Funkstandards: Koexistenz, organisatorisches
Um die Einsatzmöglichkeit von Funklösungen in Ihrem Unternehmen abzuwägen, müssen Sie folgende Fragen beantworten:
► 1. Gibt es im Unternehmen bereits bestehende Datenfunkanwendungen in den Frequenzbändern 433, 868-869MHz und 2.4GHz?
Wenn diese Frage mit „ja“ zu beantworten ist, müssen Sie Koexistenzplanung durchführen. Selbst wenn Sie heute noch keine anderen Funksysteme einsetzten kann diese Organisationsmaßnahme sehr nützlich sein.
Klären Sie bitte ab, ob weitere Funklösungen in den genannten Bändern möglich sind, ohne bestehende Altsystem eventuell zu beeinflussen. Im Falle von WLAN, können weitere Funksysteme negative Auswirkungen haben. Bluetooth Geräte können WLAN Bereiche aussparen, über eine so genannte „Blackchannel Liste“. Bei diesem Verfahren kann man Bluetooth für bestimmte Bereiche sperren. Bild 4 zeigt eine Aufnahme eines Spektrumanalysers. Das Bild zeigt den Zeitverlauf der Feldstärke. Im mittleren Teil springt Bluetooth im gesamten 2.4GHZ Band dann wurde der WLAN Kanal 1 gesperrt. Im unteren Teil sieht man dass nun ein Teil des Bandes nicht mehr benutzt wird. Bei 3 bereits installieren WLAN Kanälen (z.B. Kanal 1,6,11) bleibt allerdings für Bluetooth nur sehr wenig Bandbreite übrig. In diesem Fall müssen Systeme verwendet werden die noch andere Frequenzbänder verwenden können. In Frage kommen 433, 868MHz, DECT im 1.9GHz sowie die WLAN Kanäle im 5GHz Bereich.
Bild 4: Bluetooth mit WLAN Kanal 1 als Blacklist
Die Übertragung in den Bändern unterhalb 2.4GHz ist etwas langsamer, im 5GHz Band kann man bei Sichtverbindung relativ hohe Datenraten erreichen. Meine Empfehlung ist Ethernet TCP/IP Übertragung in den 5GHZ Bereich zu verlegen und das 2.4GHz für Automatisierungslösungen zu verwenden Bluetooth ist technisch die beste Wahl wenn viel Metall oder Stahl im Übertragungsbereich eingesetzt wird wie z.B: in Hochregallager mit Lagerbediengeräten. Die DSSS Technologie von WLAN kann sich hier sehr ungünstig verhalten, im Gegensatz zum Frequenzhopping von Bluetooth. Ein Kompromiss kann DECT sein. Schmalbandfunksysteme mit 433 und 868MHz sind durch starre Frequenzbereiche allerdings noch weniger geeignet wie 2.4GHz. In diesen Frequenzbereichen ist gesetzlich ein maximaler Duty Cycle vorgeschrieben. Dies ist die Belegungsdauer die ein Sender das Band nutzen darf. Bei einem typischen Duty Cycle von 1 oder 10% bedeutet dies dass nach einer Sendung von 10ms der Kanal für die restlichen 90ms bzw 900ms für andere Anwendungen freigehalten werden muss.
► 2. Wie viele unabhängige Funkübertragungen sollen parallel in einer Funkzelle realisiert werden?
WLAN ermöglicht nur 3 parallele Funkverbindungen, Bluetooth um eine 10er Potenz mehr, DECT ermöglicht 120 unabhängige Funkübertragungen in Koexistenz mit Telefon Schnurlosanwendungen.
Um zu prüfen ob eine Funkübertragung in ihrem konkreten Anwendungsfall möglich ist, stellen Sie sich bitte folgende Frage:
► 3. Was passiert mit meiner Anwendung, Anlage oder Maschine, wenn die Datenaktualisierung für ca. 1 Sekunde eingefroren ist?
Alle Funktechnologien können für eine nicht immer klar definierte Zeit unterbrochen werden. Moderne Bussysteme wie Profibus und Profinet erkennen diese Zustände und signalisieren dies im Zyklusprogramm. Allerdings kann der Einsatz von einer Funkübertragung dann daran scheitern wenn dieser Fehler so häufig vorkommt dass die Verfügbarkeit der Anlage zu gering wird. 99% Verfügbarkeit der Funkstrecke reichen für automatisierungstechnische Anwendungen nicht aus, bedeuten Sie doch fast 4 Tage pro Jahr keine Verbindung oder ca 15 Minuten am Tag oder ca. 1000 Profibus & Profinet Fehler pro Tag wenn eine Störung im 1 Sekunden Bereich auftritt.
Wir bedanken uns bei Thomas Schildknecht (Vorstand Schildknecht AG Murr), für diesen Beitrag.
Download des Kompletten Dokuments: ‘Coexistenzvergleich unterschiedlicher Funkstandards’