7. Technik | Cat12-LTE/Ethernet-Router



Herzstück der Kommunikation in unserem Beau ist ein CAT12-Industrierouter, konkret der Teltonika RUTX-14, der mit unserer 5G-Außenantenne verbunden ist. Alle technischen Daten zum RUTX14 könnt ihr hier abrufen.

Um die Mächtigkeit der Außenantenne auch nutzen zu können, verfügt der RUTX14 über 8 externe Antennenanschlüsse (4xLTE, 2xWIFI, 1xGPS, 1xBLE). Wichtige Merkmale, die aus unserer Sicht diesen Router auszeichnen, sind:

- Cat12 bietet bei 4x4-MIMO Datenraten im 4G-Netz bis zu: Down(600 MBit/s), Up(150 MBit/s)
- Dual-Sim für Failover und/oder Loadbalancing,
- 5 x Gigabit Ethernet-Ports (4xLAN, 1xWAN),
- Dual-Band 802.11ac WLAN Accesspoint,
- GPS,
- Bluetooth.

Als Industrierouter ist die Einrichtung und Installation des RUTX14 nicht mit einer Fritzbox vergleichbar. Dafür bietet das linux-basierte RutOS sehr viele Eingriffsmöglichkeiten für Technikbegeisterte. Der Router läuft in unserem Nugget ohne Unterbrechnung, da sein Verbrauch im Idle-Modus bei unter 4W liegt und auch bei Vollast nicht mehr als 15W verbraucht.

Wer mit der Thematik noch nicht so vertraut ist oder den ein oder anderen technischen Begriff noch nicht kennt, dem empfehlen wir für den Einstieg das nachfolgende Video: Internet im Wohnmobil .

Sicherlich ist die Verwendung eines LTE-Industrierouters nicht für Jeden sinnvoll. Was für sie spricht, ist, dass sie sehr robust sind , wenig Energie verbrauchen und vielfältigen Einsatz finden. Zwar werden sie vor allem bei Windparkbetreibern, Logistikern, Schiffen, Feuerwehr, Technischem Hilfswerk, etc. verwendet, allerdings auch schon bei zahlreichen Wohnmobilausbauern auf Kundenwunsch eingebaut.

Sie verfügen Out-Of-The-Box bereits über Funktionen, die man bei anderen Routern nur selten findet und lassen sich fernwarten.

So könnte ein Nuggetfahrer mit seinem Servicebetrieb vereinbaren, dass sein Händler sich bei technischen Komplikationen remote auf das Gerät schaltet und technische Probleme behebt... Sicherlich, für viele Anbieter noch Zukunftsmusik...
Es soll aber bereits Fahrzeughersteller geben, die über das LTE-Netz neue Funktionen an dem Fahrzeug freischalten, fehlerhafte Software aktualisieren oder technische Probleme beheben, bevor sie unangenehm in Erscheinung treten....

Der RUTX-14 verfügt z.B. über einen eingebauten GPS-Service mit Geofencing-Modul. MIt ein paar Mausklicks kann man seinen Router beispielsweise anweisen, per eMail oder SMS benachrichtigt zu werden, wenn der Nugget ein bestimmtes Planquadrat auf der Welt erreicht hat oder wieder verlässt.
So ließe sich z.B. konfigurieren, wenn man sich einem Ziel mit dem Nugget nähert, vorab eine eMail oder SMS zur Benachrichtigung versendet wird...oder es wäre möglich, eine kleine Alarmfunktion (Diebstahlsicherung) ohne Programmierung einzurichten. D.h. wenn der Nugget seine aktuelle, abgeschlossene Parkposition um X Meter verläßt, ihr eine Nachricht auf Euer Handy bekommt....

Den Netgear Nighthawk M 5 kennen wir natürlich, es handelt sich um einen 5G-LTE-Router, der intern 4x4 Mimo, extern über 2 Antennen 2x2 MIMO beherrscht.

Ein sehr guter Router, der aber nur über eingeschränkte externe Antennenanschlüsse verfügt. Teltonika hat aktuell noch keinen 5G-Router im Programm.

Grundsätzlich muss man sagen, dass die 5G-Router vom Preis-/Leistungsverhältnis noch sehr teuer sind und die Verfügbarkeit eines 5G-Netzes ja noch andauert.

Wir haben uns von folgenden Überlegungen leiten lassen: Aufgrund der noch eingeschränkten 5G-Netzverfügbarkeit reicht aktuell der Einsatz eines sehr guten 4G-Routers mit dem besseren Preis/Leistungsverhältnis und den zusätzlichen Funktionen im Netzwerkbereich aus. Viel wichtiger ist, dass bereits eine externe 5G-Antenne zum Einsatz kommt (unsere Anforderung an das Autarkiestehen mit dem Camper). Die 5G-Antenne soll nur einmal montiert werden und für die Zukunft (5G) ausreichen. Der in unserem Nugget befindliche (sehr gute) 4G-Cat12-Router kann jederzeit zu einem späteren Zeitpunkt ohne Umbaumassnahme durch einen 5G-Router ausgetauscht werden (siehe oben, Installationsschacht des alten Nugget-Zentralbedienteils).

In nächsten Beitrag stellen wir gerne unsere 5G-Antenne von Panorama Antennas vor.

Update: Teltonika wird zwei neue 5G-Router im September vorstellen.
Wir bleiben dabei, dass für autarken Empfang im Nugget die Kombination einer ordentlichen LTE-5G-Außenantenne mit 4x4 MIMO und sehr gutem 4G-Router mehr bringt als ein 5G-Router ohne Außenantenne.

8. Technik | 5G-LTE-Antenne | LTE-Verbindungen im Nugget

LTE im Nugget Transit Custom schon eingebaut
Zunächst einmal sollte nicht unerwähnt bleiben, dass alle Nugget-Neufahrzeuge auf Basis Transit Custom bereits über eine LTE-Verbindung via FORDPass Connect Modem verfügen und darüber auch im Fahrzeug ein WLAN-Hotspot für bis zu zehn Geräte bereitgestellt wird. Offenbar handelt es sich um ein eingebautetes 4G-LTE-Modem und es ist zwingend nach einer Testphase ein sog. Car-In-Datenpaket über den einzigen Anbieter Vodaphone zu beziehen. Man ist bei dieser Variante auf den einzigen Anbieter beschränkt. Details dazu findet ihr auf der Ford-Homepage oder über nachfolgende Links.

FordPass Connect

FAQ-FordPassConnect#

LTE-Empfang über eigenen LTE-Router mit externer Antenne verbessern

Zur Nutzung von LTE im Nugget genügt in der Regel das eigene Handy oder ein separates LTE-Modem/LTE-Router. Allerdings reicht die Leistung der in den Geräten eingebauten, internen Antennen nicht immer aus. Insbesondere dann, wenn man ausserhalb der bekannten Infrastruktur von Stadtgebieten, Autobahnen, Campingplätzen an möglichst vielen, freistehenden Orten mit seinem Nugget auch eine Internetverbindung aufbauen möchte. Besonders auf dem Land oder in abgelegenen Gegenden, wo die Sendemasten nur in größeren Entfernungen positioniert sind, kann sich der Einsatz von einer separaten Antenne lohnen oder sogar zwingend notwendig werden. Auch reicht die Empfangsleistung oft nicht aus, um ansprechende, gewünschte Datenübertragungsraten zu erhalten. Die Empfangsbedingungen für den ambitionierten Freicamper sind daher nur selten ideal.

Daher empfiehlt sich bei problematischer Empfangsqualität bzw. geringen Signalstärke der Einsatz einer speziellen, externen LTE-Antenne.

Die Mobilfunktechnik, auch LTE, basiert physikalisch auf sog. elektromagnetischen Wellen. Mögliche Ursachen für eine schlechtes LTE-Signal liegen zum einen darin begründet, dass es selten am Standort des Nuggets eine ebene und ungestörte Sichtverbindung zum nächsten Mobilfunkmast gibt. Oft wird nämlich die Empfangsqualität des Signals durch Wälder, Hügel oder Berge gestört. Diese Störungen werden durch unerwünschte Absorption, Beugung oder Reflexion der elektromagentischen Wellen verursacht. Und selbst die Entfernung zum Sendemast verringert mit jedem Meter die ankommende Signalstärke (Freiraumdämpfung).

Spezielle externe LTE-Antennen lösen daher drei elementare "Probleme", um Verbindungsqualität, Performance und Stabilität von Internet-Verbindungen in der Praxis sicherzustellen.

1) Kompensation der Freiraumdämpfung
2) Dämpfung der Nuggetaussenhülle umgehen
Wer sein LTE-Empfangsgerät innerhalb des Nuggets nutzt, muss mit weiteren Einbußen bei der Empfangsqualität rechnen. Denn die Wellen müssen zunächst in das Auto vordringen. Gerade durch bauliche Besonderheiten (die Autohülle wirkt als "faradaysche Käfig") kann dies stark abschirmend wirken. Vor diesem Hintergrund, sollte das LTE-Empfangsgerät mit Innenantenne vorrangig am Fenster, beim Nuggethochdach im oberen GFK-Dachbereich positioniert werden.
3) Positionsvorteil
Antennen sollten stets so hoch wie möglich installiert werden, besonders, wenn eine direkt Sichtverbindung zur Mobilfunkstation fehlt. Mit jedem Höhenmeter entkommt man dem diffusen Streufeld des Wellenbeugungsbereichs.

Wie erkennt man nun, ob sich eine externe Zusatzantenne lohnt?
Dies abzuschätzen ist für Jeden relativ einfach: Wer über sein Nuggetstandortverhalten (in Städten, an Camping-Plätzen) beispielsweise mit dem Handy die Erfahrung gemacht hat, über eine ausreichende Internet-Verbindungsqualität zu verfügen, der kann sich entspannt zurücklehnen und die Idee einer Außenantenne fallen lassen.

Wer umgekehrt mit seinem Camper oft an entlegenen Orten unterwegs ist und wiederholt enttäuscht wurde, dass die gewünschte Signal-/Internetqualität nicht ausreicht, der sollte über den Ausbau einer externen LTE-Antenne nachdenken.

8. Technik | 5G-LTE-Antenne im Nugget | Anforderungen an eine externe Antenne
Rundstrahlantenne + Antennengewinn + gutes Kabel + 5G-Quattro-Fähigkeit + Optional: WIFI/GPS

Rundstrahlantenne:
Externe 5G-LTE-Antennen für den Nugget sind i.d.R. Rundstrahlantennen - schließlich bewegt sich der Nugget-LTE-Empfänger stetig fort.
Auch will man als Camper nicht jedesmal, wenn man ein schönes Plätzchen gefunden hat, eine "LTE-Richtfunkantenne" neu ausrichten. Zudem sollte LTE-Internet auch während der Fahrt beim Wechsel von Funkzelle zu Funkzelle funkionieren.

Antennengewinn(dBi):
Neben der Eigenschaft Rundstrahlantenne solltet ihr beim externen Antennenkauf auf den sog. Leistungsgewinn der Antenne, der in dBi angegeben wird, achten. Dabei gilt: die Messgröße dBi ist eine relative, logarithmische Angabe. Je höher der angegebene Wert desto höher ist die Sendeleistung bzw. der Leistungsgewinn.

Antennenverlängerungskabel:
Auch die Ausführung und Abschirmung des Antennenkabels als auch die verwendeten Stecker haben Auswirkungen auf die Qualität der Signalübertragung. Der LTE-Router sollte in möglichst kurzer Entfernung von der LTE-Außenantenne montiert sein!

I.d.R. verfügt die externe Antenne über ein produktseitiges Kabel zur Verbindung mit einem Router (auf Steckverbindungen achten!).
Oft wird eine Verlängerung des i.d.R. sehr kurzen Anschlusskabels notwendig. Ist eine Kabelverlängerung notwendig, empfehlt sich grundsätzlich entweder Antennenverlängerungskabel direkt beim Hersteller der Antenne mitzubeziehen oder bei einem Antennenfachbetrieb entsprechende Verlängerungskabel herstellen zu lassen. Das Kabel sollte so kurz als möglich und mit so hoher Qualität mitsamt Stecker als möglich gewählt werden. Selbst ein ausgezeichnetes Kabel bedeutet eine weitere Dämpfung bzw. eine Signalverschlechterung. Bitte beachtet, dass qualitativ hochwertige Kabel aufgrund ihrer hochwertigen Ausführung über einen geringeren Biegeradius verfügen. Hochwertige Kabel lassen sich im Nugget daher viel schwieriger verstecken!

LTE-5G-Readyness mit Vierradantrieb (4x4 MIMO):
Habt Ihr Euch bereits für die Ausführung einer externen Antenne entschieden, empfehlen wir Euch, auf jeden Fall eine vollwertige 5G-Antenne zu beziehen. Schließlich steht der Mehrpreis hierfür in keinem Verhältnis zu einem späteren Austausch der Antenne. Auch sollte die Antenne unserer Meinung nach über 4x4 MIMO verfügen. MIMO steht für "Multiple Input Multiple Output" – also für mehrere (konkret 4) Antennen sowohl auf Sende- und Empfangsseite und damit für 4 voneinander getrennte Datenströmen gleichzeitig.

Optional WIFI/GPS:
Häufig werden für 5G-Antennen optional auch WIFI- sowie GPS-Antennen angeboten. Je nach Wunsch und Auswahl Eures Routers bieten sich entsprechende Erweiterungen an. Wir haben beispielsweise unsere 5G-Antenne mit 2 WIFI-Antennen und 1 GPS-Antenne ausgewählt, da unser LTE-Router RutX14 über die entsprechende Anschlüsse verfügte.

8. Technik | Unsere 5G-LTE-Antenne im Nugget | Kabelführung

8. Technik | Unsere 5G-LTE-Antenne im Nugget | Unsere 5G-Antenne | LGMDM4B-6-60-24-58

In Deutschland ist die Entscheidung gefallen ein reines 5G-Netz aufzubauen (Stichwort: 5G Standalone). Vorteile sind 100mal höhere Datenraten für das IoT, geringere Latenzzeiten sowie geringerer Akkuverbrauch der Handys. Um das 5G-Netz möglichst schnell verfügbar zu machen, setzen die Netzbetreiber eine sog. 5G-DSS-Technologie ein, um die bestehende 4G (LTE)-Infrastruktur 5G-Kompatibel zu machen und je nach Nutzungsgrad 4G/5G bereitzustellen.

Hier könnt Ihr die aktuelle Netzabdeckung aus Sicht der Bundesnetzagentur für Deutschland anschauen.
5G-Netzabdeckung

Damit sollte klar sein, warum für uns, ausschliesslich eine 5G-Antenne in Frage kommt. Mit der 5G Standalone-Entscheidung wird nur derjenige Nutzer zukünftig alle Vorteile von 5G erhalten,der auch im 5G-Netz angemeldet ist. Dieses kann nur durch eine Kombination 5G-Antenne/5G-Router sichergestellt werden. Zukünftige 5G-Router werden abwärtskompatibel sein, d.h. je nach Netzverfügbarkeit sich auch in ein 4G-Netz einwählen können.

Wer von Euch eine 5G-Antenne sucht, dem können wir empfehlen, nach Antennen der Hersteller Poynting (Südafrika) oder Panorama Antennas (UK) Ausschau zu halten. Keine Angst: beide Hersteller sind mit ihren Produkten im gutsortierten Fachhandel in Deutschland erhältlich oder auch über das Internet bestellbar.
Poynting
Panorama Antennas

Wir haben uns bei unserem BEAU für eine Rundstrahlantenne von Panorama Antennas entscheiden und zwar für den "MAKO 5G Dome", konkret die Ausführung: LGMDM4B-6-60-24-58.

Alle Features über diese Antenne findet ihr in diesem Produktvideo. Produktlink auf der Herstellerseite.

Auszug:
GPS: 1562-1612MHz 26dB LNA
LTE(4G), 5G: 4x4MiMo: 617-960MHz, Gewinn:4dBi /1710-3800MHz, Gewinn:8dBi / 4900-6000MHz, Gewinn:9dBi
WIFI: 2x2MiMo: 2.4/5.0GHz

8. Technik | Unsere 5G-LTE-Antenne im Nugget | Standortfrage

Wir empfehlen den Router möglichst in der Nähe der externen Antenne zu platzieren. D.h. es bietet sich an, im Nugget HD den Router in den Hochschränken im Heck zu positionieren und die Antenne dann direkt oberhalb des GFK-Dachs außerhalb aufzukleben. Viele Antennenhersteller bieten zusätzlich eine Gewindeverlängerung an, so dass auch durch ein gedämmtes GFK-Dach eine Durchführung erfolgen kann.Beim Nugget AD wäre eine direkte Montage des Routers unterhalb des GFK-Dachs sinnvoll. Beispielsweise fixiert mit einem Industrie-Klettband auf dem unterseitigen Dachflies. Reicht die Nutzung via WLAN aus, ist zum Router nur noch ein 12V-Stromkabel als "Schlaufe" zu führen. Der Vorteil wäre auch, dass die Antennenkabel nicht verlängert als Schlaufe ausgeführt werden müssen, da die Kabellänge zwischen offenem und geschlossenen Dach zwischen Router und Antenne nicht variiert.

Anders sieht es beispielsweise in der von uns gewählten Lösung der externen Antenne im Fußbereich des Aufstelldachs aus. Da der Router im DIN-Schacht des Nugget-Fahrerhauses platziert ist, sind die Antennenkabel im Bereich des Fußpunktes als Schlaufe ausgeführt (vgl. Bilder zu Verkabelung oben). Der Grund, warum wir diese Lösung gewählt haben, liegt auf der Hand. Wir haben zusätzlich eine komplette Netzwerkverkabelung im Nugget realisiert und zum Router führen müssen. Die für diesen Einsatzzweck ideale Lösung bestand also in der Nutzung des freien DIN-Schachtes oberhalb des Fahrerhauses, in dem früher die zentrale Westfalia-Steuerung untergebracht war. Der Schacht ist bei jedem neuen Nugget leer und kann wirklich nicht sinnvoll genutzt werden. Also ein idealer Platz für unseren RUTX14, in den alle 7 Kabel der Antenne (vgl. Bilder zur Verkabelung oben) sowie alle 5 Netzwerkkabel aus dem Nugget hineinlaufen. Der RUTX14 ist ebenfalls per Industrie-Klett im DIN-Gehäuse fixiert, wird mit einer 12V-Leitung der Aufbaubatterie mit Strom versorgt und bleibt jederzeit frei zugänglich. D.h. in den beiden gut erreichbaren SIM-Schächten kann jederzeit eine neue SIM-Karte eingelegt werden. Das Upgrade zu einem zukünftigen 5G-Router würde nur das Herausnehmen und Einbauen eines neuen Router-Gehäuses ohne Änderung der Verkabelung bedeuten.

Wie kann ich nun feststellen, ob meine externe Antenne eine gute Empfangsqualität bietet?
Zum einen könnt Ihr per Aufruf eines LTE Speedtest s über das Internet die Geschwindigkeit mit der neuen Antenne im Vergleich zu einem Handy etc. ausprobieren. Zum anderen sollte euch euer Router (und hier kommt ein weiterer Vorteil eines Industrierouters wie dem RUTX14 ins Spiel) über das Benutzerinterface alle relevanten Informationen zur Empfangsqualität der Antenne liefern. Anbei ein Screenshot über den Signalstärkeverlauf unserer 5G-Antenne in einem Zeitfenster von 3 Minuten. Ohne auf sämtliche technischen Begriffe für einen guten Antennenempfang einzugehen, möchte wir nur auf den sog. SINR-Wert zu sprechen kommen. Der SINR (signal-to-interference-plus-noise-ratio) setzt das Nutzsignal zu Interferenz und Rauschen ins Verhältnis. Die Leistung des Nutzsignals, geteilt durch die Summe der Leistung des Interferenzsignals (Störungen) und dem Hintergrundrauschen, ergibt den SINR Wert.

Wie ihr der Abbildung entnehmen könnt, ist ein SINR-Wert größer 10 als excellent einzustufen. Das von uns mit dem RutX14 erfolgte Tracking des externen Antennensignals ergibt einen Durchnittswert von 18.21dbm, einen Maximalwert von 29.1dbm und einen Minimalwert 6.3dbm. Wir sind von den Ergebnissen, die wir bisher mit unserer 5G-Antenne erzielen konnten, hellauf begeistert.