[Discuss] Unidirektionales WLAN?

[Erich N. Pekarek]

Hallo Thomas!

Erlaube mir, ein paar unvollständige Infos und Überlegungen als 
Grundlage für Deine weitere Informationssuche beizutragen:

Am 2018-10-20 um 20:39 schrieb Thomas Zehetbauer:
> Hallo Harald!
>
>> interessantes Projekt!
> Danke!
>
>>> Nach meiner Erfahrung sind zumindest die Beacons bei freier
>>> Strecke kilometerweit sichtbar, was mir notfalls genügen würde,
>>> um die aktuelle Position zu broadcasten.
>> Wie willst du in den WLAN-Beacons die Position übertragen?
>
> Indem ich die Positionsdaten als SSID verwende.
> Der AP heisst dann zum Beispiel "48.1234_16.1234_220"

Die Problematik, die ich dabei sehe ist folgende:
Hostapd muss dafür nach meiner Kenntnis neu gestartet werden. Wenn also 
nur ein WLAN-Modul vorhanden ist, wird es zwangsläufig Aussetzer geben, 
sodass zwar die Positions-SSID erscheint, aber Datenübertragungen innert 
dieser ESSID verunmöglicht werden. (Gilt dann auch für Multi-SSID/VAP).

Im Adhoc-Mode wäre die BSSID für die Datenübertragung massgeblich, 
während die ESSID, wenn sie zur Laufzeit änderbar ist, irrelevant ist. 
Mit dem iw-utility kann man aber meines Wisssens zur Laufzeit keine 
Änderungen machen, sondern muss den Adhoc-Mode beenden und neu starten. 
Es stellt sich dann aber die Frage, ob der Empfänger die Änderung auch 
ausliest, oder, ob er sich die anfängliche ESSID „merkt“ oder nur eines 
der im Adhoc-Mode verbundenen Geräte repräsentativ anzeigt. Ich erinnere 
mich, dass mit „horst“ auf unseren Linksys eine solche Anomalie stetig 
zu beobachten war.

>
>>> Schöner wäre natürlich eine statische essid und die Telemetrie
>>> über UDP zu senden, aber was passiert, wenn der Ballon die
>>> Bodenstation nicht mehr sieht? Wird trotzdem weiter gesendet?
>> Ja. Insbesondere wenn du an eine broadcast addresse sendest.
>> Also zum Beispiel 10.11.12.1/24 als Adresse konfigurieren und an
>> 10.11.12.255 UDP Pakete senden.
>> (Das ganze natürlich im ad-hoc Modus.)
>
> Sollte das auch im Access-Point Modus funktionieren?

Siehe oben: Unterbrechungen vorprogrammiert. Lösung: Dual-Radio. Neues 
Problem: steigender Energiebedarf.
>
>> 2.4 GHz hat weniger Dämpfung als 5 GHz. Wegen Bitrate ist es ein
>> Kompromiss: Je niedriger umso größer die Reichweite, aber auch umso
>> wahrscheinlicher eine Kollision.
>
> Also niedrige Bandbreite und kleine Pakete.

Wobei ich „Bitrate“ durch „Modulation“ oder „Modulation & Coding“  
ersetzen würde, denn Bitrate ist teils durch Modulation und Codierung, 
wie auch Intervalle bedingt - und kurze Intervalle auf lange Strecken 
werden eher nicht miteinander korrelieren.

>
> Mich würde vor allem interessieren, wie sich der gewählte Standard
> (a/b/g/n) und die Bandbreite auf die Modulation (BPSK, QPSK, QAM)
> und damit auf die Reichweite auswirkt.

Eher umgekehrt: Durch die zunehmende Entfernung wird die Wahl von 
geringeren Bitraten und stärker Bandspreizung erforderlich, denn mit der 
Entfernung sinkt einerseits das Signal-Rauschverhältnis, steigen die 
Signallaufzeiten, sind längere Intervalle zwischen den Symbolen 
erforderlich und erhöht sich die Wahrscheinlichkeit für Burst-Störungen.

802.11 verwendet für die beiden „unteren“ Modi DSSS/FHSS und für die 
Modi nach 802.11b DSSS+CCK, während die neueren Verfahren „weniger tief“ 
in den Äther eindringen. DSSS ist gegen schmalbandige Störungen 
unempfindlicher. Dasselbe gilt bis zu einem gewissen Grad auch für OFDM, 
während *PSK und darauf aufbauend QAM-Verfahren hier z.T. total 
ausfallen können. Die entsprechenden Wikipedia-Artikel sind lesenswert.


Bei 802.11 werden Beacons, wenn ich es damals richtig verstanden habe, 
was Matthew S. Gast in seinen Standardwerken schreibt, immer mit der 
niedrigsten verfügbaren Datenrate also bei 802.11b/g/n mit 1 Mbit/s BPSK 
übertragen, damit auch alle Teilnehmer im Empfangsradius, also all jene, 
die das Signal noch fehlerfrei dekodieren können, sich mit der 
Gegenstelle akkordieren können. Bei 802.11a bin ich mir gerade nicht 
sicher: Ich vermute demzufolge, es seinen dort 5.5 Mbit/s QPSK oder MCS 
0 SGI in (spam-protected) Man korrigiere mich bitte, wenn ich falsch liege.


>
>> ad Reichweite verbessern: Richtantenne auf der Empfangsseite.
>
> Ich denke auch an einen Vorverstärker, aber dazu brauche ich einen
> WLAN-Adapter mit Antennenanschluss und müsste diesen - falls das
> überhaupt möglich ist - auf "nur Empfang" konfigurieren.

Vorverstärker werden nur etwaige Störungen, die bei breitem Beam 
zwangsweise mitempfangen werden, mitverstärken. Antennennachführung und 
geringe Beamwidth scheinen mir da eher erfolgversprechend zu sein.

>
> Oder wie reagiert ein handelsüblicher LNA, wenn er am Ausgang
> mit Sendeleistung konfrontiert wird.

[...]. --verbose. Was verstehst Du exakt unter einem handelsüblichen LNA?
>
> Eine weitere Möglichkeit wäre, mit WLAN zu senden und einen RTL-SDR
> als Empfänger zu benutzen. Damit kann ich sicher einen Vorverstärker
> verwenden, aber wie bekomme ich die WLAN-Daten aus dem IQ-Stream?
Nur geraten:
https://www.rtl-sdr.com/a-demonstration-of-the-rtl-sdr-receiving-wifi-and-2-4-ghz-ism-with-a-modded-sup-2400-downconverter/

>
> Was sind die längsten Strecken bei Funkfeuer und wie werden die 
> betrieben?

Leider kann ich mangels eigener Erfahrung mit dieser Information nicht 
dienen. Die Amateurfunker (ich bin keiner), die hier mitlesen, und 
HAMNET-Stationen betreiben, sind die richtigeren Ansprechpartner dafür.

Ansonsten finde ich Erfahrungsberichte im Internet zu 
Long-Distance-Links etwa aus Australien, wo „Cantennas“ auf einem 
Spiegel beträchtliche Strecken operativ überbrücken. Bedenke bitte nur, 
dass der Betrieb solcher Strecken grundsätzlich innerhalb der EU nicht 
zulässig sein wird - soweit es nicht Ausnahmeregelungen, wie etwa für 
Amateurfunk gibt, die aber an Auflagen gebunden sind.

>
> Danke & Liebe Grüße
> Tom
>
Mehr kann ich leider zu Deiner Frage momentan nicht beitragen, aber ich 
freue mich über das spannende Thema. Bitte um Updates, dazu!

LG
Erich

P.S.: Literatur von Matthew S. Gast in der O'Reilly-Reihe - siehe 
https://www.oreilly.com/pub/au/692
„802.11 Wireless Networks: The Definitive Guide” beinhaltet alle 
Grundlagen für WLAN, die beiden „Survival Guides“, ich kenne bisher nur 
den für 802.11n, sind als Addendum zu verstehen. Womöglich findest Du 
mit den Gratis-Leseproben auch das Auslangen.