Was ist die maximale Übertragungsrate per Funk (WiFi)? Gibt es physikalische Grenzen?

[Gast]

siehe Frage oben?
Gibt es physikalische Grenzen oder können wir irgendwann Terrabit/s mittels Funk übertragen?

[Nightspider]

Die erreichbare Bandbreite ist primär von dem Frequenzspektrum, der Rechenleistung und der Anzahl der Antennen abhängig. Die restlichen Grenzen werden regelmäßig durch Ingenieurskunst(Stichwort Signalmodulation) überwunden.

Grenzen sehe ich auf absehbare Zeit nicht. Für ~2020 ist mit 5G übrigens 10Gbit geplant.
2030 sind wir vielleicht bei Terabit/s mittels Funk über größere Entfernungen.

[Gast]

Ja es gibt ein Limit. Es wird vom sog. Shannen-Hartley Theorem beschrieben (https://en.wikipedia.org/wiki/Shannon%E2%80%93Hartley_theorem).

In der Theorie kann dies natürlich sehr hoch sein, da du sehr viel Energie und viel Bandbreite (Frequencyspektrum) einsetzen kannst. Durch viel Energie hebt sich das Signal vom Hintergrundrauschen ab und durch mehr Spektrum hast du mehr "Platz" zum senden.

In der Praxis ist aber beides stark beschränkt. Das Frequencspektrum (die Luft) teilt man sich mit vielen anderen (Radio, DVB-T, Mobiltelefone, Radar, etc.) und die Sendeleistung kann man nicht beliebig aufdrehen, sonst könnte man den Router/Accesspoint auch als Mikrowellenersatz nutzen. Man kann auch die Frequenz nicht beliebig erhöhen, da sich die Absorption durch Wände bzw. je höher auch durch Luft immer weiter erhöht.

Die Fortschritte in der Technik (mehr Antennen, bessere Modulation) rücken den praktisch nutzbaren Durchsatz immer mehr an dieses theoretische Limit ran.

[Nightspider]

Modulation ist in diesem Theorem gar nicht enthalten wenn ich das richtig sehe und deshalb kann durch neue Modulationstechniken dieses Theorem imo recht simpel verschoben werden.

Demzufolge stelle das Theorem nicht die Grenze des machbaren dar sondern imo mehr einen Faktor des ganzen. Kleine Grenzen gibt es überall aber diese gilt es ja zu umgehen.

Physiker machen ja auch immer wieder Fortschritte und bei elektromagnetischen Wellen hat die Menschheit garantiert noch kein 100%iges Wissen. Wer weiß was neue Entdeckungen bzgl. Quantenmechanik, Stringtheorie und dunkler Materie in ein paar Jahrzehnten ermöglichen werden, Dinge die heute noch unmöglich scheinen.
Neue Techniken werden dann vielleicht nicht mehr unter dem Begriff Wlan benutzt und basieren nicht mehr auf Funkwellen aber Grenzen an sich sehe ich nur temporär.

[Trisko]

Eine andere Variante Bits in die Luft zu bekommen als per modulation ist nicht möglich oder ? ^^

[Tyson]

Ähm - Nein!

Basisband klappt in der Luft nicht. Außer per Blitzschlag.

Das Shannon-Theorem hat übrigens sehr wohl was mit der Modulation zu tun. Je höher der Modulationsgrad (PSK, QPSK, QAM, QAM-x) desto höher ist die Anforderungen an den Signal-Geräusch-Abstand (SNR).

Jetzt kommen noch Tricks wie FEC (Forward Error Correction), Wahrscheinlichkeiten zu möglichen Bitwechseln hinzu und das ganze wird nicht mehr trivial.

Damit wird das Shannon-Theorem "verschoben", aber nicht gebrochen.

Gruß Tyson

[kasir]

Du musst vor allem zwei Sachen wissen:

1) Du musst ein Frequenzband finden, in dem das Signal halbwegs linear übertragen werden kann. Große Verzerrungen sind schwer zu handhaben. Das ausgewählte Band muss auch halbwegs rauschfrei sein.

2) Je höher die Frequenz, desto höher die Dämpfung (Wassermoleküle sind Dipole und die werden in der Luft durch EM-Wellen angeregt und verbrauchen Energie)