Industrie-Datennetze
Was IEEE 802.11n im industriellen Einsatz bringt
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Zuverlässige Wiederherstellung des Datenstroms
Die Nutzung mehrerer Sende- und Empfangsantennen erhöht allerdings nicht nur in reinen IEEE-802.11n-Systemen die Ausfallsicherheit und Robustheit der WLAN-Übertragung; auch ältere WLAN-Clients profitieren von einem Netzwerk auf Basis des neuen Standards. Durch die abwärtskompatiblen MIMO-Funktionen MRC (Maximal Ratio Combining) und CSD (Cyclic Shift Diversity) erzielen WLAN-Clients, die nach dem alten Standard 802.11a/g arbeiten, ebenfalls eine bessere Funkabdeckung und einen höheren Datendurchsatz. Auf diese Weise werden in den Fabrikhallen starke Signalschwankungen durch Funklöcher vermieden. CSD ist eine Sendefunktion, bei der der Datenstrom auf mehrere Antennen „gemappt“ ausgesendet wird. Die Empfängerfunktion MCR kombiniert die MIMO-Signalpfade optimal und gleicht die empfangenen Signale zur Verbesserung der Link-Zuverlässigkeit ab.
Werden Daten mit mobilen Steuerungen ausgetauscht, wie dies beispielsweise in autonomen Transport-Shuttles der Fall ist, muss keine hohe Datenrate von mehr als 65 Mbit/s vorliegen. In derartigen Applikationen sind vielmehr ein geringer Platzbedarf sowie die hohe Zuverlässigkeit und Stabilität der Kommunikation bei niedrigen Kosten entscheidend. Die Mimo-Funktion STBC (Space-Time Block Coding) setzt diese Anforderungen mit nur einer Antenne am WLAN-Client um. Dazu sendet der Access Point die Daten redundant über mehrere Antennen sowie unterschiedlich codiert aus. Durch den Vergleich der ankommenden Datenströme kann der Empfänger den ursprünglichen Datenstrom auch bei Störungen und Verzerrungen meist wiederherstellen. Das beschriebene Verfahren bildet die Grundlage zur Realisierung kompakter und kostengünstiger WLAN-802.11n-Clients wie dem industriellen WLAN-Adapter FL WLAN EPA (Bild 3), in den eine zirkular polarisierte Spezialantenne integriert ist.
Optionale Kanalbündelung nur im 5-GHz-Frequenzband sinnvoll
Praktische Erfahrungen mit dem hier genannten Access Point und dem WLAN-Client-Adapter zeigen eine deutliche Steigerung der Stabilität und Datenrate unter typischen industriellen Bedingungen. Im Vergleich zur bisherigen WLAN-Technik nach IEEE 802.11a/b/g werden in gleicher Umgebung eine homogenere Funkausleuchtung und ein höherer Datendurchsatz erzielt. „Funklöcher“, die aus Abschattungen resultieren, können zu erheblichen Leistungseinbußen führen, treten erheblich seltener auf und lassen sich oft sogar ganz vermeiden. Außerdem vergrößert sich der praktisch nutzbare Funkbereich, in dem eine ausreichende Verbindungsqualität und damit eine passable Datenrate erreicht werden kann.
Die Datenrate in IEEE-802.11n-Netzwerken lässt sich durch die optionale Bündelung von zwei Übertragungskanälen (Channel Bonding) auf bis zu 300 Mbit/s erhöhen. Die Praxis belegt jedoch, dass dies nur im 5-GHz-Frequenzband sinnvoll umsetzbar ist. So kommt es durch die vielfache Verwendung des 2,4-GHz-Bandes bei der Bündelung von zwei WLAN-Kanälen vermehrt zu Störungen. Darüber hinaus sind die drei überlappungsfrei einsetzbaren WLAN-Kanäle oftmals bereits belegt. In Europa stehen deshalb 19 zusätzliche Kanäle im noch wenig genutzten 5-GHz-Band zur Verfügung, von denen allerdings einige von Wetterradar- oder militärischen Anwendungen blockiert sein können, die Vorrang gegenüber industriellen Applikationen haben. Für hochverfügbare Automatisierungs-Anwendungen eignen sich aus diesem Grund die unteren vier Kanäle (36 bis 48) besonders, die jedoch nur im Innenbereich von Gebäuden funken dürfen.
- Was IEEE 802.11n im industriellen Einsatz bringt
- Zuverlässige Wiederherstellung des Datenstroms
Lesen Sie mehr zum Thema
