7-2013

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