Datenfunk als Medium für die M2M-Kommunikation
M2M: Wer die Wahl hat, hat die Qual
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Hohe Datenraten, kleine Entfernung
Die Ultra-Wideband-Technik (UWB) nutzt den lizenzfreien Frequenzbereich von 3,1 bis 10,6 GHz und erreicht Datenraten weit über 100 MBit/s. Allerdings überbrückt sie lediglich Reichweiten zwischen 10 und 50 m, die eine direkte Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger erfordern. Letzteres gilt auch für den IEEE-Standard 802.16 (WiMAX, Worldwide Interoperability for Microwave Access).
»Auch er ermöglicht hohe Übertragungsraten bei kurzen Latenzzeiten und bietet wichtige konfigurierbare Leistungs- Parameter wie Latenz, Jitter oder Bandbreite«, verdeutlicht Maurice. »Damit eignet er sich besonders für Telefonie- und Video- Anwendungen, bei denen es gilt, große Datenmengen in kurzer Zeit zuverlässig zu übertragen.« Ein Nachteil sei die hohe Störanfälligkeit bei Bewegungsgeschwindigkeiten über 120 km/h.
Datenraten zwischen 100 kByte/ s und 100 MByte/s werden fast ausschließlich von Übertragungsstandards im 2,4-GHz-Bereich abgedeckt, etwa WLAN gemäß IEEE 802.11b/g oder Bluetooth. Hinzu kommt der bislang noch recht selten genutzte, im 5,5-GHz-Bereich angesiedelte IEEE-802.11a-Standard. In punkto Datenübertragungsraten liegen IEEE 802.11a und g mit einem Datentransfer von brutto 54 MByte/s an der Spitze, gefolgt von dem noch relativ wenig gebräuchlichen 802.11b mit Datenraten zwischen 1 und 10 MByte/s sowie Bluetooth. »Ein Vorteil der weit verbreiteten Übertragungstechniken ist, dass entsprechende Geräte in großer Auswahl verfügbar sind«, betont Maurice. »Problematisch ist jedoch, dass der 2,4-GHz-Bereich von vielen Anwendungen frequentiert wird und es somit zu Engpässen oder Störungen in der Kommunikation kommen kann. Hier vermag der IEEE-802.11a- Standard zu punkten.« Mittelfristig sei aber wohl auch bei den WLAN-Systemen im 5,5-GHz-Bereich mit Überlastung des Frequenzbands zu rechnen.
Bei Mobilfunksystemen der zweiten und dritten Generation wie GSM/GPRS, EDGE, UMTS, HSDPA und HSUPA liegen die reinen Funkreichweiten zwischen wenigen Metern und etwa 10 km. Nimmt man allerdings den weiterführenden Internet-Anschluss der Mobilfunkstationen dazu, ist eine weltweite Übertragung möglich. Ebenfalls vorteilhaft ist, dass der Markt hier eine große Auswahl von Produkten bietet. »Wegen der langen Wege und der nicht kalkulierbaren Auslastung der Mobilfunknetze kann die Signallaufzeit jedoch stark variieren, was für zeitkritische Anwendungen problematisch ist«, gibt Maurice zu bedenken. »Bei nicht dauerhaften Verbindungen kommen außerdem Einwahlzeiten dazu, und die Verfügbarkeit ist abhängig vom Netzbetreiber.«
Die Schmalband-Funkmodems schließlich erreichen Datenraten von etwas über 19 kByte/s und eignen sich für Entfernungen bis 50 km. Im VHF-Band (Very-High Frequency) arbeiten sie mit Frequenzen von 138 bis 174 MHz oder 218 bis 238 MHz, im UHF-Band (Ultra-High Frequency) mit Frequenzen von 380 bis 470 MHz, 869 MHz oder 902 bis 927 MHz. »Vorteilhaft ist dabei, dass keine Sichtverbindung nötig ist und nicht mit Störungen zu rechnen ist, weil diese Frequenzbereiche schwächer frequentiert sind als das 2,4-GHz-Band und in ihnen auch weniger Hacker-Angriffe zu befürchten sind«, legt Maurice dar. »Die Übertragungsverzögerungen betragen bei dieser Technik nur 20 bis 30 ms und sind zudem exakt kalkulierbar.«
Weil eine private Permanentverbindung bestehe, also völlige Unabhängigkeit von öffentlichen Netzen gegeben sei, stünden auch in kritischen Fällen Prozessinformationen jederzeit sofort zur Verfügung:
»Dies kann bei der Störüberwachung von Pumpenstationen im Falle regionaler Überschwemmungen oder bei der Überwachung und Steuerung von Fluttoren in küstennahen Städten wie Hamburg zur Verhinderung von Katastrophen ein großer Vorteil sein«, führt Maurice aus.
»Gleichzeitig zeichnet sich diese Kommunikationsart durch Zuverlässigkeit aus: Während Mobilfunknetze bei Unwettern oder Katastrophen oft überlastet sind, steht beim Schmalband- Datenfunk auch in diesen Fällen die volle Bandbreite zur Verfügung.«
Insgesamt verdeutlicht der Vergleich der verschiedenen Techniken, dass es keine per se besseren oder schlechteren Funkübertragungsstandards gibt. Abhängig von der Art der M2M-Anwendung eignen sich jedoch manche eher als andere. (ak)
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