Mobilfunk-Gateways für Smart Meter Mit der richtigen Antenne zum Erfolg

Platzierung von Smart-Meter-Gateways sind eine Herausforderung. Die Auswahl an Antennen ist entscheidend für zuverlässige Datenübertragung.
Die Platzierung von Smart-Meter-Gateways und ihren Antennen sind eine Herausforderung.

In vielen Fällen wird Funk die erste Wahl sein, um Daten von Smart-Meter-Gateways zu übertragen. Allerdings ist die Einbausituation der meisten Gateways – im Schaltschrank im Keller – eine Herausforderung. Auswahl und Platzierung der Antennen sind entscheidend für eine zuverlässige Datenübertragung.

Wer den Rollout von Smart-Meter-Gateways (SMGW) durchführen muss, tut gut daran, sich bereits jetzt auch mit der Thematik Antennen auseinanderzusetzen, auch wenn noch nicht klar ist, wann genau der Startschuss fällt. Denn es müssen nicht nur die passenden Gateways gewählt und beschafft werden. Viel umfassender ist die Planung konkreter Roll-out-Strategien sowie der Aufbau einer geeigneten Kommunikationsstruktur. Wo Power-Line-Kommunikation nicht sinnvoll ist, eignet sich Mobilfunk, gerade in den ersten Phasen des Rollouts. Aber in vielen Einbausituationen ist der Einsatz von Funk eine herausfordernde Aufgabe, die spezielle Antennentechnik erfordert.

Kommt der Startschuss für den Rollout-Start zur bundesweiten Installation von Smart-Meter-Gateways, geht es Schlag auf Schlag. Gesetzlich vorgegeben sollen in den ersten 36 Monaten mindestens zehn Prozent aller Haushalte mit Smart-Meter-Gateways versorgt sein. Bei derzeit über 40 Millionen Privathaushalten in Deutschland wären das immerhin vier Millionen Haushalte. Über den gesamten Rollout müssen bis zu 13 Millionen Haushalte versorgt werden. An Antennentechnik denken jetzt viele noch nicht. Aber Antennen spielen die Schlüsselrolle bei der zuverlässigen Datenübertragung.

Kommunikations-Infrastruktur planen

Ein großer Energieversorger aus Nordrhein-Westfalen beispielsweise befasst sich schon seit einiger Zeit umfassend mit dem kompletten Roll-Out-Szenario. Insbesondere der Aufbau einer passenden Kommunikations-Infrastruktur steht im Fokus. Für Energiekunden, bei denen eine Powerline-Kommunikation nicht wirtschaftlich möglich ist, werden beispielsweise Mobilfunk-Gateways entwickelt. Dabei spielen die Kosten eine entscheidende Rolle.

Gesetzlich vorgegeben ist eine Obergrenze für Kosten, die der Energieversorger an den Endkunden weitergeben darf. Alles darüber hinaus muss er selbst bezahlen. Auf die billigsten Komponenten zu setzen, kann gerade auch bei Antennen in Hinblick auf die Gesamtkosten (Total Cost of Ownership – TCO) unvernünftig sein.

Verursachen Kommunikationskomponenten immer wieder Ausfälle in der Datenübertragung, die einen Wartungseinsatz vor Ort nötig machen, geht das Sparen an der falschen Stelle schnell ins Geld. Für die Datenübertragung per Mobilfunk setzen viele Messtellenbetreiber auf LTE. Wo beim Endanwender neben dem Elektrizitätszähler z.B. auch noch Gas- oder Wasserzähler angeschlossen werden, ist der wireless M-Bus zur Datenübertragung zwischen Zähler und SMGW vorgesehen.

Wozu zusätzliche Antennen?

Oftmals werden Smart-Meter-Gateways mit beiliegender Antenne angeboten. Warum sollte trotzdem über eine zusätzlichen Antenne nachgedacht werden? Das hat unter anderem mit der Einbausituation der Smart-Meter-Gateways zu tun.

Nicht selten befindet sich die Haustechnik in Kellerräumen, die naturgemäß per Funk schwer zu erreichen sind. Zudem gibt es eine weitere Hürde: Meist werden die Gateways in Schaltschränken montiert. Ein solcher Metallkasten ist eine ideale Barriere für Funkwellen.

Die dem SMGW beiliegende Antenne eignet sich höchstens dort, wo ideale Kommunikationsbedingungen herrschen. Funktioniert die Datenübertragung bei der Installation gerade noch, kann schon ein Baum vor dem Haus, der im Frühling plötzlich Blätter trägt, die Kommunikation unterbrechen und einen teuren Serviceeinsatz notwendig machen.

Ideal angepasste Antennen für Smart-Meter-Gateways

LTE- und wireless-M-Bus-Antennen gibt es am Markt bereits. Dennoch haben sich die Kommunikationsexperten von Welotec aus dem Münsterland zusammen mit einem großen Energieversorger daran gemacht, spezielle Antennen für diesen Zweck zu entwickeln, die für den niedrigen LTE-Frequenzbereich optimiert sind. Bei der Entwicklung der Antennen (WAO-GUL0x-3C300) profitierten sie von ihrem über die Jahre angesammelten Know-how im Mobilfunk und auch im lizenzfreien 869-MHz-Band.

Darüber hinaus lag ein wesentliches Augenmerk auf der Optik der Antennen, die eben nicht als solche zu erkennen sein sollen (Bild 1).

Der Hintergedanke ist dabei, die Akzeptanz beim Endanwender zu erhöhen, da viele keine baulichen Veränderungen an den Schaltkästen möchten oder vor den Funkwellen Angst haben. Schließlich ist auch die Montage der Antennen nicht zu vernachlässigen.

Beim flächendeckenden Roll-out kommen auf die Energieversorger extrem große Stückzahlen zu. Eine schnelle Installation von SMGW samt Antenne kann viel Geld sparen. Dazu kommt, dass der Einbau beim Endkunden »minimalinvasiv« stattfinden sollte, also möglichst ohne Bohren und Schrauben oder Ähnliches (Bild 2).

Um eine Anpassung an die Einbauverhältnisse zu ermöglichen, hat Welotec verschiedene Antennenvarianten entwickelt. Es handelt sich um reine LTE- und reine wireless-M-Bus-Antennen und um eine Kombination beider Antennen in einem Gehäuse. Ausgeführt in Varianten zur Kleb-, Magnet- oder Schraubmontage.

Für den wireless M-Bus haben die Antennen einen FAKRA-Steckverbinder (Fachkreis Automobil) mit C-Codierung (Blau); die LTE-Antennen haben einen FAKRA-Steckverbinder mit D-Codierung (Bordeaux). Der Stecker ist abgestimmt auf Smart-Meter-Gateways, um 90 ° gewinkelt und drehbar für die Montage unter der Blende im Zählerschrank.

Im Vergleich zu alternativen Antennen sind die Kosten für die Anschaffung mancher dieser Antennen zwar etwas höher. Durch die vereinfachte Montage und die zuverlässigere Kommunikation werden diese Zusatzkosten aber schnell wett gemacht.

Da sich Antennen und Montagevarianten kombinieren lassen, vereinfacht sich zudem die Langerhaltung deutlich. Der erwähnte Energiekonzern aus NRW hat zusammen mit Welotec umfangreiche Tests durchgeführt und bereits 2000 Antennen erfolgreich bei Kunden im Einsatz.

Antennen Starter Kit plus Anwenderschulung

Für die Vorbereitung auf den SMGW-Rollout bietet Welotec ein Antennen-Starter-Kit an, um sich mit der passenden Antennentechnik zu befassen. Es enthält alle Antennenvarianten mit den verschiedenen Montagemöglichkeiten: Reine GPRS/UMTS/LTE-Antennen ebenso wie eine reine wireless M-Bus-Antenne und Antennen für die Kombination beider Kommunikationstechniken. Verlängerungs- und Adapterkabel sind im Set enthalten.

Darüber hinaus biete Welotec auch Einbauschulungen mit dem Schwerpunkt auf der Praxis an. Hier werden unter anderem verschiedene Szenarien behandelt, die typischerweise bei der Installation angetroffen werden können. Nach circa einem halben Tag sind Monteure fit für die Installation der Antennen beim Endkunden.
                                                                                 Nach Unterlagen von Welotec