2,4GHz, sinvolle Zukunftstechnik ?

Wenn über RC-Fernsteuerung diskutiert wird, kommt derzeit eine Technik in die Diskussion unter dem Schlagwort 2,4GHz. Was steckt, abseits jeglicher Werbung, tatsächlich dahinter?

Nachdem wir uns schon lange mit dieser Technik beschäftigt haben und zu dem technischen Ergebnis gelangt sind, dass damit mit erlaubten Mitteln im Moment kein sicherer Betrieb von Flugmodellen möglich ist, ist es für uns ziemlich unverständlich, warum um dieses Thema so unklare Äußerungen von allen möglichen Beteiligten (und Unbeteiligten) gemacht werden.

Auch wir hätten Lösungen für 2,4GHz mit unseren Zusatzideen ganz schnell lieferfertig, die über das bisher bekannte sogar hinausgehen, schließlich gibt es ja billige Bausteine (s.u.) ......

Wir haben keine besonderen Interessen, mit welchem Frequenzband wir unsere Ideen verwirklichen ist für uns nebensächlich. 2,4 GHz wäre für uns eher ein großer Vorteil, weil das auf der ganzen Welt verwendet wird und die Probleme der unterschiedlichen Frequenzbänder in unterschiedlichen Ländern beseitigt wären.

 Wir müssen als Unternehmen, welches für Mitarbeiter und Kunden verantwortlich ist, gesetzliche Rahmenbedingungen einhalten. Wir haben auch kein großes Produktprogramm, wo ein wegfallendes Produkt keine große Bedeutung hat. Wir müssen von dem leben, was wir selber in Deutschland produzieren und kaufen nicht in Fernost bei einem Lieferranten ein, dem es egal ist, was in Europa erlaubt ist oder nicht.

Auch wenn scheinbar ein „Hype“ für Fernsteuerungen auf diesem Band stattfindet, scheint uns der Umgang mit diesem Thema und die Argumente dafür oder auch dagegen, vorsichtig ausgedrückt, meist etwas unlogisch und mit „persönlicher Note“. Deshalb möchte wir an dieser Stelle versuchen, Sachargumente in die Diskussion einzubringen, vielleicht kann das ja im ein oder anderen Fall hilfreich sein (selbst wenn das Manche vielleicht gar nicht hören wollen !?!).

Fakt 1:
Nach den neuesten Bestimmungen, die ab July 2008 einzuhalten sind (und nunmehr schon ein Jahr bekannt sind), ist der Verkauf von 2,4GHz-Fernsteuerungen untersagt, die nicht den neuen Bestimmungen entsprechen..

Kommentar ACT: Das ist eigentlich nur logisch, denn die festgelegte Technik auf 2,4GHz funktioniert nur dann für alle Nutzer auf diesem Band, wenn alle tatsächlich auch die selbe, bi-direktionale Betriebsart nutzen.

Fakt 2
Die Ausbreitungsbedingungen für elektromagnetischen Wellen folgen dem physikalischen Grundsatz: Je höher die Frequenz, desto licht-ähnlicher die Ausbreitung. Übersetzt bedeutet dies: Je höher die Frequenz, desto stärker ergeben sich Funkschatten durch alle Arten von Gegenständen, vor allem elektrischen Leitern wie Kabel, Drähte, Kohleteile, aber auch normalen Materialien wie Holz, Stein usw.

Kommentar ACT: In der Praxis kann jeder Autofahrer das nachprüfen. In einem Tunnel verabschiedet sich UKW-Empfang (88-107MHz, hohe Frequenz) sehr schnell (wenn kein Sender im Tunnel installiert ist). Sender auf Mittelwelle (MW, 526-1606Khz, niedrige Frequenz) arbeiten innerhalb der Senderreichweite in jedem Tunnel problemlos. 2,4GHz ist eine um 24x höhere Frequenz als UKW, 68 x höher als 35MHz. Dementsprechend reduziert sich auch die Wellenlänge um die selben Faktoren.

Es genügen bei 2,4GHz schon kürzeste Gegenstände (ab 12,5cm) oder elektrische Leiter, um einen „Funkschatten“ zu bilden. Unsere Modelle bieten daher genügend Möglichkeiten für Funkschatten. Wikipedia schreibt zu 2,4GHz: Verminderte Durchlässigkeit in Gegenständen. Hier sind vor allem erwähnenswert Wände, aber auch Bäume, oder Bodenreflkexionen im Gras usw. Um trotz dieser Physik noch einigermaßen Reichweite zu bekommen, muß mit sehr viel Abstrahl-Leistung und vierfach Diversity gearbeitet werden, um die Nachteile etwas zu kompensieren. Sichtbar an der JR DX-7 in den USA, die geht offensichtlich, solange einer alleine damit fliegt, auch mit Reichweite, hat aber eine Abstrahlleistung bis zu 1Watt (erlaubt 100mW). In Europa wird diese Fernsteuerung also nie zulässig sein (s.u.). Ganz entschärfen kann man das physikalische Problem aber auch mit viel Leistung grundsätzlich nicht.

Fakt 3
Die Ausgangsleistung ist europaweit auf 100mW EIRP limitiert, wie weit kommt man damit wirklich ?

Kommentar ACT: Nach unseren Tests mit vorhandenen Fernsteuerungen sind Flugmodelle mit 100mW im normalen Flugraum von +/- 500 Meter nicht  sicher zu betreiben. Darum ist der Betrieb von Flugmodellen mit 2,4GHz Technik aus unserer Sicht zumindest fraglich. Es sind unter optimalen Bedingungen manchmal auch 800-900m erreichbar (so erklären wir uns die von manchen Herstellern angegebenen 900m). Leider haben wir diese Bedingungen nur selten. Unser Flugraum beträgt heute +/- 1000m, als Sicherheitsreserve muss mindestens die doppelt mögliche Reichweite vorhanden sein, um in allen möglichen Fluglagen und Betriebsumständen (z.B. Betrieb von mehreren 2,4GHz Steuerungen gleichzeitig und/oder komplexen Modellen mit vielen Kabeln und anderen Störquellen) sicheren Betrieb gewährleisten zu können.

Fakt 4:
Erhältliche 2,4GHz-Fernsteuerungen arbeiten bisher nicht bi-direktional, passen daher nicht in die grundlegende 2,4GHz-Betriebsart, von der WLAN-Technik bekannt, dass sich jeder Nutzer einen freien Kanal sucht und Sender und Empfänger immer voneinander wissen. Das W-Lan Netz auf 2,4GHz wird in Zukunft flächendeckend ausgebaut, vor allem für Autos mit W-Lan-Netzen, fast jedes Handy benutzt 2,4 GHz für Blue Tooth, viele weitere Industrieanwendungen werden noch in 2,4 GHz dazukommen. Nur wenn alle die selbe Betriebsart nutzen, kann das Ganze funktionieren. Werden andere Techniken eingesetzt, werden die normalen Nutzer gestört.

Kommentar ACT: Die Bestimmungen und die interessierten Industrien dahinter arbeiten nicht nur europaweit, das wird u. E. sogar weltweit standardisiert, Inseln gibt es in einer globalisierten Welt keine mehr. Außerdem benötigen die Märkte und deren Firmen Planungs-Sicherheit, zu welcher die Staaten verpflichtet sind. Dauernde Änderungen von Bestimmungen werden wir sicher nicht haben.

Fakt 5
Die Technik für Modell-Fernsteuerungen ist letztlich immer davon abhängig, welche Bauteile von anderen, industriellen Funk-Anwendungen für Modell-Fernsteuerungen verwendbar sind. Da ist es zunächst nur logisch, dass man versucht, die in Millionen Stückzahlen hergestellten, äußerst billigen 2,4Ghz Bausteine für diesen Zweck zu verwenden.

Kommentar ACT: Wie schnell plötzlich Fernsteuerungen mit 2,4GHz da sind, ist ein Beleg dafür. Billige (neue) Technik bedeutet aber nicht automatisch, das diese dadurch auch gut ist für die Steuerung von Modellen.

Fakt 6
Auch bei 2,4GHz gibt es nach wie vor Störungen.

Kommentar ACT: Die Werbung versucht zwar den gegenteiligen Eindruck zu erwecken, wer aber genau liest, kann durchaus zwischen den Zeilen erkennen, dass man sich da nicht so sicher ist. Selbst die besten Werbestrategen schreiben deshalb auch (Flucht nach vorne?), dass die 2,4GHz Fernsteuerungen für den Fall einer Störung oder Signalunterbrechungen eine Fail Safe Funktion haben (obwohl Störungen zwei Sätze vorher ausgeschlossen wurden). Warum ?

Fakt 6
Es gibt bei 2,4GHz keine Probleme mehr mit der Kanalzuteilung im Verein, das erledigt die Technik von selbst. Auch Gleichkanalstörungen sind nicht mehr so leicht zu erzeugen, sind aber immer noch möglich.

Kommentar ACT: Diese Funktionalität ist vom Kunden offensichtlich sehr gewünscht und daher äußerst ernst zu nehmen. Diese Argumente werden aber vor allem als “mehr Sicherheit” dargestellt. Nur, diese Punkte alleine ergeben keine (Mehr) Sicherheit. Diese Funktionalität ist nur dann sinnvoll, wenn auch die Übertragungsstrecke mindestens so sicher ist wie bisher und die rechtlichen Rahmenbedingungen vorhanden sind.

Fakt 7
Bei 2,4 GHz gibt es kein fernsteuer-spezifisches Know How einzelnder Firmen mehr,  jede Firma verwendet im Prinzip die selben Chips. Die kommen aber nicht von Entwicklern von Fernsteuerungen, sondern sind für andere Anwendungen optimiert. Die Fernsteueranwendung ist dann nur ein völlig unwichtiges Nebenprodukt und nichts an der Technik ist für Fernsteuerung optimiert. Die Entwicklungfen in dieser Technik gehen rasend schnell, alle halbes Jahr einen Generationssprung.

Kommentar ACT: Wir werden erheblich abhängiger von anderen Industrien, die uns Modellpiloten überhaupt nicht im Sinn haben. Die Technik ist schnell alt. Wollen wir das?

Fragen, die sich uns aus den oben geschriebene Tatsachen stellen:

Wollen wir eine Fernsteuerung auf einem Band, welches von derzeit schon vielen und in Zukunft noch viel mehr von industriellen Anwendungen flächendeckend belegt wird ?

Ist es realistisch zu glauben, dass die Nutzer und Interessenten aus anderen (größeren) Industrien zulassen werden, dass die normale 2,4GHz Betriebsart und deren Nutzer ausgerechnet durch „Spielzeugfernsteuerungen“ gestört werden, solange diese die Bestimmungen nicht einhalten ?

Sollten wir nicht ganz froh sein, dass wir mit 35 MHz ein Frequenzband haben, für welches von keiner anderen Industrie irgend ein Interesse besteht und eine ausgereifte Technik auch für größte Reichweiten unter allen Betriebsbedingungen zur Verfügung steht ?

Wir halten es für ganz sinnvoll, 2,4GHz für Boote und Cars einzusetzen, dort sind die Bedingungen einfacher und die Sicherheitsanforderungen nicht so hoch.

Entscheiden Sie selbst.........

Wir werden uns darum bemühen, den interessanten Teil der 2,4GHz Technik (Frequenzhopping und 2-Kanalbetrieb)  auch im 35MHz-Band einzuführen. Ideen dazu sind ausreichend vorhanden und technisch möglich ist das, es müssen aber alle Beteiligten mitspielen. Mal sehen...

Reichweitenvergleiche

Wir wissen, dass ein normaler MC-24 Sender mit unseren Empfängern folgende Reichweite am Boden hat

DSL-4 PPM	1300m
DSL-6 PPM	1300m
DSL-8 PPM	1700m
DDS-8 PCM	>1700m
DDS-10 PCM	>1700m

Das sind Bodenreichweiten auf unserer Testrecke, da können wir max. 1700m weit weg mit Sichtverbindung. Durch Auslesemöglichkeiten beim DSL-System wissen wir, dass wir bei den DDS-Systemen in Verbindung mit Diversity noch deutlich weiter kommen.

Luftreichweiten sind schlecht zu dokumentieren, aber man kann die Bodenreichweite zumindest mit Faktor 2 multiplizieren. Peter Michel fliegt mit seinem Airbus A380 unter denkbar schlechten Voraussetzungen (viele Störquellen direkt in der Nähe der Empfänger) im Landeanflug häufig über die 2km Grenze und hat nachher beim Auslesen keine “Signal losts” zu verzeichnen. Ein militärischer Kunde fliegt mit DDS-10PCM und Graupner Sender mehr als 5km weit weg ohne Sichtverbindung, nur mit Kamera. Dabei ist die Verbindung immer optimal. Das sind Reichweiten, die man zwar im Normalfall nicht benötigt, es wird aber mit der Maximal-Reichweite letztlich die Sicherheitsreserve definiert, die vor allem in Problemfällen von Umgebungsbedingungen und Modellbedingungen notwendig ist, um auch in Problemfällen noch ausreichende Reserven zu haben. (Großer Störabstand).

Diese Ergebnisse, verglichen mit den Angaben existierender 2,4 GHz Angebote mit den erlaubten 100mW Leistung sprechen derzeit (Mai 07) noch eine deutliche Sprache zu Gunsten vorhandener Technik. Was aber nicht beudeutet, das da noch Änderungen möglich sind.