GSM/GPRS

Stehen Reichweite und weltweite Netzabdeckung im Vordergrund, so hat der Mobilfunkstandard GSM/GPRS mit seiner Weiterentwicklung UMTS die Nase vorn. GSM/GPRS bietet geringe Freiheit zur technischen Optimierung, weil bei der weltweiten Nutzung der Frequenzbänder durch unterschiedliche Netzanbieter (Provider) und unterschiedliche Gerätelieferanten die Interoperabilität höchste Priorität hat. Es ist beachtenswert, dass das Mobiltelefon von Anbieter A an der Funk-Basisstation von Anbieter B zu einem anderen Mobiltelefon C problemlos kommuniziert und obendrein nicht nur Sprache sondern zum Beispiel auch Bilder austauscht. Das Ganze passiert natürlich unter Einhaltung der Funkregularien in möglicherweise unterschiedlichen Ländern. Die weltweite Verfügbarkeit der Infrastruktur macht GSM/GPRS optimal für die Überwachung von Maschinen (remote control) oder die Kopplung von Steuerungen über große Entfernungen (machine to machine – M2M). Die Kommunikationstechnologie findet sich heute bei weltweit verteilten Maschinen und Anlagen, um einen schnellen und kostengünstigen Zugriff für Wartung und Inbetriebsetzung zu haben (Bild 3).

In einem wesentlichen Punkt unterscheiden sich GSM/GPRS und UMTS von anderen Technologien: Diese Mobiltelefonnetze erfordern eine Lizenz, die normalerweise der Netzwerk-Provider bereitstellt. Beim Betrieb in den lizenzierten Bändern ist also ein weiterer Teilnehmer im Geschäftsmodel erforderlich, der die Funkinfrastruktur gegen Entgelt zur Verfügung stellt. Seit das Geschäftsmodell der Netzprovider neben der Abrechnung von Verbindungsanzahl oder -zeit die Abrechnung nach Datenmenge erlaubt, sind solche Anwendungen auch finanziell attraktiv. Der Erfolg von GSM/GPRS hat sich erst durch die weltweite Verfügbarkeit von Netzen mit diesem Standard eingestellt.

Bluetooth, Zigbee und Wireless-Hart

Ist die Reichweite nicht von großer Bedeutung, weil die Kommunikationspartner im Bereich von wenigen Metern zu finden sind, so teilen sich Bluetooth nach IEEE 802.15.1 und neuerdings Zigbee nach IEEE 802.15.4 den ersten Platz. Auch bei ihnen sind keine Lizenzgebühren auf dem weltweit verfügbaren ISM-Band bei 2,4 GHz zu entrichten. Zusätzlich bieten beide Technologien bei den Kosten Vorteile. Schließlich haben geringe Anforderungen an Reichweite und Datenrate eine geringe Preisbereitschaft bei der Kundschaft zur Folge. Zudem sind die verfügbaren Chipsätze klein und preiswert und lassen sich durch einfache Schnittstellen leicht in Geräte integrieren.

Bluetooth ist vorwiegend in Consumer-Anwendungen zu finden. In der Industrie findet es sich dort, wo über kurze Entfernungen, mit geringen Datenraten und bei wenigen Teilnehmern einfache Maschinenteile miteinander kommunizieren. Zigbee spielt im industriellen Umfeld bei der Vernetzung von Sensoren eine Rolle. Es bietet, im Vergleich zu Bluetooth, einen geringeren Energieverbrauch zu Lasten einer geringeren Datenrate. Seine Vorteil sind eine Stromversorgung mit Batterien und kleine kostengünstige Chipsätze, wenn die Anwendung mit 250 kbit/s auskommt.
Beim Einsatz in der Prozessautomatisierung hat sich Wireless-Hart durchgesetzt, das in Anlehnung an das Hart-Kommunikationssystem für (4…20)-mA- Feldgeräte auf IEEE 802.15.4 basiert. In diesen Anwendungen bewegen sich die geforderten Reaktionszeiten im Bereich von Sekunden und die Datenmengen liegen bei kbit statt bei Mbit. Zuverlässigkeit und geringer Energieverbrauch stehen im Vordergrund.