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03 2020 Elektronik 43 Vernetzung Kommunikation per Funk wird immer wichtiger auch dann wenn eine robuste zuverlässige und echtzeitfähige Datenübertragung gefordert ist Prof Dr Axel Sikora von der Hochschule Offenburg ist überzeugt ihre rasante Weiterentwicklung fördert Innovationen in allen Industrieund Anwendungsbereichen Von Prof Dr Axel Sikora Seit fast zwei Jahrzehnten sind Funknetze ein wesentlicher Innovationsund Wachstumstreiber für Anwendungen sowohl in der Konsumelektronik als auch im industriellen Internet der Dinge Obwohl sich zum Anfang des Jahrzehnts die Innovationskurve abzuflachen schien legten die Entwickler in den vergangenen ein zwei Jahren noch einmal kräftig zu Interessanterweise gilt dies für alle Arten von Wireless-Techniken von den Kurzstreckenfunksystemen Short Range Wireless Networks SRWN über die lokalen Netze Wireless LAN bis zu den zellularen und lizenzfreien Niedrigenergiefunktechniken Low-Power Wide-Area Networks LPWAN Kurzstreckenfunksysteme Bluetooth geht als der klare Gewinner aus dem Krieg der SRWN-Standards hervor Übergreifende Standards wie Zigbee und proprietäre Techniken wie Z-Wave EnOcean oder Somfy haben es sich in ihren jeweiligen Kundenund Anwendungsnischen bequem gemacht DECT und ULE scheinen sich mit ihren Spezialbereichen Sprachtelefonie und Heimautomatisierung auch weiterhin zufrieden zu geben Auch anwendungsspezifische Techniken wie z B Wireless M-Bus oder WiSUN sind in ihren Domänen des Smart Metering oder der Stadtnetze etabliert haben aber nur wenig Ambitionen über diese Bereiche grundsätzlich hinaus zu gehen Lediglich das IPv6-basierte 6LoWPAN sprich sixloupähn mit vollem Namen IPv6 over Low power Wireless Personal Area Network und seine Erweiterung 6tsch sprich sixtisch mit vollem Namen Deterministic IPv6 over IEEE802 15 4e Timeslotted Channel Hopping haben sich noch eine gute Ausgangsposition erarbeitet Für 6LoWPAN gibt es neben den offenen Implementierungen auch sehr leistungsfähige und stabile unternehmensspezifische Implementierungen u a auch Thread 6tsch schickt sich an dem für die Prozessautomation wichtigen Wireless HART den Rang abzulaufen Ob weitere Funktechniken wie z Bdas für die Fabrikautomation optimierte IO-Link Wireless in diesem Umfeld eine große Chance haben werden wird die Zukunft zeigen Der Platzhirsch Bluetooth findet weiterhin Anwendung in praktisch allen Anwendungsgebieten und hat seine Innovationsgeschwindigkeit noch einmal deutlich erhöht Nachdem Bluetooth 4 mit Bluetooth Low Energy BLE seit 2009 den Energiebedarf signifikant reduziert hat wurde Ende 2016 Bluetooth 5 standardisiert um nicht nur die Reichweite in etwa zu vervierfachen und die Datenrate zu verdoppeln 2 Mbit s brutto ohne Enhanced Data Rate EDR sondern auch mit Bluetooth Mesh einen wesentlichen Beitrag zur Eroberung großflächigerer IoT-Anwendungen zu leisten und neue Dienste wie Standortübermittlung einzuführen Anfang 2019 wurde Bluetooth 5 1 vorgestellt das gegenwärtig in den Markt eingeführt wird Wichtigste Neuheit ist die nun bis auf 10 cm genaue Sendeund Empfangsfunkpeilung in Räumen und Gebäuden durch Messung von Abgangswinkel Angle of Departure AoD und Einfallswinkel Angle of Arrival AoA Lokale Funknetzwerke Wireless LAN Der Anwendungsbereich der lokalen Funknetze wird vom IEEE802 11-Standard dominiert und auch hier ist die Innovationsgeschwindigkeit so hoch dass man seit Ende 2018 dazu übergegangen ist das ABC der 802 11-erStandards in Generationen einzuteilen Die fünfte Generation IEEE802 11ac oder WiFi5 wurde Ende 2013 veröffentlicht und erlaubt einen Einzelkanal-Durchsatz von bis zu 867 Mbit s Und seit 2019 tritt IEEE802 11ax als WiFi6 an um nicht nur die Datenrate noch einmal weiter zu steigern sondern um die Kommunikation mit mehreren Clients per Multi-User-MIMO MU-MIMO mit der Übertragungstechnik OFDMA zu optimieren Im Gruppenbetrieb arbeitet WiFi6 somit effizienter als WiFi5 Hinzu kommt noch ein verbessertes Beamforming Durch diese drei Techniken kann WiFi6 die Anzahl der Kollisionen reduzieren wodurch bei Netzwerken mit vielen Clients der effektive Datendurchsatz erhöht wird außerdem soll sich die Latenz deutlich verkleinern Der 5G-Ausbau beginnt mit Breitband-Anwendungen eMMB für M2M-Kommunikation mMTC bleibt den LTE-Derivaten Zeit um sich zu etablieren