Wie "funktioniert" eine bessere Antenne für den Empfang (Bluetooth)

[hashishin]

Hallo in die Runde!

Über die Suche habe ich leider nichts gefunden, dafür die Kategorie Anfängerfragen. Also habe ich mich gleich mal registriert Es geht bei mir konkret um ein Bluetooth Projekt, aber die Physik ist ja die gleiche. Hoffe ich bin damit hier richtig.

Ich möchte gerne Signale in meiner Umgebung monitoren. Dafür nutze ich einen Raspberry Pi und frage mich nun, ob ich mit einer anderen Antenne die Reichweite erhöhen kann.

Was ich nachvollziehen kann: Mit einer größeren Antenne (via USB Dongle) und mehr Leistung kann ich Signale "stärker" versenden.
Aber kann ich auch Signale aus größerer Entfernung empfangen, weil die Antenne die "sonst zu schwachen" Signale doch noch verarbeiten kann? Es gibt ein paar (teure) Produkte die von 1000m Reichweite sprechen und als Sender & Empfänger ausgeschrieben sind. Das wäre grandios, aber ich sehe nicht, wie das funktionieren soll.


LG und vielen Dank!
Patrick

[ax73]

Bluetooth ist ein Übertragungsprotokoll für Datenkommunikation im 2,4Ghz-Band.
Was es von den hier behandelten Themen unterscheidet ist, daß die Antennen dafür im Verhältnis ultraklein
sind und daß im Frequenzsprung-Verfahren gearbeitet wird.

Warum schreibe ich das?
Weil der Verbindungsaufbau und die Übertragung reine Datensache sind.
Was mit einem Empfänger, wie du ihn dir vorstellst, maximal "sichtbar" würde wären kurze
Signalspitzen auf unterschiedlichen Frequenzen. Ob es Bluetooth ist oder etwas anderes
oder eine Störung muß eine nachgeschaltete Software auswerten.

Hinzu kommt die im Vergleich zu den hier gängigen Frequenzbereichen riesige Kabeldämpfung die
im Ghz-Bereich eine Rolle spielt.
Deshalb werden Geräte für den Ghz-Bereich mit dem klassischen Gerät-Kabel-Antenne-Prinzip nicht
funktionieren. Du vernichtest das Nutzsignal bereits auf den ersten Zentimetern durch Dämpfung.

[Jack4300]

Eine bessere Antenne verbessert sowohl Sende- als auch Empfangsrichtung. Das geht natürlich auf Kosten der räumlichen Abdeckung. Du musst aber aufpassen, dass du eine Strahlungsleistung von 10 mW ERP nicht überschreitest. Das heist, hast du ein Gerät welches auch senden kann, so muss bei einer besseren Antenne zwingend die Ausgangsleistung reduziert werden. Es gibt wohl auf Bluetooth-Standarts bis 100 mW, aber da ist eine Leitungsregelung vorgeschrieben.
1000m bei Sichtverbindung sind sicher theoretisch möglich, aber ich weiß nicht welche Signallaufzeiten im Bluetooth-Standart tolerabel sind.

[Jupp]

Signallaufzeiten bei 1000 Meter ?? Rechne doch mal die unterschiedlichen Signallaufzeiten für 10 Meter und für 1000 Meter aus bei einer angenommenen Geschwindigkeit der elektromgnetischen Wellen von 300000 Km/s.

[13CT925]

dass du eine Strahlungsleistung von 10 mW ERP nicht überschreitest.

Mir ist kein ERP in Verbindung mit Bluetooth bekannt, wo kann ich das nachlesen?
BT sendet über einen Bereich von 80Mhz, da kann die ERP nicht überall gleich sein, wo sollte man das festmachen?

1000m bei Sichtverbindung sind sicher theoretisch möglich, aber ich weiß nicht welche Signallaufzeiten im Bluetooth-Standart tolerabel sind.

BT arbeitet nicht im Zeitmultiplex und normalerweise auch nicht unidirektional, von daher sind "Laufzeiten" und die kurze Reichweite unerheblich.

Was ich nachvollziehen kann: Mit einer größeren Antenne (via USB Dongle) und mehr Leistung kann ich Signale "stärker" versenden.
Aber kann ich auch Signale aus größerer Entfernung empfangen, weil die Antenne die "sonst zu schwachen" Signale doch noch verarbeiten kann?

Eine Reichweitensteigerung ohne Leistungssteigerung würde man mit einer Richtantenne erreichen.
Damit arbeitet man aber in eine gezielte Richtung, bei BT will man aber im allgemeinen "rundum" arbeiten, weswegen Richtantenne für BT unüblich sind.
Den USB-Dongle per USB-Kabel an den Empfangsort schaffen ist wesentlich günsrtiger, einfacher und effektiver.

[Jack4300]

dass du eine Strahlungsleistung von 10 mW ERP nicht überschreitest.

Mir ist kein ERP in Verbindung mit Bluetooth bekannt, wo kann ich das nachlesen?
BT sendet über einen Bereich von 80Mhz, da kann die ERP nicht überall gleich sein, wo sollte man das festmachen?

Hier zum Beispiel steht jede Menge drin, die viel Strahlungsleistung und spektrale Leistungsdichte unter welchen Umständen erlaubt sind:
https://docs.silabs.com/bluetooth/lates ... e-etsi-fcc

[13CT925]

Danke.
Naja, das is jetzt ne Info von einem Halbleiterhersteller und kein Inhalt einer Industrienorm....egal, ERP oder EIRP spielt bei BT eher keine große Rolle zumal die Reichweite nicht nur von der Sendeleistung und Antenne, sondern u.a. auch von der zu übertragenden Bandbreite abhängig ist.

Ich bin gespannt, was der TO auswerten will...

[DocFirewire]

Mehr als Beacons wird er nicht zu "hören" kriegen, da ja keine Kopplung stattfindet. Und die sind ziemlich random.

[Jack4300]

Danke.
Naja, das is jetzt ne Info von einem Halbleiterhersteller und kein Inhalt einer Industrienorm....

Jaaa, es ist eine Zusammenfassung was in ETSI EN 300 328 und FCC 15.247 drin steht.

[hashishin]

Hallo zurück,

vielen Dank für die ersten Gedanken.

Ich bin gespannt, was der TO auswerten will...

Es geht um ein IoT Projekt, bei dem (langfristig) ein großes Bluetooth Netzwerk entstehen soll. Es wurde z.B. schon in ein paar Kommunen genutzt, um über BT alle E-Bikes zu connecten. Was da genau im Hintergrund stattfindet, verstehe ich leider nicht

Aktuell kann man diesen Netzwerken ein bisschen helfen, indem man Bluetooth Daten mit auswertet und einsendet (läuft z.B. als App oder Skript im Hintergrund). Und dafür wäre es natürlich hilfreich, einen größeren Radius abdecken zu können (Ja, Radius, nicht gerichtet... Das hätte ich vielleicht gleich dazu schreiben sollen).

Eine bessere Antenne verbessert sowohl Sende- als auch Empfangsrichtung.

Was ich hier und aus anderen Replies herauslese ist, dass man die Antenne eher für eine Richtung nutzen kann, aber nicht den Radius allgemein erhöht.

Wenn ich aber ein externen BT Gerät (Sender/Empfänger - das ist oft umschaltbar), ggf. sogar mit externer Stromversorgung, benutzen würde, wäre es möglich die Empfangsleistung zu erhöhen?

Also mal ein Gerät das ich gefunden hatte: https://www.jaycar.com.au/long-range-bl ... r/p/AA2114
Wenn ich das z.B. für den Empfang nutze und die Daten per Kabel an den PC weiterschiebe, würde das (theoretisch) funktionieren?


VG

[Jack4300]

Hallo zurück,

vielen Dank für die ersten Gedanken.

Ich bin gespannt, was der TO auswerten will...

Es geht um ein IoT Projekt, bei dem (langfristig) ein großes Bluetooth Netzwerk entstehen soll. Es wurde z.B. schon in ein paar Kommunen genutzt, um über BT alle E-Bikes zu connecten. Was da genau im Hintergrund stattfindet, verstehe ich leider nicht

Ich vermute, dass es da nicht um Bluetooth geht, sondern um LoRa(WAN). Das bietet sich auch generell für IoT-Projekte an. Ganz andere Technik. Siehe z.B. TheThingsNetwork

[13CT925]

Ich vermute, dass es da nicht um Bluetooth geht, sondern um LoRa(WAN). Das bietet sich auch generell für IoT-Projekte an. Ganz andere Technik. Siehe z.B. TheThingsNetwork

Das ist auch meine Vermutung.
Es gibt Firmen die haben über 10qkm flächendeckendes WLAN oder LoRaWAN aufgezogen um z.b. Industrieanlagen zu steuern und zu überwachen.
Bei einer BT-Verbindung zu einem E-Bike, warum auch immer, würde ich persönlich da n bissl Datenschutzbedenken mit dem Besitzer der Trethilfe haben.

[hashishin]

Es geht um Bluetooth, vermutlich weil die meisten Geräte inzwischen BLE (Low Energy) unterstützen. Ob das effizienter als andere Netzwerkformen ist, kann ich tatsächlich nicht abschätzen... Die Idee ist aber, ein Netzwerk auf dieser BLE Basis aufzubauen.

Der Überwachungsaspekt hat mich auch irritiert. Man könnte ja die Bewegungsabläufe der einzelnen Devices anhand der MAC-Adresse nachvollziehen. Auf den Detection Devices wird das allerdings randomisiert und erst dann an die Server weitergeleitet. Ok, aber das geht jetzt wirklich am Thema vorbei

Ich frage also nochmal zur Ausgangsfrage: Wenn ich aber ein externen BT Gerät (Sender/Empfänger - das ist oft umschaltbar), ggf. sogar mit externer Stromversorgung, benutzen würde, wäre es möglich die Empfangsleistung zu erhöhen? Es klingt bisher eher nach Nein, aber so ganz eindeutig wurde es dann doch nicht gesagt.


LG

[lonee]

Wenn man das mal auf die BT-Sender der Scooter heruterbricht, ist deren Reichweite marginal.
Wenn man alle via BT erfassen wollte, müsste man zig Empfangsstationen in dem betreffenden Gebiet aufstellen und deren Signale zusammenführen.

Bei einer Funkverbindung braucht man eben ein gewisses Signal-Nutzverhältnis. Also vereinfacht gesagt, die Qualität der Funkverbindung.

Anders schaut es mit der Nutzung der App aus. Da verbindet sich der Scooter mit dem Handy, und dieses sendet die Informationen an den Betreiber.
Also quasi wie eine Art Relaisstelle.

Den reinen Empfang könnte man schon etwas verbessern, indem man gestockte, rundstrahlende Antennen verwendet.
So erzeugt man eine rund strahlende Antenne mit geringem Erhebungswinkel.
Nur ist das in diesem Anwendungsfall, und im Zusammenhang mit BT, recht sinnlos.

Abgesehen davon gibt es dieser Art Anwendung doch schon. GPS-Tracking mit Datenübertragung... Aber klar, das kostet...

[Jack4300]

Es geht um Bluetooth, vermutlich weil die meisten Geräte inzwischen BLE (Low Energy) unterstützen. Ob das effizienter als andere Netzwerkformen ist, kann ich tatsächlich nicht abschätzen... Die Idee ist aber, ein Netzwerk auf dieser BLE Basis aufzubauen.

Wie ich gerade gelesen habe gibt es wohl einen Bluetooth Mesh Standart:
https://www.bluetooth.com/de/bluetooth- ... sh-models/ Weil das auf Bluetooth LE ab Version 4 aufsetzt vermute ich wegen der sehr begrenzten Reichweite den Usecase eher in der In house Vernetzung. Eine ganze Kommune kann ich mir damit beim besten Willen nicht vorstellen. Da dann doch eher LoRaWAN wie es z.B. Kiel gemacht hat.