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Industrielle LTE-Netzwerke

Neue Möglichkeiten für die Fernkommunikation

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Drei Überlegungen

Die Industrie nutzt M2M-Kommunikation zur dezentralen Überwachung von Quellen, sowohl um Gas oder Energien zu messen, als auch Feldgeräte wie Ölquellen oder unbemannte Umspannstationen zu überwachen. Im Bergbau, Transportwesen sowie der Öl- und Gasbranche erfordern viele großflächige Wireless-Anwendungen in rauen Umgebungen den Einsatz von robusten Industriegeräten. Unternehmen sollten bei der Wahl einer LTE-Lösung drei Themen bedenken: extreme Temperaturen, Isolierung gegen elektromagnetische und Radiofrequenzstörungen sowie zuverlässige Mobilfunk-Konnektivität. Mobilfunkgeräte im Außenbereich sind oft extremen Temperaturen ausgesetzt. Hohe Temperaturen bergen das Risiko für Geräteausfälle aufgrund von Überhitzung, während Temperaturen unter minus 30 Grad Celsius dazu führen können, dass die Geräte nicht mehr starten. Im Betrieb nimmt die intern erzeugte Wärme der Geräte noch weiteren Einfluss auf deren Lebensdauer. Für diese Anforderungen sollten industrielle LTE-Lösungen ausgelegt sein.

Anfällig für Interferenzen

Mobilfunkgeräte in Industrieanwendungen sind anfällig für elektromagnetische Störungen, die etwa von statischer Entladung, nicht geerdeten Mobilgeräten, Spannungsspitzen oder Überspannung und Leistungseinbrüchen verursacht werden. Solche Störungen können Signalverzerrungen, Datenverlust und Geräteschäden auslösen, die zur Unterbrechung der Netzwerkkommunikation und des industriellen Betriebs führen können. Wie beeinflussen solche elektromagnetsichen Interferenzen ein Mobilfunkgerät? Im Allgemeinen wird die Systemerdung eines Mobilfunkgerätes so konzipiert, dass sie der regulären Erdung gleicht. Gibt es eine unerwartete Veränderung der Spannung, können schädliche elektrische Interferenzen durch die Antenne oder den Spannungseingang in das Mobilfunkgerät eindringen, dadurch die Empfindlichkeit der Antenne herabsetzen und interne elektronische Komponenten schädigen.

Industrietauglicher LTE-Gateway

Oncell G3470A-LTE ist Moxas kürzlich eingeführtes LTE/Ethernet IP-Gateway, das eine große Funk-Bandbreite und zuverlässige Verbindung zum Ethernet-Netzwerk für Mobilfunkanwendungen bieten soll. Das Gerät hat einen integrierten Vier Port Gigabit Ethernet-Switch und unterstützt LTE. Zur Steigerung der Zuverlässigkeit – einer Schlüsselfunktion in der Industrie – bietet das Gerät Isolierung für die Antenne und die Spannungseingänge. Gekoppelt mit Schutzvorkehrungen gegen elektromagnetische Störungen und erweiterten Betriebstemperaturen soll sich die Modellreihe durch Gerätestabilität in rauen Umgebungen auszeichnen. Zusätzlich verfügt das Gateway über Dual-Sim und duale Spannungszufuhr, wodurch die nötige Netzwerkredundanz für ununterbrochene Konnektivität sichergestellt werden soll.

Verbindung zur Basis

Auf Software-Ebene kann ein Mobilfunkgerät folgende Funktionen nutzen, um die Verbindung zu einer Basisstation zu prüfen:

  • ISP-Vorabcheck: ein Mobilfunkgerät sendet zuerst ein Testpaket an die Basisstation und wartet auf eine Antwort, bevor es eine Funkverbindung aufbaut. In Situationen, in denen das Funkmodem im Funkgerät nicht empfangsbereit ist, sendet das Funkgerät weiterhin in regelmäßigen Abständen Testpakete bis die Übertragung zustande kommt.

 

  • Überprüfung des Übertragungsniveaus: Um die Möglichkeit eines nicht empfangsbereiten Funkmoduls auszuschließen, kann ein Funkgerät die Überprüfung des Übertragungsniveaus nutzen. Diese setzt das Funkmodul zurück, bevor die Verbindung mit der Basisstation stattfindet. Da in diesem Fall keine Testpakete gesendet werden, verringert die Überprüfung des Übertragungsniveaus effektiv die Zeit für die Verbindungsprüfung und die Kosten für die Sendezeiten. Um auch über die Basisstation hinaus eine zuverlässige Verbindung sicher zu stellen, nutzen die meisten Mobilfunkgeräte die folgenden üblichen Softwarefunktionen:

 

  • DNS Lookup: Ein Mobilfunkgerät sendet eine DNS Lookup-Anfrage, um die IP-Adresse des beabsichtigten Empfängers zu erhalten.

 

  • Remote Host Check: Ein Mobilfunkgerät kontaktiert einen bekannten dezentralen Host, um die Verbindung zum Internet sicherzustellen. Jedoch kostet jede Verbindungsprüfung Sendezeit. In betriebskritischen Anwendungen, die zuverlässige Verbindungen erfordern, können Unternehmen diese Zusatzkosten entweder mit LTE-Lösungen tragen, die solche Softwarefunktionen einsetzen, oder kosteneffizientere Alternativen suchen.

 

Die richtige Wahl

Unternehmen sollten in Betracht ziehen, dass die Tage von 2G- und 3G-Netzwerken für M2M-Anwendungen gezählt sind und dass LTE bald eine zentrale Rolle spielen wird. Um aus der Leistung von LTE Kapital zu schlagen, gilt es jedoch nicht wenige Faktoren zu berücksichtigen.


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