Richtfunkstrecken: Funktionsweise, Vorteile und heutige Einsatzbereiche

Richtfunkstrecken zählen zu den ältesten, aber nach wie vor relevanten Technologien für die Punkt-zu-Punkt-Datenübertragung ohne Kabel. Trotz der Verbreitung von Glasfaser, Satellitensystemen und Mobilfunknetzwerken sind Richtfunklösungen ein wichtiger Bestandteil der Telekommunikationsinfrastruktur. Sie kommen bei Fernverbindungen, als Backup, in Gebirgen, Wäldern, an Sendemasten oder an Orten zum Einsatz, an denen der Kabelausbau unmöglich oder zu teuer ist.

Was sind Richtfunkstrecken und wie entstanden sie?

Richtfunkstrecken sind Systeme zur Übertragung von Daten über schmal gebündelte Funkwellen zwischen zwei oder mehreren weit entfernten Stationen. Voraussetzung ist Sichtverbindung zwischen den Antennen; gesendet wird im Bereich von einigen bis mehreren Dutzend Gigahertz. Anders als Mobilfunk oder WLAN sind Richtfunkstrecken strikt für Punkt-zu-Punkt- oder Kettenverbindungen konzipiert, nicht für viele Nutzer gleichzeitig.

Die Technologie entstand Mitte des 20. Jahrhunderts - anfangs für militärische Zwecke, um zuverlässige Verbindungen über große Distanzen ohne leicht zerstörbare Kabel zu ermöglichen. Später wurde Richtfunk im zivilen Bereich eingesetzt, etwa für Fernverbindungen zwischen Städten, Stationen oder Sendemasten. Bis zur breiten Einführung von Glasfasern war Richtfunk die Basis für Ferngespräche, Rundfunk und die ersten digitalen Übertragungen.

Ihr Vorteil: Richtfunkstrecken konnten auch dort gebaut werden, wo andere Lösungen scheiterten - in Gebirgen, der Taiga, Steppe oder Wüste. Antennen wurden auf Erhebungen und Türmen montiert und bildeten Strecken über Hunderte Kilometer. Damals war dies revolutionär: ein schneller, kabelloser Kanal, geschützt vor den meisten physischen Schäden.

Mit der Zeit wurde Richtfunk digital, schneller, zuverlässiger und energieeffizienter. Heute werden solche Strecken als Backup für Glasfaser, in schwierigem Gelände und als Transporttechnologie für Mobilfunknetze genutzt.

Wie funktioniert eine Richtfunkstrecke?

Das Prinzip ist einfach: Ein schmal gebündelter Funkstrahl wird von einer Antenne zur anderen übertragen, vergleichbar mit einem Lichtstrahl. Voraussetzung ist freie Sicht - Berge, Bäume, Gebäude oder Türme dürfen den Strahl nicht blockieren, sonst sinkt die Signalqualität oder der Kontakt bricht ganz ab.

Jede Station empfängt und sendet Signale. Ist die Distanz zu groß oder der direkte Weg versperrt, werden Zwischenstationen - sogenannte Repeater - installiert. Diese verstärken das Signal und senden es weiter, ohne die Daten zu verändern.

Genutzt werden Mikrowellen- oder Millimeterwellen-Frequenzen von 1 bis 80 GHz. Je höher die Frequenz, desto schneller und genauer der Strahl - aber auch anfälliger für Regen, Schnee und Nebel. Mit niedrigen Frequenzen sind Distanzen bis 50 km pro Sprung möglich, mit hohen Frequenzen nur wenige Kilometer, dafür mit mehr Bandbreite.

Die Antennen - meist Parabolspiegel von 30 cm bis 3 m Durchmesser, seltener Flachantennen - fokussieren das Signal präzise. Größere Antennen bündeln den Strahl enger und erzielen größere Reichweiten. Schon minimale Abweichungen in der Ausrichtung verschlechtern die Verbindung.

Die Datenübertragung erfolgt digital, mit QAM-Modulation, Fehlerkorrektur und Kompression. So lassen sich große Datenmengen zuverlässig über weite Entfernungen übertragen - quasi als "unsichtbares Kabel".

Das macht Richtfunk flexibel: Er ist schnell installiert, benötigt keine Kabeltrassen und kommt ohne aufwendige Infrastruktur aus. Deshalb ist diese Technik gefragt, wo Glasfaser unmöglich oder unwirtschaftlich ist.

Bestandteile einer Richtfunkstrecke: Stationen, Antennen, Technik

Eine Richtfunkstrecke besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, die gemeinsam stabile und weitreichende Verbindungen ermöglichen - unabhängig vom Hersteller ist die Struktur meist ähnlich:

Richtfunkstation (Outdoor Unit, ODU)

• Empfängt, verstärkt, verarbeitet und sendet das Signal weiter
• Besteht aus Funkmodul, Modem, Stromversorgung, Überwachungssystem und Schnittstellen zur Netzwerkanbindung (Ethernet/SDH)
• Wird auf Türmen, Hausdächern, Masten oder Erhebungen mit Sichtverbindung installiert

Antenne

• Meist Parabolspiegel ("Schüssel") - je größer der Durchmesser, desto schmaler und weiter der Strahl
• 30-60 cm für Stadtstrecken, 1-3 m für lange Distanzen
• Im Inneren sitzt der Strahler, das Funkmodul ist per Hohlleiter oder kurzem Koaxkabel angeschlossen, um Verluste zu minimieren

Funkmodul (ODU)

• Installiert außen direkt an der Antenne
• Zuständig für Senden/Empfangen, Verstärkung, Modulation/Demodulation, Filterung und Störungsunterdrückung
• Je näher am Antennenstrahler, desto besser die Signalqualität

Innenmodul (IDU)

• Steht im Technikraum, verbunden per Kabel mit dem Außenmodul
• Verantwortlich für Datenverarbeitung, Ethernet- oder SDH-Flüsse, Frequenz- und Leistungsregelung, Überwachung

Feeder-System

• Kabel oder Hohlleiter zwischen Antenne und Funkmodul
• Bei hohen Frequenzen fast nur Hohlleiter, da Koaxkabel zu hohe Verluste hätten

Repeater

• Zwischenstation bei fehlender Sicht oder zu großer Distanz
• Nimmt das Signal auf, verstärkt und sendet es weiter - wie ein Spiegel für Funkwellen

Die Kombination dieser Komponenten erlaubt sowohl kurze Stadtverbindungen als auch komplexe Fernstrecken durch Gebirge und abgelegene Regionen.

Frequenzbereiche und ihre Besonderheiten

Richtfunk arbeitet im Mikrowellen- und Millimeterwellenbereich von 1 bis 80 GHz. Jede Frequenzgruppe hat eigene Vorzüge und Einschränkungen:

Niedrige Frequenzen (1-6 GHz)

• Für weitreichende Hauptstrecken
• Unempfindlich gegen Regen, Schnee, Nebel - Reichweiten bis 30-50 km
• Nachteil: Breiter Strahl, weniger Frequenzband verfügbar, mehr Störanfälligkeit

Mittlere Frequenzen (7-13 GHz)

• Klassische Arbeitsfrequenzen für Richtfunk
• Guter Kompromiss aus Reichweite und Geschwindigkeit (10-25 km)
• Weit verbreitet bei Mobilfunk, Bahn und Energieversorgern

Hohe Frequenzen (15-23 GHz)

• Höhere Datenraten (bis mehrere Hundert Mbit/s oder sogar 1 Gbit/s)
• Kürzere Reichweite (5-15 km), stärkere Dämpfung bei Regen

Millimeterwellen (24-38 GHz, 60-80 GHz)

• Ermöglichen Multi-Gigabit-Datenraten (5-10 Gbit/s und mehr)
• Sehr wetterempfindlich, Reichweite 1-5 km
• Erfordern exakte Ausrichtung, ideal bei hohem Datenbedarf und fehlender Glasfaser

Einfluss von Gelände und Atmosphäre

• Je höher die Frequenz, desto schmaler der Strahl und stärker die Beeinflussung durch Regen, Schnee, Nebel, Feuchtigkeit und Mehrwegeausbreitung an Bergen, Gebäuden oder Wasserflächen.

Die Wahl des Frequenzbereichs ist immer ein Kompromiss zwischen Geschwindigkeit, Reichweite und Umgebungsbedingungen: In Gebirgen nutzt man eher niedrige Frequenzen, in Städten mit kurzen Strecken bevorzugt man hohe Frequenzen für maximale Bandbreite.

Vorteile von Richtfunkstrecken

Trotz des Siegeszugs der Glasfaser sind Richtfunkstrecken weiterhin gefragt - dank ihrer einzigartigen Eigenschaften:

1. Kein Kabelverlegen nötig: Ideal, wenn die Verlegung von Glasfaser oder Kupfer durch schwieriges Gelände, Privateigentum oder Wälder unmöglich oder zu teuer ist. Zwei Stationen mit Sichtverbindung genügen.
2. Schnelle Inbetriebnahme: Richtfunk kann in wenigen Stunden oder Tagen aufgebaut werden - wichtig für Notfälle, temporäre Projekte, Baustellen, Expeditionen oder als Backup-Lösung.
3. Hohe Bandbreite: Moderne Systeme liefern Dutzende bis Hunderte Mbit/s, im Millimeterbereich sogar bis 5-10 Gbit/s - für viele Szenarien vergleichbar mit Glasfaser.
4. Zuverlässigkeit und Autonomie: Keine mechanisch anfälligen Kabel, keine Korrosion oder Stromprobleme. Die Technik arbeitet jahrelang wartungsarm auf Türmen oder Masten.
5. Optimal für schwer zugängliche Orte: In Gebirgen, Wäldern, Wüsten oder an Standorten ohne Kabelinfrastruktur oft die einzige Option für schnelle Datenübertragung.
6. Kettenbildung über Hunderte Kilometer: Mit Repeatern können lange Strecken gebaut und auch entlegene Regionen angebunden werden.
7. Geringe Betriebskosten: Kaum Wartungsaufwand im Vergleich zu erdverlegtem oder oberirdischem Kabel, wenig Verschleiß durch die Umwelt.

Diese Vorteile machen Richtfunk zu einer zuverlässigen und wirtschaftlichen Transporttechnologie für Daten - besonders dort, wo Kabel nicht praktikabel oder zu teuer sind.

Nachteile von Richtfunkstrecken

So vorteilhaft Richtfunk auch ist, als Allheilmittel taugt er nicht - er ersetzt die Glasfaser nicht in allen Fällen. Die wichtigsten Einschränkungen:

1. Sichtverbindung erforderlich: Berge, Hügel, Hochhäuser, Bäume oder Metallkonstruktionen blockieren den Strahl vollständig - Umgehungen wie beim Mobilfunk sind nicht möglich.
2. Begrenzte Streckenlänge: Reichweite hängt von der Frequenz ab (niedrige: mehrere Dutzend Kilometer, hohe: 1-5 km). Für lange Strecken braucht es Repeater - das erhöht Kosten und Wartungsaufwand.
3. Wetterempfindlichkeit: Regen, nasser Schnee, Nebel und hohe Luftfeuchtigkeit beeinträchtigen vor allem Millimeterwellen (23-80 GHz) - es kann zu Geschwindigkeitseinbrüchen oder Ausfällen kommen.
4. Präzise Ausrichtung notwendig: Antennen müssen auf Bruchteile eines Grads genau ausgerichtet sein. Wind, Vibrationen oder Eisbildung können die Verbindung stören.
5. Begrenztes Frequenzspektrum: Mikrowellenfrequenzen sind staatlich lizenziert und limitiert - das setzt der maximalen Bandbreite Grenzen und erfordert teils Genehmigungen.
6. Störungen durch Interferenzen: In Ballungsräumen mit vielen Richtfunkstrecken kann es bei schlechter Planung zu gegenseitigen Störungen kommen.

Trotzdem bleibt Richtfunk unverzichtbar, wo Kabelinstallationen nicht machbar oder zu teuer sind und Zuverlässigkeit sowie Flexibilität gefragt sind.

Richtfunk vs. Glasfaser: Unterschiede und Einsatzzwecke

Oft werden Richtfunk und Glasfaser verglichen - beide dienen als Backbone- und Transporttechnologien, unterscheiden sich aber stark in Architektur, Kosten und Einsatzszenarien:

1. Bandbreite: Glasfaser liefert höchste Geschwindigkeiten (zig Gbit/s, mit DWDM sogar Terabit). Richtfunk erreicht 100-500 Mbit/s (mittlere Frequenzen) bis 5-10 Gbit/s (Millimeterwellen). Für maximalen Durchsatz ist Glasfaser unschlagbar.
2. Latenz und Stabilität: Beide Technologien bieten niedrige Latenz, Glasfaser bleibt aber bei jedem Wetter stabiler. Richtfunk ist wetterempfindlicher, vor allem im hohen Frequenzbereich.
3. Infrastrukturbedarf: Glasfaser benötigt Trassen, Kanäle, Genehmigungen und Bauarbeiten. Richtfunk braucht nur Sichtverbindung und zwei Standorte - ideal für Berge, Wälder, schwer zugängliche oder temporäre Standorte.
4. Ausfallsicherheit: Glasfaser ist sehr zuverlässig, aber anfällig für Kabelschäden (z. B. durch Bagger, Unfälle, Brände, Baumstürze). Richtfunk ist gegen solche Schäden immun - Luft als Medium. Deshalb ist er oft Glasfaser-Backup.
5. Kosten: Glasfaserbau ist teuer und dauert Monate, Richtfunk ist in Tagen einsatzbereit und günstiger.
6. Skalierbarkeit: Glasfaser lässt sich praktisch unbegrenzt skalieren, Richtfunk stößt durch Frequenzspektrum, Wetter und Strahllänge an physikalische Grenzen.

Fazit:
- Für Städte, Backbone und höchste Geschwindigkeiten: Glasfaser.
- Für Gebirge, entlegene Objekte und Backup: Richtfunk.
- Für Mobilfunkbetreiber: Kombination aus Glasfaser und Richtfunk für maximale Abdeckung.

Heutige Einsatzbereiche von Richtfunkstrecken

Richtfunk ist trotz Glasfaserausbau in vielen Szenarien unersetzlich - überall, wo zuverlässige, weitreichende und kostengünstige Verbindungen gebraucht werden. Typische Anwendungen:

1. Mobilfunkbetreiber: Anbindung von Basisstationen (vor allem in schwer zugänglichen Regionen), Backups für Glasfaser, schnelle Inbetriebnahme neuer Standorte. Viele LTE- und 5G-Masten sind nach wie vor über Richtfunk angebunden.
2. Gebirgs- und Randlagen: In Gebirgen, Taiga, Tundra und Wüste ist Kabelverlegung teuer oder unmöglich. Richtfunk verbindet entlegene Siedlungen, Wetterstationen, Geobasen und Industrieanlagen.
3. Energie und Industrie: Kraftwerke, Pipelines, Ölfelder und Umspannwerke nutzen Richtfunk für Telemetrie, SCADA und Sicherheitssysteme - Zuverlässigkeit und Autonomie sind entscheidend.
4. Militär und Behörden: Hohe Reichweite und Widerstandsfähigkeit machen Richtfunk ideal für geschützte, teils mobile Kommunikationskanäle.
5. Not- und temporäre Kommunikation: Perfekt für Baustellen, Expeditionen, Katastrophenschutz oder Wiederherstellung der Verbindung nach Ausfällen - schnell einsatzbereit ohne große Infrastruktur.
6. Internet für abgelegene Standorte: Berghütten, Forschungsstationen, Camps, Leuchttürme und Häfen erhalten Internet oft ausschließlich über Richtfunk - oft die einzige Option auf große Distanz ohne Kabel.

Dank Autonomie und Flexibilität bleibt Richtfunk selbst dort relevant, wo die Hauptinfrastruktur längst auf Glasfaser basiert.

Warum werden Richtfunkstrecken immer noch genutzt?

Trotz des Ausbaus von Glasfasernetzen ist Richtfunk keineswegs Vergangenheit - im Gegenteil: Die Technologie wird aktiv genutzt, da sie einige Eigenschaften besitzt, die keine andere Technik vollständig ersetzen kann.

Richtfunk ist die schnellste Möglichkeit, einen Backbone- oder Transportkanal aufzubauen, wo keinerlei Infrastruktur existiert. Es braucht keine Kilometer Kabel, keine Genehmigungen oder Bauarbeiten - zwei Standorte mit Sichtverbindung genügen. Das ist unschlagbar in Gebirgen, Wäldern, Wüsten, Tundra oder bei temporären Projekten.

Außerdem dient Richtfunk als Backup für Glasfaser. Glasfaser bietet immense Bandbreite, ist aber anfällig für mechanische Schäden: Bauunfälle, Erdrutsche, Brände, Sturmschäden. Ein paralleler Richtfunkkanal ermöglicht sofortiges Umschalten - essenziell für Netzbetreiber, Banken, Industrie und Sicherheitssysteme.

Moderne Richtfunktechnik liefert hohe Geschwindigkeiten bis 10 Gbit/s (Millimeterwellen) - mehr als ausreichend für die meisten Transportaufgaben wie 4G/5G-Backhaul oder Unternehmensnetze.

Ein weiterer Pluspunkt: niedrige Betriebskosten. Es gibt kein Kabel, das gewartet oder repariert werden muss; die Technik auf dem Mast läuft oft jahrelang autonom. Damit ist Richtfunk besonders auf langen Strecken und bei geringer Besiedlung wirtschaftlich.

Die Technologie entwickelt sich weiter: bessere Modulation, höhere Störfestigkeit, intelligente Steuerung und Anpassung an Wetterbedingungen. Richtfunk ist kompakter, effizienter und zuverlässiger geworden.

All dies macht Richtfunkstrecken nach wie vor zu einem wichtigen Baustein moderner Telekommunikationsnetze - eigenständig und als Ergänzung zur Glasfaser.

Fazit

Richtfunkstrecken sind auch heute ein unverzichtbarer Teil der Telekommunikationsinfrastruktur - dank Zuverlässigkeit, Mobilität und der Fähigkeit, dort zu funktionieren, wo andere Technologien versagen. Sie bieten stabile Verbindungen für Mobilfunkbetreiber, Industrie, entlegene Siedlungen und Notdienste.

Trotz des Glasfaserausbaus bleiben die Vorteile erhalten: schnelle Installation, minimale Infrastruktur, Schutz vor mechanischen Schäden und Möglichkeit, auch in schwierigstem Gelände Fernverbindungen zu bauen. Moderne Systeme bieten hohe Bandbreite und werden stetig weiterentwickelt, was Richtfunk zukunftssicher macht.

Richtfunk konkurriert nicht direkt mit Glasfaser - vielmehr ergänzt er sie und ermöglicht hybride, ausfallsichere Netze. Deshalb ist Richtfunk seit Jahrzehnten gefragt und wird auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielen.