Industrie-Datennetze
Was IEEE 802.11n im industriellen Einsatz bringt
Bislang hatte WLAN in der Industrie nicht immer den besten Ruf in puncto Stabilität und Zuverlässigkeit. Die WLAN-Norm IEEE 802.11n verspricht daher eine deutliche Verbesserung der Funkübertragung in industriellen Anwendungen.
WLAN-Lösungen gemäß IEEE 802.11a, b oder g sind in den industrietypischen metallischen Umgebungen teilweise durch Interferenzen aufgrund der vielen Reflexionen sowie der damit verbundenen Mehrwege-Ausbreitung gekennzeichnet. Daraus resultieren eine Instabilität sowie Leistungseinbrüche bei der drahtlosen Kommunikation. Vor diesem Hintergrund umfasst der High-Speed-WLAN-Standard IEEE 802.11n zahlreiche neue Funktionen und Optimierungen, die eine höhere Datenrate von mehreren 100 Mbit/s sowie größere Reichweite und Zuverlässigkeit sicherstellen sollen. Das wichtigste Merkmal von IEEE 802.11n ist die MIMO-Antennentechnik (Multiple Input Multiple Output). Sie nutzt bis zu drei aktive Antennen gleichzeitig, um mehrere Datenströme parallel weiterzuleiten.
Gezielte Nutzung von Reflexionen und Mehrwegeausbreitung
Die bisher gemäß IEEE 802.11a/b/g umgesetzten Lösungen weisen häufig bereits zwei Antennen auf, verwenden jedoch nur eine Antenne aktiv, über die der Datenstrom gesendet werden kann. Die zweite Antenne wird für Antennen-Diversity eingesetzt. Das bedeutet, dass der Access Point die Antenne wechseln kann, was die Folgen der Mehrwegeausbreitung abschwächt und zu einem besseren Signalempfang führt.
Im Gegensatz dazu nutzt die MIMO-Technik die im Raum auftretenden Reflexionen und somit die Mehrwegeausbreitung gezielt. Auf diese Weise lassen sich mehrere Datenströme parallel über verschiedene Wege an den Empfänger übertragen. Dort werden die auf unterschiedlichen Routen eintreffenden Signale dann durch komplexe Algorithmen wieder kombiniert (Bild 1).
Für jeden Datenstrom ist je eine Antenne am Sender und Empfänger notwendig. Verfügen der Access Point und der WLAN-Client z.B. über je drei aktive Sende- und Empfangsantennen, können bis zu drei Datenströme gleichzeitig ausgetauscht werden, so dass sich der Datendurchsatz verdreifacht. Neben der MIMO-Technik sind viele weitere Verbesserungen in den WLAN-Standard IEEE 802.11n eingeflossen, die insbesondere die Effizienz und Datenrate erhöhen.
Ein Beispiel für einen neuen industriellen Access Point und Client ist beispielsweise der Typ WLAN 5100 (Phoenix Contact); er beherrscht zusätzlich zu den bewährten Standards IEEE 802.11a/b/g auch die neue Version 802.11n mit MIMO, und zwar eine 3×3:2-MIMO-Technik mit optimierter Signalverarbeitung. Hinzu kommt eine hohe Sendeleistung von max. +23 dBm, was die Zuverlässigkeit und Stabilität der Datenübertragung weiter verbessert. 3×3:2 heißt, dass drei aktive Sende- und Empfangsantennen sowie zwei Datenströme verfügbar sind, wie Bild 1b zeigt. Die beiden Datenströme ermöglichen in Kombination mit anderen Funktionen wie dem Channel Bonding eine Datenrate bis 300 Mbit/s brutto und fast 100 Mbit/s netto (Bild 2).
Die WLAN-Kommunikation ist folglich genauso schnell wie die Übertragung über industrielle Fast-Ethernet-Netzwerke. Dieser Client umfasst eine aktive Sende- und Empfangsantenne mehr als für die zwei Datenströme erforderlich sind. Statt zur Steigerung der Datenrate wird die dritte aktive Antenne für die weitere Erhöhung der Stabilität und Zuverlässigkeit eingesetzt.
- Was IEEE 802.11n im industriellen Einsatz bringt
- Zuverlässige Wiederherstellung des Datenstroms
Lesen Sie mehr zum Thema
