Kabel adé
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Das Problem der Paketfehlerrate
Derzeit sind Funksysteme verfügbar, die in der so genannten 10-ms-Klasse arbeiten. Noch kürzere Reaktionszeiten lassen sich nur mit speziellen proprietären Lösungen erreichen.
Es kann passieren, dass die Paketfehlerrate durch Koexistenzprobleme mit gleichen oder anderen Kommunikationssystemen im gleichen Frequenzband deutlich zunimmt. Somit ist eine Adaptivität in Bezug auf die Wahl des Funkkanals vielfach unumgänglich. Vor diesem Hintergrund müssen sicherheits(safety)-relevante Anwendungen in besonderem Maße die Kommunikationsstrecke in die Risikobetrachtung einbeziehen. Ebenso wichtig ist es, Security-Aspekte zu berücksichtigen, da die Kommunikation mit Hilfe elektromagnetischer Wellen keine exakte physikalische Abgrenzung kennt und somit Sicherheitsziele wie Vertraulichkeit, Integrität und Authentifizierung besondere, in der Regel kryptographische Vorkehrungen benötigen.
Ein weiterer Aspekt ist, dass drahtlose Systeme neben der Kommunikation die Identifizierung und Lokalisierung von Objekten ermöglichen können. Auf diese Weise können sie die Grundlage für ortsbasierte Dienste, so genannte Location Based Services (LBS), sein, die unter Zuhilfenahme positions-, zeit- und personenabhängiger Daten dem Endbenutzer selektive Informationen bereitstellen oder Dienste anderer Art erbringen.
Zudem spielt die Weiterleitung von Datenpaketen im Sinne eines Routing aufgrund der beschränkten Reichweite einer einzelnen Punkt-zu-Punkt-Verbindung eine besondere Rolle. So kann es energetisch günstiger sein, eine Funkverbindung über mehrere Zwischenknoten zu betreiben als mit einer leistungsstarken Direktverbindung.
Produkte und Protokolle
Für diese sich teilweise auch widersprechenden Anforderungen existiert eine Vielzahl standardisierter und herstellerspezifischer Produkte und Protokolle. Die folgende Übersicht beschränkt sich im Wesentlichen auf die Protokolle, die sowohl auf der Sensor-Aktor-Ebene also auch auf der so genannten Feldebene einsetzbar sind. Protokolle, die bislang für den ausschließlichen Einsatz auf der Sensor-Aktor-Ebene entwickelt wurden, bleiben unberücksichtigt.
IEEE802.15.4
Der IEEE-Standard 802.15.4 hat sich zum Dreh- und Angelpunkt für die Entwicklung drahtloser Sensorknoten entwickelt. Wenn auch nicht alle darauf aufbauenden Protokolle die vorgegebene Sicherungsschicht verwenden, haben doch die Funk-Transceiver, die die physikalische Schicht abdecken, ihren festen Platz in vielen proprietären Produkten und weiteren Standards. Von der im Jahr 2003 verabschiedeten Version ist insbesondere das 2,4-GHz-ISM-Band interessant. Eine im Jahr 2006 verabschiedete Erweiterung schlägt weitere attraktive Verfahren für den Sub-GHz-Bereich bei 868/915 MHz vor. Für den Basis-Standard gibt es im 2,4-GHz-Band von vielen Halbleiterherstellern Transceiver, die auf einer Vielzahl von Standardmodulen eingesetzt werden.
ZigBee ist vermutlich der am besten bekannte Standard, der seit etwa 2002 von der ZigBee Alliance (www.zigbee.org) entwickelt wird. Das ZigBee-Protokoll basiert auf den IEEE802.15.4-MAC- and PHY-Protokollen und deckt die Netzwerk- sowie die Anwendungsschicht ab. Damit erlaubt Zigbee die Interoperabilität zwischen Anwendungsknoten. Nach zwei Releases (2004 und 2006) ist im vergangenen Herbst die ZigBee-Pro-Spezifikation erschienen, die wesentliche Erweiterungen gerade für den Einsatz in industriellen Netzen bringen soll. Diese Erweiterungen betreffen die dynamische Frequenzwahl (frequency agility), die Adresszuordnung und Energiesparmodi. Für den Smart-Metering-Markt wurde im Januar ein neues „Smart Energy“-Anwendungsprofil verabschiedet.
