Welk bereik heeft mijn headset?

ISDN1/2 stopt per september, verlies geen verbinding
30 april, 2019
Denk aan uw oren, ook wanneer u mobiel werkt
14 mei, 2019

Veel factoren beïnvloeden de prestatie van een draadloze headset en bepalen mede hoe ver een headset werkt vanaf het basisstation. Het gaat om zoveel factoren dat het ingewikkeld is een exacte schatting te maken zonder hulp van gevoelige meetapparatuur en analyseermethoden. Hierdoor is het mogelijk dat het bereik onderling kan verschillen of dat gebruikers een ander bereik ervaren dan dat de fabrikanteninformatie aangeeft. Bedenk bijvoorbeeld dat uitzendfrequentie 1.9GHz slechts één is uit een heel scala van factoren en niet als enige voorbeeld kan dienen voor prestatie. De andere factoren zijn:

Het ontwerp van de draadloze headset bij zenden en ontvangen omvat:
  • Het ontwerp van de antenne, om de radio-ontvangst te optimaliseren tussen headset en basisstation.
  • Uitgangsvermogen zender, een balans tussen batterijgrootte, bedrading en ontwikkelde warmte.
  • Radiofrequentieband: van allerlei soorten. Bijvoorbeeld 2.4 GHz, Bluetooth en 1.9 GHz DECT presteren verschillende wat betreft afstand en werking bij obstakels.
  • Multipath design. Hoe reageert een ontvanger op signalen die weerkaatsen op oppervlakken in kantoren, vaak de gebruiker meer ruimte gevend om verder van zijn basisstation te gaan?
De omgeving waarin een draadloos systeem wordt gebruikt, zowel de lijfelijke werkelijke omgeving als de zender spelen een rol. Terwijl het bereik buiten makkelijk te berekenen en te voorspellen is, varieert het bereik binnen aanzienlijk. Het bereik binnen wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door: 
  • Afzwakking van het radiosignaal als het door muren, mensen en andere obstakels gaat.
  • Weerkaatsing wanneer een radiosignaal botst op vaste voorwerpen en van richting verandert, en zo het oorspronkelijke signaal moeilijk vindbaar is.
  • Tussenkomst van andere apparaten, de aanwezigheid van andere zenders op een gedeelde volle radiogolf.
  • Dichtheid van draadloze headsets, hoe meer headsets in een ruimte des te minder wordt het bereik.
Alle fabrikanten houden rekening met deze factoren bij het ontwerpen van een headset om zodoende de beste performance te bieden onder verschillende omstandigheden en voorkeuren. Omdat het binnen-bereik zo moeilijk exact te bepalen is, vermelden fabrikanten daarom het onbelemmerde buitengebruik in hun handleidingen.

Bedrijven maken steeds meer gebruik van headsets en basisstations om productiviteit te vergroten, en werknemers meer mobiel en efficiënter hun werk te kunnen doen. Doorgaans betreft dit multi-tasking wat mensen bij hun werkplek weghaalt, vaak naar een ander deel van een gebouw. Hoe ver precies mensen van hun bureau weg kunnen lopen en nog steeds met hun headsets kunnen werken, is de vraag die veel kopers stellen wanneer ze de aankoop van een draadloos systeem overwegen.

De belangrijkste fabrikanten van draadloze headsets gaan bij de bouw uit van industriële standaards, de prestaties komen per geleverd product overeen volgende eenzelfde norm. Gebaseerd op deze standaard-specificaties publiceren fabrikanten gewoonlijk standaard-afstanden en -bereik. In werkelijkheid echter ervaren gebruikers dat de werkelijke werkafstand van een product aanzienlijk kan variëren ten aanzien van de opgegeven afstand van de fabrikant. De afstand die de headset tot het basisstation heeft bij een acceptabele stemkwaliteit heet roaming range, in goed Nederlands: bereik of werkgebied. Deze afstand wordt bepaald door twee factoren:
1. Het ontwerp van de radio in de headset
2. De radiofrequentie

Het ontwerp van de radio in de headset

Headsets en basisstation bevatten een aantal radio’s die bestaan uit een zender, ontvanger en een antenne. De zender zet stemgeluid digitaal om en stuurt de gegevens door een antenne naar het basisstation. Het basisstation ontvangt het signaal via eenzelfde antenne en stuurt het door naar een aangesloten telefoon. Binnenkomende gesprekken worden in omgekeerde volgorde verwerkt. Gedurende dit heen-en-weerproces tussen headset en basisstation beïnvloeden verschillende factoren dit proces. Ze kunnen samengevat worden in twee categorieën:
1. Maximale radiofrequentie vermogen vanuit de zender-antenne
2. Minimaal waarneembaar signaal op de antenne van de ontvanger

Hoe meer radiofrequentie vermogen vanuit de antenne van de zender komt, des te verder is de maximale afstand van het basisstation waarbij de headset goed functioneert. Hoe kleiner het waarneembare signaal dat de ontvangen nog kan ontvangen voordat de stemkwaliteit onacceptabel wordt, des te verder de maximale afstand wordt tussen headset en basisstation.

Maximaal radiofrequentie vermogen

Maximaal radiofrequentie vermogen, kortweg RF, is het sterkste zendsignaal dat het systeem kan voorbrengen. Een aantal factoren in de radiozender dragen daartoe bij waaronder:
1. Het ontwerp van de antenne
2. Zenderuitgangsvermogen
3. Frequentieradioband

Minimaal waarneembaar signaal

Aan het andere eind van het systeem bepaalt de ontvanger via de gevoeligheid van het ontvangstsysteem het minimaal waarneembare signaal. Dit is het zwakste inkomende signaal aanwezig op de antenne, dat in staat is voldoende stemkwaliteit te leveren, noodzakelijk om het gesprek voort te kunnen zetten. Er zijn veel onderdelen in de radio die mede bepalen hoe goed het aanwezige RF-vermogen aanwezig op de ontvangst-antenne gebruikt kan worden en zo het minimaal waarneembare signaal te bepalen. Deze factoren zijn dezelfde als bij het maximale radiofrequentie vermogen, met één extra.
1. Het ontwerp van de antenne
2. Zenderuitgangsvermogen
3. Frequentieradioband
4. ‘Multipath’ design

1. Het ontwerp van de antenne

Verschillende vormen en onderdelen van de draadloze antenne produceren even verschillende ‘vormen’van uitzendpatronen. De antenne die het meest degelijk gericht uitzendt en golven opvangt vergroot de mogelijkheid van een draadloze telefoon maximaal van het basisstation verwijderd te zijn. Alle antennes zenden van nature een 360 graden signaal uit. Het is de kunst het grootste obstakel daarbij te overwinnen: het signaal blokkerende menselijke hoofd onder de headset. Dat hoofd is te omzeilen. Maar een 360 graden antenne zou een lange staak zijn die ver boven het hoofd uitsteekt. Geen mens wil die dragen. Ontwerpers moeten dus creatief zijn en kritisch antennes ontwerpen.

2. Zenderuitgangsvermogen

Door het zendervermogen te vergroten ontstaat een sterker signaal en dus een groter bereik. Dit vereist een gesloten circuit dat veilig en effectief functioneert met groot vermogen, dat niet vonkt, kortsluit of de apparatuur beschadigt. Zenders met een lager vermogen kunnen minder signaalsterkte en bereik hebben, maar opereren veilig, wekken minder warmte op en maken het systeem veiliger, kleiner en lichter.

3. Radiofrequentieband

Verschillende radiofrequentiebanden zijn beschikbaar voor radiosystemen van allerlei soort en beïnvloeden het bereik binnenshuis. Er zijn twee factoren die bepalend zijn:
1. Elementaire natuurlijke factoren
2. Regulering van afwijkingen op een bandbreedte

4. ‘Multipath’ ontwerp

Wanneer een zender een radiosignaal uitzendt naar een ontvanger, kan het signaal reflecteren op oppervlaktes binnen, zo een effect teweeg brengend dat we ‘multipath’ noemen. Het gegeven dat de kortste afstand tussen twee punten een rechte lijn is, betekent dat gereflecteerde signalen een langere route naar de headset afleggen en later aankomen dan de niet weerkaatste oorspronkelijke signalen. Dat kan problemen veroorzaken voor de ontvanger die meerdere signalen ontvangt op verschillende momenten. Hoe een headset hierop reageert hangt af van hoever de headset functioneert vanaf het basisstation.

Radiofrequentie omgeving

De tweede grote factor die het bereik beïnvloedt is de radiofrequentie omgeving. Eenvoudig gezegd, de omgeving waarin een draadloze headset gebruikt wordt heeft een impact op de prestatie van het systeem, samen met de eerder besproken factoren. De belangrijkste actieve invloed noemen we ‘path loss’, de hoeveelheid vermogen dat een RF-signaal verliest als het de afstand aflegt tussen het basisstation en de headset, en die daarmee het bereik van het systeem verkleint.

Sterkte van het ontvangen signaal

Om het effect te beschrijven dat de radiofrequentie omgeving heeft op het bereik is het handig om te kijken naar een eenvoudig one way RF communicatie systeem. In een luchtledig vacuüm of perfecte omgeving verloopt de verzwakking gelijk met de vergroting van de afstand die het signaal moet afleggen voordat het opgevangen wordt aan het andere eind van de radioverbinding. RF-sterkte op de ontvangende antenne = RF-sterkte gezonden van de zender min de ‘path loss’. In principe is het zo dat path loss groter wordt naarmate de ontvanger verder van de zender gaat, het ontvangen signaal wordt zwakker. Sterkte van ontvangen signalen varieert als de ‘path loss’ verandert, dat wil zeggen, als de omgeving verandert.

Signaalsterkte en stemkwaliteit

Net zoals bij mobieltjes en andere radioverbindingen, is het noodzaak een sterk genoeg signaal te ontvangen om een kwalitatief goed stemgeluid te horen. Bij bepaalde sterktes wordt de stem zwakker maar is nog steeds waarneembaar. Er is een RF-signaalniveau op de ontvangersantenne die deze minimaal acceptabele stemkwaliteit bepaalt. Het specifieke sterkteniveau dat de minimum acceptabele kwaliteit voortbrengt is het laagste te onderscheiden signaal dat al eerder is omschreven. Maximale path loss = verzonden signaalsterkte minus het minimaal waarneembare ontvangen signaal.

Path loss en bereik in een buitenomgeving

Bij een buiten-radiosysteem waar de antennes hoog boven de grond staan en er geen obstakels staan tussen de zendende en ontvangende antenne, is de PL (path loss) goed afgebakend en accuraat te berekenen. Deze omgeving staat bekend als ‘Line of Sight’ (LOS). Het maximale bereik is hier makkelijk te berekenen omdat de PL goed omschreven en berekend is. Normaal vermelden fabrikanten het buitenbereik als de maximale afstand in bereik voor een draadloos headset-systeem.

Path loss en bereik in een binnenomgeving

De binnen-RF-omgeving is een heel andere dan de buiten-LOS-omgeving. De PL tussen zender en ontvanger is niet langer makkelijk te voorspellen omdat de omgeving niet zonder tegenwerking is. Meubels, bouwmateriaal en zelfs mensen hebben invloed op de RF elektro-magnetische golven. Daar komen nog andere bronnen van RF-energie bij zoals Wifi-netwerken, mobiele zenders, beveiligingssystemen en wetenschappelijke en medische apparatuur. Allen beïnvloeden het vermogen van de zender om het gewenste signaal te ontvangen. De PL kan niet langer berekend worden volgens een nette rekenkundige vergelijking.

Het meest voorkomende PL of verminderde zendsterktes zijn:
1. Afzwakking

Wanneer er zich materie bevindt (meubels of bouwmateriaal) op de baan van het RF-signaal tussen zendstation en ontvanger dan zal dat het RF-signaal verzwakken, het signaal weerkaatsen of beide. Een vuistregel gebruikt door radio ingenieurs is dat een binnenmuur gemaakt van twee lagen moderne brandbestendige gipsplaat de reikwijdte van een 2 GHz verzwakt met ongeveer 6 db.

2 Multipath

Wanneer het meubilair of bouwmateriaal van metaal is , vormt het een kaatsende omgeving voor het signaal. Antennes van draadloze headsetsystemen proberen in alle richtingen te zenden en zodoende een gelijkmatig zendpatroon te creëren zodat de headset in elke richting van het zendstation kan gaan. Het uitgezonden signaal zal binnen op vele objecten botsen. Deze weerkaatste signalen kunnen later aankomen bij de ontvangende antenne dan het oorspronkelijke materiaal en zo storing veroorzaken. Echter, omdat het weerkaatste signaal een langere weg aflegt dan het directe signaal zal het op een later tijdstip aankomen. Omdat het niet gelijk loopt veroorzaakt het storing. Deze storing noemen we multipath. De gevolgen van multipath binnenshuis op de stemkwaliteit worden groter als de headsetgebruiker van het zendstation wegloopt en daarmee het bereik vermindert.

3. Radio frequentie storing

Multipath verstoort het radiosignaal door weerkaatsing. RF-signalen op eenzelfde band kunnen ook directe signalen verstoren bij de ontvangende zender. Dit effect komt regelmatig voor bij draadloze headsets die gebruikt worden bij de populaire 2,4 GHz frequentie waarop ook Wifi, Bluetooth en magnetronovens actief zijn. Deze apparaten en hun systemen komen binnen veel voor en verkleinen het LOS-gebied. DECT-systemen opereren in een meer afgeschermde omgeving die voorgaande effecten minder laten voorkomen. Onbedoelde straling kan ook het bereik van radiosignalen beïnvloeden. Elektrische motoren in waaiers en andere producten binnenshuis verstoren radiosignalen of de ontvangst ervan. Deze storingsbronnen werken heftiger wanneer de headset verder van het basisstation verwijderd is. Verhoudingsgewijs wordt de storing groter naarmate het signaal zwakker wordt.

4. Dichtheid

Indien veel draadloze headsets op dezelfde RF gebruikt worden, dicht op elkaar en in dezelfde ruimte of aanpalend, dan bestaat de mogelijkheid dat deze apparaten de prestatie van het systeem verminderen. DECT draadloze headsets kiezen een helder RF-kanaal binnen de frequentie waarin ze werken. Dit heet listen-before-talk protocol. Hoe drukker de frequentie, hoe langer het systeem moet ‘luisteren’ voordat er gepraat kan worden en hoe langer twee gebruikers op hetzelfde kanaal moeten wachten. Dit veroorzaakt storing en/of vertraging. En ook hier weer, hoe verder van het zendstation, hoe groter de storing. Algemeen kun je stellen, hoe groter het aantal systemen des te kleiner het bereik. De meeste storing ontstaat wanneer een headsetgebruiker ver van het basisstation is en dicht bij een andere gebruiker op hetzelfde kanaal bevindt.

Praktische gevolgen

Wat heeft dit allemaal voor gevolgen voor de eindgebruiker van draadloze headsets in een kantoor?
1. Op de doos staat de prestatie beschreven in een ideale omgeving, te weten buiten met de headset, basisstation en ontvanger ongestoord in een rechte lijn. Binnenshuis kunnen de prestaties anders zijn.
2. Fabrikanten mixen een aantal factoren van headsets die het bereik beïnvloeden; kosten van onderdelen, levensduur batterijen, zendsterkte en gebruikersgemak.
3. DECT levert de beste bescherming tegen storing, hoewel het minder bereik geeft in sommige omgevingen.

Samenvattende conclusie

Buitenprestaties van draadloze headsets zijn exact aan te geven gebaseerd op zendsterkte, heldere zichtlijnen (LOS) en gevoeligheid van de ontvanger. Binnen zijn prestaties en bereik moeilijker te voorspellen. Verzwakking van het signaal, multipath effecten, storing door andere zendsystemen, tussenkomst van andere onbedoelde straling en nabijheid van andere headsets verminderen de binnenprestatie ten opzichte van buiten. Verder verschilt de binnenprestatie van locatie tot locatie, afhangend van het soort gebouw, grootte van de ruimtes en de inrichting. Onderling verschillen techniek en vorm van headsets ook. RF-frequentie, ontwerp van de antenne, signaalsterkte maken elke headset een beetje anders. Fabrikanten moeten zorgvuldig balanceren tussen kosten, gebruikersgemak en prestatie en zo de headset maken die voldoet aan de meeste eisen van zakelijke communicatie en persoonlijke voorkeur.

Lumidee voorziet u graag van persoonlijk advies om voor uw de best passende headset te vinden.