hersteller erhielten wir einmal die Auskunft, daß diese Daten "nicht öffentlich" seien - wer so ein Gerät kauft, dem ist nicht zu helfen. Gute Daten wird jeder Hersteller veröffentlichen, sind sie doch die beste Werbung.) Bis -99dBm ist heute technisch machbar (bei 1Mbps Datenrate). Es gibt bereits eine Reihe von Geräten zu akzeptablen Preisen mit -96dBm. Hier ein paar davon: http://www.brennpunkt-srl.de/SendeleistungEmpfangsempfindlichkeit.html

Größte Reichweiten erreicht man auch nur, wenn die Geräte auf beiden Seiten mit Sendeleistung und Empfangsempfindlichkeit aufeinander abgestimmt sind. Bei gleichen Geräten ist dies immer gegeben. Diesen Fall hat man aber nicht, wenn man auf einen HotSpot (öffentlicher Zugang zu einem Netzwerk - meist zum Zwecke eines Internetzuganges) außerhalb des eigenen Einflußbereiches zugreifen will.
Möglicherweise ist ja im HotSpot ein Gerät verbaut, das nicht unbedingt die tollste Empfangsempfindlichkeit hat. Diesen Umstand kann man dann wieder mit einer höheren Sendeleistung des eigenen Gerätes ausgleichen.

Somit würde ich folgendes als Optimum für beste Reichweite sehen:
WLAN-Gerät mit hoher Empfangsempfindlichkeit und auch hoher Sendeleistung. Nur eines von beiden, führt je nach verwendetem Gerät beim HotSpot, nicht zur Verbesserung! Ausführliche Infos zur Gerätewahl finden sie hier.

Welche Antenne ist die beste?
Man hat die Wahl zwischen Rundum- (Omni-)Antenne und Richtantenne.

Was ist bei Omni-Antennen zu beachten?
Eine Omni-Antenne ist das bequemste, braucht man sie doch nicht ausrichten.
Omni-Antennen gibt es mit unterschiedlichen Antennengewinnen. Je höher der Antennengewinn, umso stärker wird die Strahlung auf die Ebene senkrecht zur Antennenachse konzentriert. Das bedeutet, daß bei senkrecht stehender Antenne die HotSpot-Antenne umso genauer auf gleicher Höhe sein muß, je höher der Antennengewinn ist. Bei größer werdenden Abweichungen sinkt der Antennengewinn dramatisch und wird erheblich niedriger als bei einem einfachen 2dBi-Antennenstummel.
Also, wenn schon Rundumantenne, dann nur eine mit mäßigen Gewinnen (bis 5dBi), damit die Strahlung nicht zu sehr auf eine Ebene konzentriert wird.

Ein weiteres Problem bei Omnis mit hohen Gewinnen sind Reflektionen. Bedingt durch die große Baulänge der Antenne befindet sich diese möglicherweise nicht mehr in einem homogenen Feld. Seien sie sicher, daß das Problem immer auftritt, wenn man Metallteile wie Masten, Wanten, wenn auch nicht am eigenen, dann an den nebenliegenden Yachten, hat. All dies reflektiert die Strahlung und macht ein inhomogenes Feld - da funktioniert keine große Omni mehr mit ihrem angegebenen Gewinn. Mit 5 bis max.7dBi Omnis ist man da meist am besten bedient.

Was ist bei Richt-Antennen zu beachten?
Richtantennen sind die leistungsfähigsten Antennen. Neben hohen Gewinnen, werden auch alle Signale, die aus anderen Richtungen kommen unterdrückt und stören daher den Empfang nicht. Der Nachteil für den nichtstationären Betrieb ist, daß man sie jeweils auf den HotSpot ausrichten muß. Eine drehbare Halterung ist daher erforderlich.
Liegt die Yacht vor Anker und schwojt, so muß der Abstrahlwinkel der Antenne auch groß genug sein, damit der sich ständig ändernde Winkel zum HotSpot ausreichend überdeckt wird. Das heißt man ist dann auch mit diesen Antennen beim möglichen Antennengewinn begrenzt, denn bei höheren Antennengewinnnen hat man schmälere Abstrahlwinkel. Das ist physikalisch bedingt und ist immer so! Siehe auch http://www.brennpunkt-srl.de/Omni-Rundstrahl-Antennen.html.

Wir haben schon einige Segler beraten und für ihre Yachten Antennen gesandt. Haben auch mal umfangreiche Infos von einem Segler retour erhalten, der alle möglichen Geräte und Antennen ausprobiert hat. Er hat dann letztlich mit unserer WLAN-MQsmart die besten Erfolge erzielt. Die MQsmart hat einen ausreichend breiten Abstrahlwinkel und einen akzeptablen Antennengewinn um auch eine vor Anker liegende, schwojende Yacht einigermaßen gut zu versorgen. Eine drehbare Halterung ist erforderlich. Würde sie auch gar nicht hoch auf einen Mast setzen, weil man da wieder die Probleme mit Kabellängen hat, auch kann ein Alu-Mast / Wanten usw. wieder störend für die Antenne sein. Wenn man mit einer Antenne nur schlecht die ganzen 360° abdecken kann, dann 2 Antennen anbringen. Eine vom Cockpit etwas Richtung Bug eine weitere Richtung Heck (oder auch Backbord / Steuerbord). Die Antennen jedoch nicht über Kabel zusammenschließen (dabei geht über die Hälfte des Signalpegels wieder verloren - Signal von einer Antenne teilt sich auf in das Signal zum Gerät und zur anderen Antenne), sondern jede für sich alleine betreiben.

! Das maximal mögliche der heutigen Technik !

Unsere neuen Antennen mit integriertem Top-WLAN-Gerät für maximale Reichweite

Aus unseren Erfahrungen mit der Problematik haben wir nun ein WLAN-Gerät mit Spitzen-Daten (sehr hohe Empfangsempfindlichkeit von -99dBm und auch hohe Sendeleistung von 1000mW=30dBm) in mehrere von unseren Antennen integriert und erreichen damit das nach heutigem Stand der Technik maximal mögliche. Lesen sie dazu unsere folgende Seite High-Power-WLAN-Geräte / -USB-Geräte / -USB-Antennen

Folgende Antennen mit integriertem USB-WLAN-Modul sind bei uns verfügbar (Ihre Wunschantenne nicht dabei? Wir können das WLAN-Modul in jede unserer Antennen integrieren):

WLAN-Omni5smart-USB
Diese Rundum-Antenne ist für gute Reichweite konzipiert, wenn keine Ausrichtung erwünscht oder möglich ist.
Ideal für Yachten und Wohnmobile.

WLAN-MQsmart-USB für etwas mehr Reichweite, als mit einer Rundumantenne
Die ideale und kompakte Richtantenne für Yachten, mit breiter Strahlung, um das Schwojen beim Ankern weitgehend abzudecken.

WLAN-QQsmart-USB
Die kompakte Richtantenne für große Reichweiten.

WLAN-DesktopPowerSmart-USB
Die Standantenne für große Reichweiten.

WLAN-PowerYagi-USB
Diese Richt-Antenne ist für maximale Reichweite konzipiert.

WLAN-MonsterYagi-USB
Diese Richt-Antenne ist für maximale Reichweite konzipiert. Zwei dieser Antennen ermöglichen eine Richtstrecke von 50km und mehr.

WLAN-Slot-USB
! Die WarDrive Superlative - Netze ohne Ende!
Diese Hohlleiter-Schlitzantenne ermöglicht neben allergrößten Reichweiten durch die hohe Richtwirkung (ganz eng gebündelte Strahlung) das genaue Orten von WLAN-Netzen über große Entfernungen. Jedes WLAN-Netzwerk kann auf !wenige Grad! genau lokalisiert werden. Mit dieser hochselektiven Antenne scannen sie die Umgebung wie der Radarschirm eines Flughafentowers.

WLAN-USB-Adapter
! Ein Gerät mit Spitzenwerten: sensitivity -99dBm, Transmit Power 1000mW=30dBm !
Zum Kombinieren mit beliebigen Antennen, gibt es das in unseren Antennen verwendete WLAN-USB-Modul auch als Stand-Alone-Gerät mit SMA-RP-Antennenanschlußbuchse und USB-Mini-Stecker.

Wir weisen ausdrücklich darauf hin, daß der Betrieb dieser Antennen mit hoher Sendeleistung EU-weit nicht erlaubt ist. Es gibt jedoch einen Treiber bei dem die Sendeleistung einstellbar ist, womit ein legaler Betrieb ermöglicht wird (für die Reichweite ist dies jedoch kontraproduktiv).
Diese Antennen werden daher als Exportgeräte angeboten. Wir übernehmen keine Verantwortung für mißbräuchliche Verwendung!
Dies ist übrigens auch bei allen anderen Antennen mit hohen Gewinnen so, wenn zusammen mit dem WLAN-Gerät die zulässige EIRP von 20dBm überschritten wird, (und bei Antennen mit hohen Gewinnen ist das immer der Fall - es sei denn, sie haben ein Gerät bei dem sie die Sendeleistung reduzieren können und dies auch tun oder ein langes Koaxkabel zur Antenne mit entsprechenden Verlusten haben).
Der WLAN-USB-Adapter kann daher, neben der Reduzierung der Sendeleistung auch mit ausreichend langem Antennenkabel in der EU legal verwendet werden.
Es ist der !Betreiber! (das sind sie!) für die Einhaltung der Vorschriften verantwortlich. Jeder hat sich ausreichend zu informieren.

Viele weitere Infos zu UMTS-, WLAN- und DECT-Antennen und Geräten finden sie auf unseren umfangreichen Web-Seiten http://www.brennpunkt-srl.de

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