7-2013
HF-Praxis 7/2013
HF-Praxis 7/2013
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Wireless<br />
Wireless-Technologien:<br />
Gestaltung der Zukunft mit Low-Energy-<br />
Anwendungen und -Systemen<br />
Mit dem zunehmenden<br />
Einsatz von mobilen<br />
Geräten und dem<br />
gestiegenen Bedarf an<br />
Informationsaustausch<br />
mit kleinen Geräten,<br />
wie etwa Sensorknoten,<br />
werden neue<br />
Anforderungen an<br />
Konnektivitätsoptionen<br />
gestellt.<br />
Autor:<br />
Rolf Nilsson<br />
CEO von connectBlue<br />
www.connectBlue.com<br />
Bild 1: Eine wichtige Anforderung beim „Internet der Dinge“ ist<br />
eine Low Power Wireless-Lösung, die einfach zu implementieren<br />
sowie kostengünstig ist. Ein direkter Anschluss aller kleinen<br />
Geräte und Sensoren direkt an das Festnetz oder das<br />
Mobilfunknetz wäre zu teuer.<br />
Unser Artikel behandelt die<br />
folgenden Themen: die neuen<br />
Trends unter dem Stichwort<br />
„Internet der Dinge“, die Anforderungen<br />
an niedrigen Stromverbrauch<br />
und mobile Konnektivität,<br />
Optionen für die Wireless-<br />
Technologie, Koexistenz von<br />
Funklösungen und mögliche<br />
Low-Energy-Anwendungen.<br />
„Internet der Dinge“,<br />
„Web der Dinge“ oder<br />
„Embedded Web“<br />
Bereits jetzt zeichnet sich eindeutig<br />
ab, dass verschiedene<br />
Apparate und Geräte immer<br />
mehr Informationen austauschen<br />
können müssen. Beispielsweise<br />
steigt der Bedarf für die fortlaufende<br />
Überwachung von Gerätenutzung,<br />
Energieverbrauch,<br />
Lagerbeständen und Fernsteuerung<br />
von Geräten. Diese Tendenzen<br />
sind quer durch zahlreiche<br />
Branchen zu erkennen,<br />
einschließlich der folgenden<br />
Beispiele:<br />
• Medizinische Anwendungen:<br />
Erstellung von individuell<br />
angepassten Arzneimitteln,<br />
Fernüberwachung und Alarmierung<br />
usw.<br />
• Gebäude: Verfolgung von<br />
Energieverbrauch, Sicherheitsüberwachung<br />
usw.<br />
• Industrielle Anwendungen:<br />
Fernsteuerung, Informationsaustausch<br />
mit Verfolgungssystemen<br />
usw.<br />
• Infrastruktur und Umweltschutz:<br />
Überwachung von<br />
Verkehr, Luft- und Gewässerverschmutzung<br />
usw.<br />
Jährlich werden mehr als 10 Milliarden<br />
Mikrocontroller ausgeliefert,<br />
die alle Informationen lokal<br />
bzw. über das Internet austauschen<br />
können, d.h. eine riesige<br />
Vielfalt an sogenannten „intelligenten<br />
Geräten“ ist im Einsatz.<br />
Zu diesen Geräten zählen Bewegungssensoren,<br />
Pumpen für Wasserbecken<br />
oder Schwimmbäder,<br />
Messgeräte für Gas und Strom<br />
sowie Straßenbeleuchtung.<br />
Da Internetzugang und die Abdeckung<br />
der Infrastruktur heutzutage<br />
kein Problem mehr darstellen,<br />
ist der Zugriff auf all diese<br />
Geräte über das Internet möglich.<br />
Diese Entwicklung wird unter<br />
den Schlagwörtern „Internet der<br />
Dinge“, „Web der Dinge“ oder<br />
„Embedded Web“ zusammengefasst.<br />
Neben der Internetverbindung<br />
ist dafür üblicherweise<br />
eine lokale Funkverbindung<br />
erforderlich, die stromsparend<br />
arbeitet (Low Power). Die meisten<br />
derartigen Anwendungen<br />
und Lösungen benötigen auch<br />
ein Gateway für die Anbindung<br />
von Sensorknoten an das Internet<br />
über eine lokale Infrastruktur<br />
oder über ein Mobilfunknetz.<br />
Low Power<br />
Wireless-Geräte und<br />
Sensorkonnektivität<br />
Eine Mobilfunkverbindung stellt<br />
für viele Anwendungen eine<br />
gute Alternative dar, benötigt<br />
aber eine beträchtliche Menge<br />
an Energie und ist sowohl im<br />
Kauf als auch im Betrieb relativ<br />
teuer, verglichen mit den<br />
Kosten für kleinere Geräte oder<br />
Sensoren. In diesen Fällen wird<br />
der lokal implementierten Low<br />
Power Wireless-Technologie<br />
bei der Überwindung der Entfernung<br />
zwischen dem Gerät<br />
und einem Gateway der Vorzug<br />
gegeben, wobei das Gateway an<br />
die vorhandene Infrastruktur<br />
oder das Mobilfunknetz angeschlossen<br />
ist.<br />
Es stehen mehrere Low Power<br />
Wireless-Technologien zur Verfügung,<br />
u.a. Ant+, EnOcean,<br />
ZigBee und proprietäre Technologien,<br />
die im 2,4 GHz und<br />
Sub 1 GHz Band operieren.<br />
Low Power WLAN-Versionen<br />
stehen auch zur Verfügung, verbrauchen<br />
allerdings bei vielen<br />
Anwendungen zu viel Energie.<br />
Insbesondere wenn Sensoren<br />
oder andere kleinere Geräte neu<br />
montiert werden müssen, ist der<br />
Einsatz von Wireless-Technologie<br />
sinnvoll. Dazu gehört auch<br />
„Wireless Power“, was normalerweise<br />
mit Batterien bewerkstelligt<br />
wird. Für viele kleine<br />
Geräte reichen Knopfzellenbatterien,<br />
um sie jahrelang in<br />
Betrieb zu halten. Wenn eine<br />
Lösung mit Batterie die Anforderungen<br />
nicht erfüllt, gibt es<br />
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