elektro AUTOMATION 09.2019

DATA & COMMUNICATION
TRENDS
Player der Elektronik-Hardware-Branche (NXP, Radiocrafts, Silicon
Labs, Texas Instruments, u.a.) stellen Sigfox-Module und fertige Geräte
her. Auf der Softwareseite bieten internationale Softwarekonzerne
eine große Anzahl von Dashboard-Lösungen an, sodass der
Anwender mit geringem Auswand, auf der Basis eines Baukastens,
seine eigenen Visualisierungs- und Auswerteanwendungen für PC,
Tablet und Smartphone realisieren kann. Außerdem bietet Sigfox
auch eine genormte API-Schnittstelle, sodass die Anwender-IT bei
Bedarf selbst Lösungen erstellen kann. Diese Vielfalt der vorhandenen
Hard- und Softwarekomponenten machen den Einstieg in die
Technik sehr einfach, sodass im Wissenschaftsbereich Elektro-/Informationstechnik
an der Technischen Hochschule Georg Agricola, Bochum,
Sigfox in der Lehre und in verschiedenen Forschungs- und
Entwicklungsvorhaben zum Einsatz kommt.
Bild: Wi-SUN Alliance
„Die Wi-SUN Alliance
setzt auf standardbasierte,
interoperable
Wireless-Mesh-Field-
Area-Network-Technologie.“
Phil Beecher, Präsident und CEO
der Wi-SUN Alliance, San Ramon,
CA/USA
René Dünkler (Fraunhofer): Das Fraunhofer-Institut für Integrierte
Schaltungen (IIS) entwickelte eine softwarebasierte Konnektivitätslösung
für den Aufbau von sicheren und leistungsfähigen Low
Power Wide Area Networks (LPWAN), die vor allem im lndustrieumfeld
und in Smart City-Bereich eingesetzt wird. Von den oben genannten
Technologien hebt sich MIOTY dadurch ab, dass es derzeit
das erste und einzige LPWAN ist, das die gerade veröffentlichte
technische Spezifikation ETSI TS 103 357 für sogenannte Low
Throughput Networks (LTN) erfüllt. Diese Norm des European Telecommunications
Standards Institute (ETSI) schafft eine wesentliche
Voraussetzung für die weltweite Interoperabilität von IoT- Komponenten
und -Systemen. Technologisch setzt der neue Funkstandard
Maßstäbe im Bereich der drahtlosen Datenübertragung hinsichtlich
Kosteneffizienz, Reichweite, Batterielebensdauer und Störsicherheit.
So kann die robuste Datenübertragung von rund einer Million
Sendern mit nur einem einzigen Empfänger sichergestellt werden.
Selbst bei einer anspruchsvollen Topologie erzielt die MIOTY-Technologie
Reichweiten von bis zu 15 km und zeichnet sich durch eine hohe
Energieeffizienz mit Batterielebenszeiten von bis zu 20 Jahren
aus.
Aurelus Wosylus (Sigfox): Sigfox ist Initiator des gleichnamigen
0G-Netzwerks, das grenzüberschreitend ohne Roaminggebühren
verfügbar ist. Es hat integrierte Geolokalisierungsfunktionen, was
es für Logistikapplikationen sowie für Asset-Überwachungs-Funktionen
prädestiniert. 140 Nachrichten pro Tag a 12 Byte bieten einen
reichen Schatz an Big Data für das Zustands- und Nutzungsmonitoring
und Predictive Maintenance. Dies alles bei besonders geringem
Energieverbrauch und minimalen Kosten. Adaptive Sensorik
kann über Jahre und Jahrzehnte wartungsfrei ohne Batteriewechsel
betrieben werden. Anwender brauchen keine eigene Infrastruktur
aufzubauen und zu unterhalten. Auch müssen keine SIM-Karten gemanagt
werden. Das alles hat beispielsweise DHL bewogen, seine
Ladungsträger für Pakete mit Sigfox-basierten Trackern auszurüsten.
Christian Trösch (Blackbox Solutions): Wir entwickeln und vertreiben
End-to-End-Lösungen, mit denen eine große Anzahl von Assets
in der Supply-Chain kostengünstig sowie unabhängig von Standort
und lokaler Infrastruktur verfolgt werden kann. Die Transparenz von
Logistik- und Produktionsprozessen innerhalb der Supply-Chain wird
deutlich erhöht und eröffnet neue Möglichkeiten der Wertschöpfung
und Kosteneinsparungen, die in dieser Form bisher nicht möglich
waren. Neben der intelligenten Verarbeitung der Daten in der Software
zur Prozess-Steuerung und Optimierung, welche letztendlich
den konkreten Mehrwert für den Kunden darstellt, kommt den Sensoren
eine wichtige Bedeutung zu. Diese müssen entlang der Lieferketten
ihre Daten robust liefern, standort- bzw. länderübergreifend
sowie unabhängig von lokaler Infrastruktur. Zudem müssen die
Sensoren möglichst lange autark am jeweiligen Asset betrieben
werden können, um die Betriebskosten auf ein Minimum zu reduzieren.
Wir setzen aus diesem Grund Sensoren ein, die ihre Daten
über das Sigfox-0G-Netzwerk senden. Das Unternehmen liefert als
Netzwerk-Betreiber die Infrastruktur für einen länderübergreifenden
Einsatz der Geräte. Zudem können die Geräte mit sehr geringem
Energieverbrauch betrieben werden, wodurch eine hohe Batterielebensdauer
und geringe Total Cost of Ownership erreicht werden.
elektro AUTOMATION: Wie hoch ist der Aufwand für die Implementierung
von Anwendungen? Welche Hard- und Software
wird benötigt? Wie groß ist der Bereich oder die mögliche Gerätedichte?
Sind SIM-Karten erforderlich? Welche Datenmengen
sind möglich und wie wird abgerechnet?
Beecher: Die Bereitstellung ist sehr einfach, da sich das drahtlose
Mesh-Netzwerk selbst aufbaut und im Falle vorübergehender Störungen
selbst heilt. Die Hard- und Software für ein Wi-SUN-Field-
Area-Network ist von einer Vielzahl von Anbietern erhältlich und von
der Wi-SUN Alliance auf Konformität zertifiziert. Die Abdeckung ist
sehr gut, eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung kann über mehrere hundert
Meter bis zu mehreren Kilometern aufgebaut werden. Die Gerätedichte
ist ebenfalls sehr gut.
Berg: Auf der Hardwareseite hat man bei der Realisierung von Sigfox-Endgeräten
verschiedenste Optionen zur Verfügung. Zum einem
kann man eine Vielzahl fertiger Sensor-/Aktor-Geräte von unterschiedlichen
Kooperationspartnern weltweit kaufen (Tschechien,
Frankreich, Italien, Spanien, etc.), wobei allerdings gerade in
Deutschland noch relativ wenige Hersteller zu finden sind. Die zweite
Möglichkeit besteht darin, eine eigene Stationsentwicklung zu
betreiben. Hierzu stehen programmierte und lizensierte Module
oder Endgeräte von unterschiedlichen Herstellern zur Verfügung,
die den Protokollstack und die gesamte HF-Sende-/Empfangsstufe
kombinieren. Der Anwender braucht dann lediglich das HF-Ausgangsfilter
und die Antenne anzuschließen. Diese Einheiten können
dann über SPI- oder I 2 C-Bus mittels AT-Befehlen von beliebigen Mikrocontrollern
aus angesteuert werden. Eine Vielzahl von so ge-
elektro AUTOMATION 09 2019 19