Welche Wireless-Technologie ist die richtige?
Sicher durch den Smart-Metering-Dschungel
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Wireless-M-Bus – beliebt, aber langsam
Eine inzwischen in einigen europäischen Ländern beliebte Schnittstelle ist der ursprünglich in Deutschland entwickelte, auf Funkverbindungen im Sub-GHz ISM Band basierende und mittlerweile durch Normierungsgremien ständig verbessert Wireless-M-Bus. Derzeit kommen vorrangig noch 868- und 433-MHz-Transceiver zum Einsatz, aber auch 169-MHz-Lösungen werden inzwischen intensiv diskutiert.
Das entscheidende Kriterium ist der Software Stack, der aus der Sub-GHz-Funkschnittstelle das Wireless-M-Bus-Interface kreiert. Die Norm EN13757 beschreibt den Data Link Layer, das Routing und die Application Layer, wobei letztere zusätzlich auch noch durch die Ländernormungsstellen im Rahmen der Open Metering Specification (OMS) und der Dutch Smart Metering Requirement (DSMR) spezifiziert sind. In den Niederlanden finden DSMR-basierte Smart Meter bereits in rapide wachsenden Stückzahlen Einsatz.
In Wireless-M-Bus-Netzen sind nur Baumstrukturen möglich, die neben den Clients immer auch ein Host (Concentrator) benötigen, zudem ist kein Wireless Application Update innerhalb der Spezifikationen vorgesehen.
Die Sendeleistung der M-Bus-Lösungen ist typischerweise sehr hoch, die Datenübertragungsrate allerdings eher gering. Weil normalerweise nur Messwerte, Gerätekennzahlen und Zeitstempel übertragen werden, reicht die zur Verfügung stehende Transferrate von max. 500 KBit/s zwar meistens aus, allerdings geht die niedrige Datentransferrate zu Lasten eines höheren Stromverbrauchs, da Sendezeiten und damit Einschaltzeiten länger als bei anderen Wireless-Technologien sind.
Nachdem die anfangs durch fehlende Spezifikationen und die unausgereifte Technologie aufgetretenen Probleme weitgehend behoben sind, erfreut sich das von der ZigBee Alliance entwickelt Software-Protokoll inzwischen auch bei uns einer wachsenden Anhängerschaft. Wirklich etabliert hat sich ZigBee in Zentraleuropa aber nicht noch nicht.
Obwohl einige Hersteller speziell für Metering-Anwendungen 802.15.4-basierende Funkchips entwickelt haben, die im 868-/915-MHz-Bereich arbeiten, kommt nach wie vor zumeist doch das 2,4-GHz-Protokoll zur Anwendung. Neben der hohen Ausgangsleistung zeichnet sich ZigBee durch hohe Datentransferraten von bis zu 2 MBit/s, einen besonders geringen Stromverbrauch von in der Regel weniger als 15 mA und eine besonders leistungsfähige Netzwerk-Topologie aus. Durch einen Koordinator gesteuerte ZigBee-basierte Mesh-Netze können theoretisch bis zu 65.000 Knoten beinhalten. Die Netze sind zudem selbstheilend: Fällt ein Knoten aus, wird das Routing automatisch über andere Knoten durchgeführt und das Netzwerk funktioniert weiter.
Ein weiteres Argument für ZigBee ist die nahezu uneingeschränkte Kompatibilität, die durch von der ZigBee Alliance vorgegebene, in speziellen akkreditierten Testlabors durchgeführte Zertifizierungstests sichergestellt wird.
Properitäre Mesh-Netze
Proprietäre Mesh-Netzwerk-Stacks nutzen wie ZigBee erfahrungsgemäß überwiegend das 2,4-GHz-Band, und auch hinsichtlich der Ausgangsleistung, des Stromverbrauchs und der Transferraten sind diese beiden Lösungsansätze durchaus vergleichbar (Abb. 2). Die wesentlichen Vorteile offenbaren sich allerdings erst beim Blick auf die Software Stacks. So gibt es inzwischen Stacks (wie zum Beispiel SNAP von Synapse oder MiWi von Microchip), die selbst in riesigen selbstheilenden Netzen ohne einen einzigen Koordinatorknoten auskommen. Außerdem kann die Applikationssoftware bei diesen Lösungen vielfach per Funk aktualisiert werden. Weitere Pluspunkte solcher proprietären Mesh-Netze sind oft auch die Schnelligkeit des Verbindungsaufbaus und die hohe Stabilität der Netzwerkstruktur.
Das Fehlen jeglicher Normierung schließt allerdings die sonst durchaus übliche Kombination von Hard- und Software-Lösungen verschiedener Hersteller nahezu komplett aus. Wer diesen Weg geht, muss sich darüber im Klaren sein, dass er sich ohne Wenn und Aber an einen einzigen Hersteller bindet – mit allen genannten Vorteilen, aber eben auch mit nicht unerheblichen Kostenrisiken.
Jobangebote+ passend zum Thema
- Sicher durch den Smart-Metering-Dschungel
- Wireless-M-Bus – beliebt, aber langsam
- Welche Technologie für welche Anwendung?
Lesen Sie mehr zum Thema
