Hirschmann Hirschmann WLAN products Benutzerhandbuch

WLAN-Outdoor-Leitfaden

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03

08/2020

Technische Unterstützung

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Anwender-Handbuch

WLAN-Outdoor-Leitfaden

10.08.2020

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Die Nennung von geschützten Warenzeichen in diesem Handbuch berechtigt auch ohne beson-

dere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen-

und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann

benutzt werden dürften.

Handbücher sowie Software sind urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte bleiben vorbehalten.

Das Kopieren, Vervielfältigen, Übersetzen, Umsetzen in irgendein elektronisches Medium oder

maschinell lesbare Form im Ganzen oder in Teilen ist nicht gestattet. Eine Ausnahme gilt für die

Anfertigungen einer Sicherungskopie der Software für den eigenen Gebrauch zu Sicherungs-

zwecken.

Die beschriebenen Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss

ausdrücklich vereinbart wurden. Diese Druckschrift wurde von Hirschmann Automation and

Control GmbH nach bestem Wissen erstellt. Hirschmann behält sich das Recht vor, den Inhalt

dieser Druckschrift ohne Ankündigung zu ändern. Hirschmann gibt keine Garantie oder Gewähr-

leistung hinsichtlich der Richtigkeit oder Genauigkeit der Angaben in dieser Druckschrift.

Hirschmann haftet in keinem Fall für irgendwelche Schäden, die in irgendeinem Zusammen-

hang mit der Nutzung der Netzkomponenten oder ihrer Betriebssoftware entstehen. Im Übrigen

verweisen wir auf die im Lizenzvertrag genannten Nutzungsbedingungen.

Die jeweils neueste Version dieses Handbuches finden Sie im Internet auf den Hirschmann-Pro-

duktseiten (www.hirschmann.com).

Hirschmann Automation and Control GmbH

Stuttgarter Str. 45-51

72654 Neckartenzlingen

Deutschland

Inhalt

WLAN-Outdoor-Leitfaden

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03

08/2020

3

Inhalt

Sicherheitshinweise 5

Über dieses Handbuch 7

1 Einleitung 9

1.1 Anwendungsszenarien 10

1.1.1 Access Point 11

1.1.2 Funkstrecke (Point-to-Point) 12

1.1.3 Funkstrecken im Relais-Betrieb 13

1.1.4 Wireless Distribution System (Point-to-Multipoint) 14

1.1.5 WLAN-Client 15

1.1.6 Bewegliche WLAN-Clients 16

1.2 Komponenten des WLAN-Systems 18

1.2.1 Access Points 18

1.2.2 Stromversorgung für den Access Point 19

1.2.3 Externe Antennen 19

1.2.4 Komponenten für den Blitzschutz und den Überspan-

nungsschutz 20

1.3 Auswahl des Frequenzbands 21

1.3.1 2,4-GHz-Band oder 5-GHz-Band 21

1.3.2 Besondere Vorschriften für das 5-GHz-Band 22

2 Aufbau von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen 29

2.1 Der Antennen-Kalkulator 31

2.1.1 Datendurchsatz: Brutto versus Netto 31

2.2 Geometrische Auslegung von Point-to-Point-Strecken 32

2.3 Ausrichten der Antennen 36

2.4 Vermessung von Funkstrecken 40

3 Blitzschutz und Überspannungsschutz 41

3.1 Wie entstehen Blitzentladungen? 42

3.2 Äußerer Blitzschutz 45

Inhalt

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3.3 Innerer Blitzschutz 46

3.4 Auswahl der Komponenten für Blitzschutz und Überspan-

nungsschutz 49

3.4.1 Klassifizierung von Überspannungsschutzgeräten 49

3.4.2 Äußerer Blitzschutz 50

3.4.3 Innerer Blitzschutz 51

3.4.4 Anwendungsbeispiele 51

4 Installation 57

4.1 Montagehinweise 58

4.2 Montage der Access Points 60

4.2.1 Wahl des Montageorts 61

4.2.2 Auf oder an eine ebene Fläche montieren 61

4.2.3 An einen Mast montieren 62

4.3 Montage der Antennen 64

4.3.1 Wahl des Montageorts 65

4.3.2 Montage auf ebener Oberfläche 66

4.3.3 Mastmontage 67

4.4 Montage der Blitzfangstangen 68

4.4.1 Auslegung der Blitzfangstange 69

4.4.2 Abstand zu den gefährdeten Komponenten 69

4.4.3 Ableitung des Blitzstroms (Erdung) 71

A Anhang 73

A.1 Eigenschaften der Antennen 74

A.2 Troubleshooting 75

B Weitere Unterstützung 77

Sicherheitshinweise

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5

Sicherheitshinweise

 Sicherheitstechnische Hinweise

Dieses Handbuch enthält Hinweise, die Sie zu Ihrer persönlichen Sicher-

heit, sowie zur Vermeidung von Sachschäden beachten müssen. Die Hin-

weise sind durch ein Warndreieck hervorgehoben und je nach

Gefährdungsgrad folgendermaßen dargestellt:

Gefahr!

bedeutet, dass Tod, schwere Körperverletzung oder erheblicher

Sachschaden eintreten werden, wenn die entsprechenden Vor-

sichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.

Warnung!

bedeutet, dass Tod, schwere Körperverletzung oder erheblicher

Sachschaden eintreten können, wenn die entsprechenden Vor-

sichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.

Vorsicht!

bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung oder ein Sach-

schaden eintreten können, wenn die entsprechenden Vorsichts-

maßnahmen nicht getroffen werden.

Anmerkung: ist eine wichtige Information über das Produkt, die Handha-

bung des Produktes oder den jeweiligen Teil der Dokumentation, auf den

besonders aufmerksam gemacht werden soll.

Sicherheitshinweise

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Über dieses Handbuch

WLAN-Outdoor-Leitfaden

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7

Über dieses Handbuch

Die Vorteile von WLANs liegen auf der Hand – mehr Flexibilität, mehr Mobi-

lität und Komfort bei gleichzeitig geringeren Kosten als bei kabelgebundenen

Netzwerken. WLANs können ohne bauliche Veränderungen schnell instal-

liert werden und eröffnen dem Netzwerkteilnehmer gegenüber verkabelten

LANs neue Anwendungsmöglichkeiten. Access Points eignen sich in Verbin-

dung mit entsprechenden Antennen zum Aufbau von WLANs sowohl im

Indoor-Bereich als auch im Outdoor-Bereich.

Die vorliegende Dokumentation gilt für alle BAT Access Points in Verbindung

mit geeigneten Antennen und stellt allgemeine Beispiele für den Outdoor-

Einsatz von WLAN-Systemen vor. Hinweise zur konkreten Installation sowie

Basiskonfiguration der einzelnen Access Points und Antennen finden Sie in

den jeweiligen Installationshandbüchern.

Anmerkung: Der Schutz der verwendeten Komponenten vor den Folgen

von Blitzeinschlag oder anderen elektrostatischen Vorgängen ist einer der

wichtigsten Aspekte bei der Auslegung und Installation von WLAN-Systemen

im Outdoor-Einsatz. Bitte beachten Sie die entsprechenden Hinweise (siehe

auf Seite 41 “Blitzschutz und Überspannungsschutz”), da Hirschmann

ansonsten keine Garantie für Schäden an den Komponenten übernimmt!

Anmerkung: Konkrete Sicherheitshinweise bezüglich der Montage und Ins-

tallation der Komponenten eines WLAN-Systems finden Sie in den folgenden

Kapiteln an den relevanten Stellen.

Über dieses Handbuch

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WLAN-Outdoor-Leitfaden

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Einleitung

WLAN-Outdoor-Leitfaden

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9

1 Einleitung

In diesem Kapitel stellen wir zunächst die grundlegenden Anwendungssze-

narien von Wireless Local Area Network (WLAN)-Outdoor-Systemen vor.

Darüber hinaus zeigen wir die Komponenten auf, die Sie zum Aufbau eines

WLAN-Systems im Outdoor-Bereich benötigen.

Einleitung

10

1.1

Anwendungsszenarien

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1.1 Anwendungsszenarien

Wireless Local Area Networks (WLANs) können die traditionellen kabelge-

bundenen Netze ergänzen oder vollständig ersetzen. In manchen Fällen

eröffnen drahtlose Netze neue Anwendungsmöglichkeiten und ermöglichen

einen leichteren Arbeitsablauf oder Kosteneinsparungen.

Einen Access Point können Sie entsprechend den Eigenschaften und Anfor-

derungen der vorliegenden Netzstruktur in verschiedenen Anwendungen

nutzen. Diese Anwendungen umfassen:

 Access Point:

Ein Access Point ermöglicht den Client-Geräten den drahtlosen Zugang

zu einem kabelgebundenen Netz.

 WLAN-Bridge:

Zwei Access Points erlauben eine drahtlose Punkt-zu-Punkt-Kommunika-

tion als Verbindung zwischen zwei üblicherweise kabelgebundenen Net-

zen.

 WLAN-Bridge-Relay:

Ein oder mehrere Access Points mit Dual-Radio-Modulen arbeiten als

Relais-Station und erlauben eine drahtlose Punkt-zu-Punkt-Kommunika-

tion als Verbindung zwischen zwei kabelgebundenen Netzen.

 WLAN-Distribution-Point:

Ein einzelner Access Point als Master bindet mehrere Slave Access

Points an ein zentrales LAN in einer Punkt-zu-Mehrpunkt-Struktur.

 WLAN-Client:

Ein Access Point ist so ausgestattet oder konfiguriert, dass er als Ether-

net-Adapter eine drahtlose Kommunikation mit einem Access Point

erlaubt.

 Bewegliche WLAN-Clients (WLAN-Roaming-Client):

Mobile WLAN-Clients können drahtlos an ein Netz angebunden werden

und kontinuierlich mit dem Netz kommunizieren, auch wenn sie sich zwi-

schen den Access Points bewegen.

Jede dieser Anwendungen ist im Folgenden kurz skizziert. Die folgenden

Kapitel beschreiben die Konfigurationen der Access Points für diese

Anwendungsfälle.

Einleitung

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1.1

Anwendungsszenarien

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1.1.1 Access Point

Ein Access Point kann als zentraler Access Point eingesetzt werden und

mehrere drahtlose Clients anbinden. In dieser Anwendung bietet der Access

Point Zugang zu einem oder mehreren drahtlosen Netzen und regelt fol-

gende Punkte:

 Zugangsrechte der Clients zu den WLANs

 Kommunikation der Clients untereinander

 Zugang zu anderen verbundenen Netzen

In größeren WLAN-Szenarios (beispielsweise in Unternehmen mit Berei-

chen in verschiedenen Gebäuden oder Etagen) können mehrere Access

Points den Clients Zugang zu einem gemeinsamen genutzten Netz ermögli-

chen. Wenn nötig, können die Clients zwischen verschiedenen Access

Points roamen. Die Anwendung wird manchmal auch als Campus-Ausleuch-

tung bezeichnet, da diese Lösung von Schulen und Universitäten übernom-

men wurde, die so den Schülern und Studenten einen Netzzugang

ermöglichen.

Abb. 1: Einzelner Access Point mit mehreren verbundenen Clients

Einleitung

12

1.1

Anwendungsszenarien

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1.1.2 Funkstrecke (Point-to-Point)

WLAN-Systeme im Outdoor-Bereich können Sie vor allem nutzen, um eine

Verbindung zwischen 2 Access Points herzustellen (Point-to-Point). Mit der

Einrichtung einer Funkstrecke zwischen 2 Access Points können Sie bei-

spielsweise ein Produktionsgebäude auf einem weitläufigen Unternehmens-

gelände in das Netz einbinden.

Abb. 2: Wireless-Verbindung zwischen 2 Access Points

Mit einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung ist es auch in schwierigem Gelände

möglich (beispielsweise in den Bergen oder auf einer Insel) einen Internetzu-

gang an Orten bereit zu stellen, an denen eine Verkabelung zu aufwendig

wäre. Durch die dabei üblicherweise sehr guten Sichtbeziehungen zwischen

den 2 Access Points kann man mit diesen Funkstrecken Distanzen von meh-

reren Kilometern überbrücken.

Einleitung

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1.1

Anwendungsszenarien

13

Abb. 3: Point-to-Point-Verbindung mit einer direkten Sichtbeziehung

1.1.3 Funkstrecken im Relais-Betrieb

In manchen Fällen mögen die geforderten Entfernungen zwischen 2 Access

Points die maximale Funkstrecke einer drahtlosen Verbindung überschrei-

ten. Ebenso können Hindernisse zwischen den Access Points, die eine

direkte Funkübertragung stören oder verhindern, vorhanden sein. In solchen

Fällen können Sie durch eine Verkettung von mehreren Access Points mit

jeweils 2 Funkmodulen eine Verbindung zwischen den beiden Endpunkten

herstellen. Da die Access Points an den Zwischenstationen in der Regel ein-

zig als Schaltstelle dienen, nennt man diese Betriebsart der Access Points

auch „Relais-Modus“.

Abb. 4: Funkstrecke im Relais-Modus

Einleitung

14

1.1

Anwendungsszenarien

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BAT Access Points können für jedes Funkmodul neben WLAN-Clients auch

mehrere Point-to-Point-Strecken gleichzeitig bedienen. Verwenden Sie aus

Performance-Gründen BAT Access Points mit 2 Funkmodulen für die Relais-

Stationen. Wenn Sie Richtantennen einsetzen, dann erfordert die Relais-

Station ein Gerät mit 2 Funkmodulen.

1.1.4 Wireless Distribution System (Point-to-

Multipoint)

Eine besondere Variante der Funkstrecken ist die Anbindung von mehreren

verteilten Access Points an eine zentrale Station: das Point-to-Multipoint-

WLAN (P2MP) oder auch Wireless Distribution System (WDS). In dieser

Betriebsart können Sie beispielsweise mehrere Gebäude auf einem

Betriebsgelände mit dem Verwaltungsgebäude verbinden. Der zentrale

Access Point wird dabei als „Master“ konfiguriert, die WDS-Gegenstellen als

„Slave“. Alle Funkstrecken teilen sich die Bandbreite des zentralen Access

Points.

Einleitung

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1.1

Anwendungsszenarien

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Abb. 5: Point-to-Multipoint WLAN

1.1.5 WLAN-Client

Folgende Geräte können ein WLAN-Client sein:

 ein Gerät, das nur mit einem Ethernet-Interface ausgerüstet ist, so wie ein

PC oder ein Drucker, oder

 ein Access Point, der so vom Anwender konfiguriert wurde, dass er aus-

schließlich als WLAN-Adapter funktioniert und seine eigentlichen Eigen-

schaften als Access Point auslässt.

Sie können auch spezielle BAT-Access-Points erwerben, die ausschließlich

als WLAN-Client arbeiten.

Einleitung

16

1.1

Anwendungsszenarien

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Abb. 6: WLAN-Client

1 Authentication-Server, Authorization-Server, Accounting-Server

2 WLAN-Gerät im AP-Modus

3 WLAN-Gerät im Client-Modus

4 WLAN-Gerät im Client-Modus

5 Endgerät im WLAN-Client-Modus

1.1.6 Bewegliche WLAN-Clients

Mit BAT Access Points können Sie völlig neue WLAN-Systeme im industriel-

len Bereich entwickeln mit Datenübertragung zu bewegten Objekten. So

können Sie beispielsweise in der Logistik eine kontinuierliche Anbindung von

Gabelstaplern über WLAN an das Firmennetz ermöglichen. Mobilen Bar-

code-Scannern geben so alle Warenbewegungen in einem Lager in Echtzeit

an das Warenwirtschaftssystem weiter, so dass die Mitarbeiter jederzeit auf

einen aktuellen Lagerbestand zugreifen können.

2

1

3

4

5

Einleitung

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1.1

Anwendungsszenarien

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Abb. 7: WLAN-Client bewegt sich zwischen Access Points

Einleitung

18

1.2

Komponenten des WLAN-

Systems

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1.2 Komponenten des WLAN-

Systems

Ein WLAN-System besteht aus den folgenden Komponenten:

1.2.1 Access Points

Hirschmann bietet Access Points für verschiedene Anwendungszwecke an.

Die Access Points eignen sich in der Regel überwiegend für den Aufbau von

WLAN-Netzen Service Set Identifier (SSIDs) oder Funkstrecken Punkt-zu-

Punkt (P2P). Manche Modelle beinhalten darüber hinaus auch alle Funktio-

nen eines Routers inklusive WAN-Schnittstelle.

Folgende Merkmale sind wichtig für den Einsatz der WLAN-Geräte:

 Umgebungsbedingungen: Die verschiedenen Modelle eignen sich bei-

spielsweise ausschließlich für den Einsatz in Büroumgebungen (IP20),

andere können Sie auch in rauen Umgebungen wie beispielsweise in

Lagerhallen verwenden (IP40). Andere Modelle sind auch für extreme

Wetterbedingungen (IP67) gedacht, wasserdicht und teilweise für den

Einsatz in einem sehr weiten Temperaturbereich.

 Unterstützte Standards: Die Access Points unterstützen je nach Modell

die Standards IEEE 802.11a (5-GHz-Band), IEEE 802.11b beziehungs-

weise IEEE 802.11g (2,4-GHz-Band), IEEE 802.11n (2,4-GHz-Band und

5-GHz-Band) oder IEEE 802.11ac (2,4-GHz-Band und 5-GHz-Band). Ins-

besondere eignet sich das 5-GHz-Band aufgrund der hohen möglichen

Leistungen sehr gut für Richtfunkverbindungen.

 Anzahl der Funkmodule: Für den Einsatz als Relais in Richtfunkverbin-

dungen, die über die Reichweite einer einzelnen Point-to-Point-Verbin-

dung hinausgehen, verwenden Sie Geräte mit 2 Funkmodulen.

Einleitung

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1.2

Komponenten des WLAN-

Systems

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Anmerkung: Weitere Informationen zu den Frequenzbändern und zur zuläs-

sigen Verwendung in unterschiedlichen Ländern finden Sie im Anhang die-

ser Dokumentation.

1.2.2 Stromversorgung für den Access Point

Informationen zu diesem Thema finden Sie im Installationshandbuch.

Das Handbuch finden Sie zum Download im Internet unter: https://

www.doc.hirschmann.com

1.2.3 Externe Antennen

Informationen zu diesem Thema finden Sie im Antennen-Guide.

Das Handbuch finden Sie zum Download im Internet unter: https://

www.doc.hirschmann.com

Einleitung

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1.2

Komponenten des WLAN-

Systems

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1.2.4 Komponenten für den Blitzschutz und den

Überspannungsschutz

Neben den zentralen Bestandteilen des WLAN-Systems (Access Point,

Antenne und Stromversorgung) gehören die Komponenten für den Blitz-

schutz und den Überspannungsschutz zu den wichtigsten Zubehörteilen.

Blitze oder andere elektrostatische Vorgänge in der Atmosphäre können auf

verschiedenen Wegen in das WLAN-System eindringen und dort Schäden

für Menschen oder in Geräten und Anlagen verursachen. Hirschmann bietet

verschiedene Zubehörteile (BAT-ANT-Protector m-f, BAT-LAN-Protector

IP68) zum Schutz von WLAN-Komponenten im Outdoor-Bereich. Diese

Zubehörteile sind selbst Teil einer Blitzschutzlösung. Es liegt in der Verant-

wortung der Blitzschutz-Fachkraft, die entsprechenden Maßnahmen zu

ergreifen, um die Gefahren aufgrund elektrostatischer Effekte zu reduzieren.

Stellen Sie sicher, dass die Komponenten entsprechend den lokalen, regio-

nalen und nationalen Richtlinien (beispielsweise IEC 62305 / DIN EN 62305

(VDE 0185-305)) und in Übereinstimmung mit den bewährten Methoden für

Ihren Anwendungsfall und Ihre Umgebung installiert werden.

GEFAHR

BLITZEINSCHLAG UND ÜBERSPANNUNG

Schützen Sie im Outdoor-Bereich installierte Geräte und Antennen mit

geeigneten Blitzschutzkomponenten wie beispielsweise Blitzfangstangen.

Installieren Sie ein Überspannungsschutzgerät an jedem Kabel.

Die Nichtbeachtung dieser Anweisungen führt zu Tod, schwerer

Körperverletzung oder Materialschäden.

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