Transferjet überträgt Daten drahtlos über kurze Strecken – perfekt für viele Anwendungen. Toshiba liefert die passenden Bauteile.

Transferjet überträgt Daten drahtlos über kurze Strecken – perfekt für viele Anwendungen. Toshiba liefert die passenden Bauteile.Toshiba

Kleine Datenmengen zwischen zwei Geräten übertragen, zum Beispiel für Finanztransaktionen: hierfür hat sich NFC inzwischen etabliert. Wenn Anwender hingegen große Datenmengen übertragen wollen, etwa Bilder von Digitalkameras oder HD-Videos, mussten sie aus weniger nutzerfreundlichen Optionen wählen: im WLAN-Netzwerk anmelden, ein USB-Kabel einstecken oder die Speicherkarte des Geräts auslesen. Mit Transferjet hingegen ist eine bequeme Punkt-zu-Punkt-Verbindung für den drahtlosen Austausch großer Datenmengen möglich. Damit erübrigt sich die Anbindung an ein Netzwerk, das Anschließen von Kabeln oder das Auswechseln des Speichermediums.

Die maximale Datenübertragungsrate von 560 MBit/s führt auf Anwendungsebene zu einem effektiven Datendurchsatz von 375 MBit/s. Damit lässt sich ein 20-sekündiges HD-Video in einer Sekunde übertragen. Selbst bei ungünstigen Bedingungen kann das System die Übertragungsrate an die Funkumgebung anpassen und so eine zuverlässige Kommunikation gewährleisten.

Schnell verbinden

Zwei Transferjet-fähige Geräte bauen eine Verbindung sehr schnell auf, wenn sie nahe aneinander platziert sind. Der kurze Übertragungsbereich von wenigen Zentimetern verhindert Multipath-Fading oder Shadowing. Damit entfallen Ausgleichs- und Signalverarbeitungsschaltkreise, wie sie bei längeren Übertragungsstrecken erforderlich wären. Durch die unmittelbare Nähe kann das Transferjet-Protokoll annehmen, dass der Nutzer die Verbindung autorisiert hat. Damit sind Such-, Finde-, Auswahl- und Authentifizierungs- sowie Verbindungsfunktionen möglich, wie sie bei Funkkommunikationsprotokollen üblich sind. Sie laufen aber automatisch ab, ohne dass Anwender eingreifen müssten. Nach dem Verbindungsaufbau übernimmt die Applikation den nächsten Schritt, beispielsweise sendet sie eine Datei oder fragt den Nutzer nach der gewünschten Aktion.

Technische Grundlagen

Transferjet arbeitet bei einer Mittenfrequenz von 4,48 GHz im gleichen lizenzfreien Band wie UWB (Ultra-Wideband) und belegt eine Bandbreite von 560 MHz. Die kurze Übertragungsstrecke von nur wenigen Zentimetern erlaubt eine maximale HF-Leistung von nur -70 dBm/MHz. Dies entspricht den Regelungen für Datenfunktechniken in Amerika, Europa und Asien.

Die Spezifikationen definieren die physikalische Ebene (PHY), die Verbindungsebene (CNL) und die Protokoll-Wandlungsebene (PCL) entsprechend den Ebenen 1, 2, 4 und 5 des OSI-Modells. Da keine Netzwerkverbindung vorhanden ist, entfällt die OSI-Ebene 3. Transferjet unterstützt zwei umfassend definierte Protokolle: Obex-Inbox-Service (Object Exchange) für den Dateiaustausch und SCSI (Small Computer Systems Interface) mit Obex-Folder-Browsing-Service für den Dateitransfer.

Für die Verbindung besteht nur ein geringes Bedrohungsrisiko, da die Kommunikation über sehr kurze Distanzen erfolgt. Die Technik arbeitet daher ohne integrierte Sicherungsschicht, spart somit Strom und Kosten und ist weniger komplex. Verschlüsselung lässt sich auf der Applikationsebene hinzufügen, wenn die Integrität der übertragenen Dateien kritisch ist.

Um den Kommunikationsabstand zu verringern und sicherzustellen, dass die Signalenergie außerhalb des gewünschten Bereichs schnell abnimmt, verwenden Transferjet-fähige Geräte einen Koppler, der sich gegensätzlich zu einer herkömmlichen Antenne verhält. Er unterdrückt Fernfeldkomponenten und verstärkt die Signalstärke im Nahfeld. Der Koppler erzeugt zudem eine unpolarisierte Längskomponente im Nahfeld, was eine einfachere Ausrichtung der beiden verbundenen Geräte ermöglicht und so die Kommunikation optimiert.

Für Smartphones finden sich viele naheliegende Transferjet-Anwendungen, etwa Bilder und Videos auf einen größeren Bildschirm senden. Da viele Arbeitnehmer heutzutage ihre eigenen Smartphones ins Büro oder Werk mitbringen, könnten sie per Transferjet auch Büromaschinen oder Fertigungseinrichtungen bedienen. Auch im Gesundheitswesen gibt es interessante Anwendungsmöglichkeiten: In der Branche ist ein Trend zu smarten Behandlungsmöglichkeiten erkennbar, Patienten überwachen ihre Vitalfunktionen über Smartphone-Apps als Datensammelstelle. Transferjet erweitert hier die Benutzerfreundlichkeit, beseitigt Sicherheitsbedenken, erlaubt einen schnelleren Datenaustausch und erhöht die Effizienz.

Vielfältige Anwendungen

In der Fertigung können Transferjet-fähige Geräte das Programmieren von Maschinen oder den Aufbau von Testständen vereinfachen. Dabei berührt ein tragbares Gerät einfach die Maschine oder den Aufbau und startet somit den Datentransfer. Das tragbare Gerät kann dabei ein Smartphone oder ein spezielles Handprogrammiergerät sein.

Eckdaten

Ursprünglich sollte Transferjet den Smartphones zu einfacheren Drahtlosverbindungen verhelfen: Wie bei NFC müssen sich zwei Geräte nur sehr nahe kommen, um Daten drahtlos zu senden. Dank hoher Datenraten eignet sich das Protokoll sogar zum Streamen von HD-Videos. Derlei Eigenschaften sind auch in vielen industriellen Anwendungen gefragt: Toshiba gibt hier Denkanstöße und zeigt, wie mit den Entwicklungskits von Icoteq und Dongles von Toshiba Prototypen im Nu entstehen.

Durch die schnelle Datenübertragung aus nächster Nähe eignet sich Transferjet auch für nebenläufige Anwendungen wie das regelmäßige Abfragen von Daten aus sich bewegenden Einrichtungen, zum Beispiel bei rotierenden Düsen. Kommt die sich bewegende Einrichtung in die Nähe einer fest installierten Datensammeleinrichtung, lassen sich Bildverarbeitungsdateien wie Inspektionsaufnahmen schnell übertragen, bevor die Maschine mit dem nächsten Zyklus beginnt.

Hindernisse überwinden

Es gibt auch Situationen, in denen zwei Geräte über eine physikalische Barriere kommunizieren müssen, etwa durch ein Sichtfenster. Dies trifft bei der Prozessüberwachung in kontrollierten Umgebungen wie in pharmazeutischen Laboren oder bei der Halbleiterfertigung zu. Transferjet sammelt hier die erforderlichen Daten, wenn ein Kabel zu teuer oder zu kompliziert wäre, weil es eine zusätzliche Abdichtung erfordert.

Die Möglichkeit, große Dateien mit hoher Geschwindigkeit über eine kabellose Verbindung zu übertragen, bietet auch Vorteile in rauen Umgebungen, wenn extreme Hitze oder Kälte, Feuchtigkeit, Schmutz oder die Gefahr beschädigter Kabel und Stecker vorherrschen. Hier erweist sich eine direkte Punkt-zu-Punkt-Funkverbindung als besonders zuverlässig, einfach, zeit- und kostensparend und vermeidet verschlissene oder defekte Kabel und Anschlüsse.

Bild 1: Funktionsblöcke eines Transferjet-Moduls für die Embedded-Entwicklung.

Bild 1: Funktionsblöcke eines Transferjet-Moduls für die Embedded-Entwicklung.Toshiba

Einfacher entwickeln

Transferjet lässt sich durch verschiedene Adapter in eine Anwendung integrieren, zum Beispiel über einen USB2.0-Dongle für PCs und einen Micro-USB-Dongle für Mobilgeräte. Die Adapter enthalten sämtliche HF-Schaltkreise und Treibersoftware, die für eine Plug-and-play-Verbindung zwischen den Geräten erforderlich ist.

Für Embedded-Anwendungen besteht das passende Modul aus einem Transferjet-IC, HF-Bauteilen und einem Quarzoszillator in einem kleinen SDIO-Modul. Damit vereinfacht sich die Integration in platzbeschränkte Anwendungen, etwa innerhalb eines Smartphones, in industriellen oder medizintechnischen Geräten. Bild 1 zeigt die wesentlichen Funktionselemente des Moduls und der Host-Verbindungen. Das IC enthält alle notwendigen Funkfunktionen, einen DSP, eine Host-Schnittstelle und eine Speicherschnittstelle in einem Chip.

Bild 2: Funktionsblöcke der Transferjet-Hardware-Entwicklungsplattform von Icoteq.

Bild 2: Funktionsblöcke der Transferjet-Hardware-Entwicklungsplattform von Icoteq.Toshiba

Passende Plattform

Hardware-Entwicklungsplattformen mit einem Host-Prozessor-Subsystem, die mit einem Transferjet-Modul über die UHS-I-SDIO-Schnittstelle des Moduls kommunizieren, helfen bei der schnellen Entwicklung von Prototypen für Consumer-, industrielle oder medizintechnische Anwendungen. Der HF- und Funktechnik-Spezialist Icoteq bietet die Transferjet-Entwicklungsplattform ICO-TTJ-500 (Bild 2) auf Basis des Freescale i.MX6. Dieser Quad-Core-Applikationsprozessor unterstützt eine Vielzahl universeller Schnittstellen wie Ethernet und WLAN ebenso wie CAN und Media-LB für Automotive- und Industrie-Anwendungen. Das Entwicklungsboard bietet zudem MIPI- und CMOS-Sensor-Kameraschnittstellen (CSI).

Das 10 × 10 cm2 große Board ist mit 1 GByte DDR3-SDRAM und einer Powermanagement-Unit für den i.MX6 bestückt und kann in ein Prototypensystem integriert werden. Zum Kit gehört auch ein Koppler für die HF-Übertragung, der bei Transferjet die herkömmliche Antenne ersetzt. Das Board lässt sich über seinen HDMI-Anschluss auch an einen externen Monitor oder über seinen 120-poligen Stecker an einen LCD-Touchscreen anschließen.

Icoteq bietet auf seiner Support-Webseite ein Board Support Package (BSP) mit Transferjet-Unterstützung. Software-Images müssen auf einer Micro-SD-Card liegen, die der Entwickler in den entsprechenden Slot auf dem Board einsteckt. Icoteq liefert zudem Demo-Anwendungen, die den Aufbau einer Verbindung zwischen zwei Entwicklungsboards mit dem Obex-Protokoll beschreiben. Sind die Koppler der beiden Boards in nächster Nähe zueinander platziert, lässt sich eine kontinuierliche Datenübertragung durchführen, die als Speed-Test auf dem Bildschirm angezeigt wird; Videos lassen sich streamen oder Dateien übertragen.

Bild 3: Transferjet-Demo mit Statusanzeige zum Dateiaustausch.

Bild 3: Transferjet-Demo mit Statusanzeige zum Dateiaustausch.Toshiba

Wer Dateien zwischen PCs oder Android-Mobilgeräten austauschen will, kann diese mit einem Transferjet-Dongle und Toshibas Datei-Übertragungssoftware ausstatten. Um den Transfer vom PC oder Mobilgerät aus zu starten, nutzen Anwender die Send-File-Funktion der Übertragungssoftware. Dabei zeigt das Dialogfeld Dateiempfang den Namen und die Größe der Datei an, die das Board auf dem USB-Laufwerk speichert (Bild 3).

Einfach starten

Wer eine bequeme und kostengünstige Lösung für den Austausch großer Dateien oder zum Streamen von Videos sucht, aber keine herkömmliche WLAN- oder Kabelverbindung einsetzen kann, findet in Transferjet eine zuverlässige, sichere und kabellose Verbindung. Neben zahlreichen Anwendungen im Consumer-Bereich bieten sich viele ungenutzte Möglichkeiten, um die Effizienz in industriellen, medizintechnischen und anderen Anwendungen zu verbessern. Praktische Entwicklungshilfen stehen bereit und vereinfachen das Design innovativer Lösungen.