Überblick: Fernsteuerungs-Protokolle für Drohnen und Modellbau

Kennst du die verschiedenen Protokolle, die von verschiedenen Fernsteuerungen im Modellbau- und RC-Bereich verwendet werden? Dieser Artikel gibt dir einen Überblick.

Wer ein moderne Fernsteuerungssystem im 2,4-GHz-Band verwendet, hat sich auch gleichzeitig für eines von diversen Funk-Protokollen entschieden. Welche Protokolle es gibt und welcher Hersteller welches Protokoll einsetzt, haben wir für dich zusammengetragen.

Der Artikel konzentriert sich ausschließlich auf Funk-Protokolle. Die eingesetzte Protokolle zwischen Empfänger und Reglern, Servos und co haben wir bereits an anderer Stelle für euch beleuchtet.

Was genau ist ein Fernsteuerungs-Protokoll?

Zunächst wollen wir uns mit der wohl offensichtlichsten Frage beschäftigen: Worum geht es hier überhaupt?

Das Protokoll einer Fernsteuerung beschreibt, wie die Fernsteuerung und der Empfänger miteinander kommunizieren. Es definiert also genau, wie die beiden Komponenten des Fernsteuerungssystems Informationen miteinander austauschen.

Das Funkprotokoll entscheidet unter anderem darüber, wie viele Kanäle übertragen werden können und wie hoch die Latenz zwischen Sender und Empfänger ist.

Außerdem hängt es von den einzelnen Protokollen für Fernsteuerung ab, ob Telemetrie unterstützt wird. Unter Telemetrie versteht man das Zurücksenden von Sensordaten durch den Empfänger an den Sender, sodass der Pilot die Daten am Boden in Echtzeit auslesen kann.

Im Englischen wird das Fernsteuerungs-Protokoll auch als TX-Protokoll bzw. TX protocol beschrieben. Die Protokolle zwischen RX (Empfänger) und Peripheriegeräten wird hier hingehen RC protocol genannt.

Welche Fernsteuerungsprotokolle gibt es?

Im Folgenden haben wir euch die bekanntesten Funkprotokolle aus dem RC-Segment nach Hersteller sortiert herausgesucht und kurz beschrieben. So erhält du einen schnellen Überblick.

DJI Lightbridge / Lightbridge 2

Unter dem Namen Lightbridge hat DJI schon vor einigen Jahren sein erstes volldigitales Protokoll zur Übertragung von Steuersignalen, Telemetrie und HD-Bild aus der Drohnenkamera. Das Protokoll arbeitet mit 2,4 und 5,8 GHz.

Der Nachfolger von Lightbridge heißt OcuSync. Mehr dazu im folgenden Abschnitt.

DJI OcuSync / OcuSync 2.0

Der Drohnenhersteller DJI hat mit OcuSync bzw. der aktuelle Version OcuSync 2.0 sein eigenen Protokoll auf den Markt gebracht. Im Gegensatz zu allen anderen auf dieser Seite genannten TX-Protokollen überträgt OcuSync nicht nur das Steuer- und Telemstriesignal, sondern auch das FPV-Bild.

Details zu OcuSync und Lightbridge von DJI findest du in unserm ausführlichen Wissensartikel zu den beiden DJI Protokollen.

Flysky AFHDS / AFHDS 2A

Flysky hat sein eigenes Funkprotokoll namens AFHDS ins Lebens gerufen. Die Abkürzung steht für Automatic Frequency Hopping Digital System. Das Protokoll arbeitet mit einem 2,4-GHz-Signal und erlaubt nur eine uni-direktionale Kommunikation zwischen Sender und Empfänger.

Erst mit der zweiten Generation Namens AFHDS 2A wurde ein Rückkanal zwischen Empfänger und Sender hinzugefügt. So kann AFHDS 2A nun auch mit Telemetrie aufwarten und Sensordaten von der Drohne zurück an den Boden funken.

FrSky ACCESS

Das neuste Protokoll des Herstellers FrSky hört auf die Abkürzung ACCESS. Die sechs Buchstaben stehen für den länglichen Ausdruck Advanced Communication Control, Elevated Spread Spectrum.

ACCESS* arbeitet im 2,4-GHz-Band und kann bis zu 24 Kanäle übertragen. Bei geringer Kanalanzahl (8 Kanäle) sind Latenzen von 11 ms möglich. Außerdem verfügt ACCESS über Funktionen, wie SmartShare, SmartMarch und Trio Control. Damit lassen sich Sender zwischen verschiedenen Modellen teilen oder mehrere Empfänger für Redundanz an einen Sender binden.

Weitere Details zu ACCESS findest du in unserem separaten Artikel zum Protokoll.

FrSky ACCST

Der Vorgänger von ACCESS heißt ACCST und ist aufgrund der großen Verbreitung von FrSky Fernsteuerung eines der meist genutzten Protokolle. Die Abkürzung steht für Advanced Continuous Channel Shifting Technology.

Auch ACCST arbeitet mit 2,4 GHz und stellte in seiner Ursprungsversion 8 Kanäle bereit. Natürlich handelte es sich auch bei ACCST bereits um ein digitales Protokoll, dass auf ein Frequency Hopping Verfahren setzt. Die Latenz (Verzögerung) zwischen Sender und Empfänger liegt im Gegensatz zu ACCESS aber eher bei 20+ ms.

Aus der ACCST-Zeit stammen auch Begriffe, wie FrSky D8, FrSky D16 und LR12. Sie geben die übermittelte Anzahl der Kanäle an. Bei LR12 handelt es sich um Empfänger, die in einer besonderen Long Range Version vorgestellt wurden.

Futaba FHSS / S-FHSS / T-FHSS

In der Welt von Futaba wird es leider relativ unübersichtlich. Für seine damaligen Einstiegssender hat der Hersteller die allgemeine Bezeichnung FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) als Produktbezeichnung übernommen. Das System konnte dabei vier Kanäle ansteuern.

Mit S-FHSS wurde die maximal verfügbare Kanalanzahl von 4 auf 8 Kanäle erweiterte. Darauf folgte mit T-FHSS eine Variante mit Telemetrieunterstützung. Futaba unterteilt dabei an mancher Stelle noch zwischen T-FHSS Car und T-HFSS Air. Das hat aber nichts mit verschiedenen Protokollen zu tun, sondern soll einfach entsprechende Empfängerprodukte kategorisieren.

Futaba FASST / FASSTest

Parallel zu Futaba FHSS und S-FHSS kam das FASST Protokoll auf den Markt. FASST steht für Futaba Advanced Spread Spectrum Technologie und ist Futaba ursprüngliches 2,4-GHz-System für den anspruchsvolleren Modellflug.

Die Latenz gegenüber Futaba FHSS wurde mit FASST deutlich gesenkt. Außerdem hat FASST eine eindeutige Zuordnung von Sender und Empfänger integriert, sodass eine Fehlansteuerung ausgeschlossen wird.

FASSTest ist der Nachfolger von FASST* und soll wohl ein Wortspiel in Anlehnung an das englische Wort „fast“ (schnell) hin zu „fastest“ (am schnellsten) sein. Hauptunterschied in Sachen Funktion ist die mit FASSTest verfügbare Telemetrie. Auch soll das Protokoll schneller arbeiten als FASST.

Da die Rückwärtskompatiblität nicht zwischen allen Sendern und Empfänger gegeben ist, empfiehlt sich ein Blick in diese übersichtliche Tabelle.

Jeti Duplex 2,4 GHz

Das Duplex 2,4 GHz ist das erste RC-Protokoll auf 2,4-GHz-Basis des Herstellers Jeti. Das Protokoll war bereits telemetriefähig. Die Auswertung der Daten musste jedoch über ein gesondertes Modul (JETIBOX) erfolgen.

Jeti Duplex EX 2,4 GHz

Das Duplex EX Protokoll ist das aktuelle Funkprotokoll von Jeti. Es ist vollständig digital aufgebaut und kann damit viele Sensordaten parallel via Jeti Telemetrie Protokoll übertragen. Dadurch ergeben sich interessante Möglichkeiten, Sensoren selbst zu entwicklen. Wie das funktioniert, haben wir euch in dieser Anleitung beschrieben.

Duplex EX überträgt zeitlich bis zu 24 Kanäle mit niedriger Latenz. Alle Duplex EX kompatiblen Empfänger lassen sich außerdem ganz einfach via Firmwareupdaten und können vollständig via Funk über den Sender konfiguriert werden.

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Mehr zu Jeti Protokollen findest du in unserem ausführlichen Artikel zu Jeti Duplex EX.

Hitec A-FHSS (AFHSS)

Das erste und einzige Protokoll des Herstellers Hitec hört auf den Namen A-FHSS. Es ist eine Eigenimplementierung eines Frequency Hoppy Spread Spectrum Protokolls. Auch dieses System arbeitet mit 2,4 GHz.

Spektrum DSM / DSM2

Eines der bekanntesten Protokolle ist das DSM Protokoll von Spektrum. Die drei Buchstaben stehen für Digital Spectrum Modulation. Die erste Generation von DSM kam bereits im Jahr 2004 auf den Markt und wurde seit dem stetig weiterentwickelt.

DSM der ersten Generation war jedoch stellenweise dafür bekannt, dass es vor allem in sehr stark ausgelasteten HF-Gebieten (viele Sender aktiv) mit eingeschränkter Reichweite zu kämpfen hatte. Das liegt daran, dass DSM statt auf FHSS auf DSSS setzt (siehe unten für Details).

Mit DSM2 schaffte Spektrum hier Abhilfen und stellt eine überarbeitete Version von DSM vor, die bis heute verwendet wird. DSM2 wurde nicht nur schneller als DSM, es besitzt auch eine neue Funktion namens DUALLINK (nur für Air Receiver). Diese arbeitet nun mit zwei Frequenzen (Haupt- und Nebenfrequenz), die beim Start zwischen Sender und Empfänger ausgehandelt wird.

Sollte die Hauptfrequenz gestört sein, kann DSM2 mit DUALLINK direkt auf die Backup-Frequenz wechseln. So wird die Wahrscheinlichkeit eins Signalverlustes stark minimiert.

Spektrum DSMX

Der Nachfolger von DMS2 hört auf den Namen DSMX und ist sozusagen die dritte Generation von Spektrums DSM.

Mit DSMX* hat Spektrum die Ausfallsicherheit weiter erhöht. Dazu setzt man bei DSMX ein Hybridverfahren aus DSSS und FHSS ein.

Anstatt alle Empfänger ihre Frequenzen in einem Standardrhythmus über das gesamte Band springen zu lassen, hat jeder DSMX-Empfänger seine eigene Sprungreinfolge, die einzigartige anhand seiner sogenannte GUID (Globally Unique Identifier) generiert wird. Somit springen DSMX-Empfänger nur noch zwischen 23 Kanälen hin und her.

Zudem kommt bei DSMX das gleiche Breitbandverfahren zum Einsatz wie bei DSM2, welches gegen Interferenzen fremder Sender (oder andere HF-Quellen) schützen soll.

DSM2 und DSMX Empfänger sind weitgehend kompatibel zueinander. Einige Funktionen werden aber nur von DSMX unterstützt.

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Theorie zum Schluss: DSSS vs. FHSS

Im Verlaufe des Artikels haben wir schon an der ein oder anderen Stelle den Begriff FHSS in den Mund genommen. Für alle technisch Interessierten, hier noch einige Hintergründe zu FHSS und DSSS.

FHSS

Dabei handelt es sich um ein beliebtes Verfahren, dass zur Übertragung von Steuersignalen verwendet wird. FHSS steht für Frequency-hopping spread spectrum und bezeichnet eine Übertragungsart für digitale Datenpaket.

Bei FHSS springen Sender und Empfänger in einem festen Rhythmus willkürlich über verschiedene Kanäle auf dem verfügbaren Funkband (sogenannte Hops). Die Steuersignale werden also über das komplette Funkband verstreut. Das führt dazu, dass die Wahrscheinlichkeit der Störung des Signals deutlich reduziert werden kann.

Der Wechsel der Frequenz passiert dabei mehrmals in der Sekunden. Selbst wenn also ein Paket nicht empfangen werden kann, hat das keine Auswirkung auf die Verbindung. FHSS ist also ein robustes Verfahren, um Steuersignale (und Telemetrie) zu übermitteln – selbst dann, wenn extrem viele andere Geräte auf dem 2,4-GHz-Band aktiv sind. Bei FHSS muss es also nicht mehr „den einen freien Kanal“ geben, so wie es noch bei 35- und 40-MHz-Quarz-Systemen der Fall war.

Die Spreizung des Signals (Spread) erfolgt bei FHSS also über den ständigen Wechsel der Trägerfrequenz.

DSSS

Das alternative Verfahren zu FHSS ist DSSS. Diese vier Buchstaben stehen ausgeschrieben für Direct Sequence Spread Spectrum. Bei DSSS wird das zu Übertragene signal in mehrere Untersignale verteilt (sogenannte Chips oder Subbits).

Diese folge von Chips wird dann auf einer bestimmten Frequenz an den Empfänger übertragen. Dieser kann das Signal nur interpretieren, wenn er die Chipfolge kennt, mit der das Signal gespreizt worden ist. Man nennt diese Folge daher auch Spreizcode.

DSSS erreicht seine Störfestigkeit gegen schmalbannige Störung also dadurch, dass auch ein eventuelles Störsignal mit gespreizt, übermittelt und danach wieder entspreizt. Das Störsignal verringert sich in seiner Leistungsdichte in diesem Moment um den Spreizfaktor. Dadurch wird das Nutzsignal nicht mehr gestört. Bei der Entspreizung geht das Störsignal dann im Rauschen unter und das Nutzsignal kann im Empfänger korrekt interpretiert werden.

Hybride-Verfahren

Einige Hersteller, wie beispielsweise Jeti und teilweise auch Spektrum, setzen sowohl FHSS als auch DSSS ein. Das Nutzsignal wird dabei via DSSS gespreizt. Die einzelnen Chips werden dann mithilfe von FHSS auf verschiedenen Frequenzen übertragen.

Dadurch ergibt sich ein sehr solides System, was in seinem Aufbau aber um einiges anspruchsvoller ist, als reine FHSS- oder DSSS-Systeme.

Wenn es um TX-Protokolle in der Praxis geht, hat sich FHSS gegenüber DSSS aber praktisch durchgesetzt, da DSSS bei einer Störung der Trägerfrequenz gegenüber FHSS deutlich im Nachteil ist.

Schlusswort

Wir hoffen, dir hat unsere Übersicht der beliebtesten Fernsteuerungs-Protokolle geholfen, dich im zugegebenermaßen sehr dichten Dschungel an Marketing- und Fachbegriffen zu orientieren.

Sollte dies der Fall sein, freuen wir uns darüber, wenn du den Artikel teilst. Bei Fragen oder Anregungen hinterlasse gerne jederzeit einen Kommentar. Auch freuen wir uns darüber, wenn du für den Kauf einer neuen Drohne einen unserer Partnerlinks verwendest (mit * gekennzeichnet), so erhalten wir eine kleine Provision.

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