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Hauptvorteile sind leitungsfreie, kostengünstige Netze mit großer Flexibilität

Drahtlose Beleuchtungssteuerung steht vor einer rosigen Zukunft

23. März 2012, 9:54 Uhr | Peder Rand, Texas Instruments Inc.

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Vermaschte Netzwerke und ihre Reichweite

Das Beleuchtungssteuerungs-Netzwerk soll einerseits möglichst wenig Strom aufnehmen und andererseits den jeweils geltenden HF-Vorschriften entsprechen. Es ist deshalb nicht sehr günstig, wenn alle Knoten (Leuchten, Schalter, Sensoren, Fernbedienungen) im Funk-Einzugsbereich eines zentralen, als Koordinator dienenden Netzwerkknotens liegen müssen. Besser ist es, die Routing-Knoten gleichmäßig über das Netzwerk zu verteilen, um die Reichweite zu vergrößern, ohne die Leistungsaufnahme zu steigern. Ein (vermaschtes) Mesh-Netzwerk ist die Lösung.

Leuchten sind ideale Backbone-Knoten für ein vermaschtes Drahtlosnetzwerk, denn sie sind überall im Haus zu finden und verfügen über eine stabile Stromversorgung, so dass sie sich für das Routing von Paketen im gesamten Gebäude geradezu anbieten. Sensoren, Schalter und Fernbedienungen müssen in diesem Fall nur mit relativ wenig Leistung senden und kommen deshalb lange mit einer Batterie aus, da sich die Leuchten immer in nächster Nähe befinden. Ein gutes Mesh-Netzwerk zeichnet sich dadurch aus, dass es selbstkonfigurierend und selbstheilend ist und effektiv mit einer großen Zahl von Knoten in den vielfältigsten Topologien zurechtkommt.

Im Vergleich zu Funk-Lösungen mit 2,4 GHz erzielen Systeme, die mit weniger als 1 GHz arbeiten, eine größere Reichweite und können außerdem bei gleicher Stromaufnahme Wände und Decken besser durchdringen. Aus diesem Grund werden Sub-1-GHz-Lösungen im Außenbereich, beispielsweise für Straßen und Stadtbeleuchtungen, häufig bevorzugt. Attraktiv ist ebenfalls, dass es unter 1 GHz meist weniger Störbeeinflussungen gibt, da hier weder WLANs noch Mikrowellenöfen senden. Ganz frei von Funkstörungen ist jedoch keines der offenen ISM-Bänder und so kommt es darauf an, dass der Sender genügend Ausgangsleistung bietet und sich der Empfänger durch hohe Trennschärfe (ACR) und ein gutes Sperrverhalten auszeichnet, um unerwünschte Signale auszufiltern. Allerdings gibt es kein Sub-1-GHz-Frequenzband, das auf der ganzen Welt verfügbar ist, so dass kein Weg um die Bereitstellung regionalspezifischer Endprodukte (beispielsweise mit 868 MHz für Europa oder 915 MHz für die USA) herumführt.

Inbetriebnahme

Bei traditionellen Beleuchtungstechniken gestaltet sich die Inbetriebnahme intuitiv, aber teuer. Jegliche Leuchten, die sich in einer Leitung hinter einem Schalter befinden, werden von eben diesem Schalter gesteuert. Drahtlose Vernetzung ermöglicht im Vergleich dazu flexiblere Festlegungen dafür, welche Schalter und Fernbedienungen welche Leuchten ansteuern. Da dies den Installationsprozess fraglos komplexer macht, wird eine Prozedur benötigt, mit der sich Leuchten, Sensoren und Schalter auf intuitive Weise miteinander verbinden lassen.

Geht es um Systeme für professionelle Installationen, können ein USB-Stick und eine gute grafische PC-Software gute Dienste leisten, um komplexe Installationen auf intuitive Weise zu bewältigen. Allerdings setzt die Verwendung eines PCs und der zugehörigen Software generell einen entsprechend geschulten Installateur voraus. Im Handel angebotene Systeme, die vom Anwender selbst eingebaut werden sollen, sind stattdessen auf eine einfachere und intuitivere Methode angewiesen. Eine Lösung ist die näherungsbasierende Inbetriebnahme. Dabei wird der betreffende Schalter oder die Fernbedienung in die Nähe der Leuchte(n) gehalten, während eine Taste gedrückt wird. Die RSSI-Information (Radio Signal Receive Strength) der von der Leuchte zum Schalter oder zur Fernbedienung geschickten Pakete dient zur Ermittlung der Nähe und zum Qualifizieren der Inbetriebnahme. Eine erfolgreiche Umsetzung dieses Konzepts findet man beispielsweise im Philips SmartLink System