Bild 1: Typischer Aufbau eines IoT-Ökosystem mit Sensor- und Funklösungen von Melexis.

Bild 1: Typischer Aufbau eines IoT-Ökosystem mit Sensor- und Funklösungen von Melexis. Melexis

Bei der Entwicklung ortsgebundener Funksensornetzwerke (WSN, Wireless Sensor Networks) für das Internet der Dinge (IoT) spielt die verfügbare Bandbreite eine wichtige Rolle. Grundsätzlich ist im IoT-Bereich jedes vernetzte Gerät ein intelligenter Knoten, der Informationen erfasst und irgendeine Form der Signalverarbeitung und -konditionierung (digital oder analog) durchführt. Dazu gehört beispielsweise die Filterung gewünschter Signale aus Störungen, um die für die Datenkommunikation benötigte spektrale Bandbreite zu reduzieren.

In herkömmlichen Konfigurationen kommunizieren IoT-Sensoren mit einem Gateway (oder Datensammler), von dem Daten in das Internet zu einem zentralen Datenspeicher weitergeleitet werden, der diese Information sichert, speichert und verarbeitet. Bild 1 beschreibt ein mögliches IoT-Ökosystem, bei dem die Sensordaten über das Internet aus der Ferne abgefragt werden. Sensor- und Funklösungen von Melexis können hier in mehreren Anwendungen zum Einsatz kommen – sowohl in den IoT-Sensoren selbst als auch im Gateway, das mit dem „gängigen“ Internet kommuniziert.

Sub-GHz- und 2,4-GHz-Funk im Vergleich

Bild 2: Die Sub-GHz-Übertragung eignet sich für unterschiedlichste Anwendungen.

Bild 2: Die Sub-GHz-Übertragung eignet sich für unterschiedlichste Anwendungen. Melexis

Branchenweit wird debattiert, ob Sub-GHz- oder 2,4-GHz-Funk als bevorzugte drahtlose Übertragungstechnik für Datenkommunikations- und Sensoranwendungen verwendet werden soll. Innerhalb der IoT-Infrastruktur steht 2,4 GHz meist für Bluetooth-basierte Übertragung (oft Bluetooth Low Energy, BLE) oder WLAN. Die Bezeichnung „Sub-GHz“ bezieht sich häufig auf eines der ISM-Bänder, beispielsweise bei 433,92 oder 868,3 MHz.

Ein 2,4-GHz-basiertes System bietet einen relativ hohen Datendurchsatz, oft in der Größenordnung von mehreren Megabit pro Sekunde (Mbit/s) für WLAN. Bei BLE ist der Durchsatz mit rund 260 kbit/s deutlich geringer. Ein Nachteil einer 2,4-GHz-Funkverbindung ist die relativ kurze Reichweite (<10 m) aufgrund der hohen Übertragungsverluste, die im Vergleich zu Sub-GHz-Systemen auftreten.

Sub-GHz ist die beste Wahl, wenn für die Anwendung oder Installation eine große Reichweite (bis zu einem Kilometer im Freien) wichtig ist. Sub-GHz ist sehr robust und immun gegenüber Störsignalen, da schmalbandige Funkkanäle (zum Beispiel 25 kHz) verwendet werden. Da Sub-GHz-Systeme meist mit proprietären Protokollen betrieben werden, ist es relativ einfach, sie auf Energieeffizienz und lange Batterielebensdauer zu trimmen, was sowohl für batteriebetriebene als auch Energy-Harvesting-basierte IoT-Funksensoren von Bedeutung ist. Bild 2 beschreibt verschiedene IoT-Anwendungen, die von der Sub-GHz-Technologie profitieren.

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