Trend 3: Offene Low-Power-Kommunikationsstandards für die Vernetzung autarker Sensoren

Leber-Ingenieure unterstützten das Entwicklerteam der ETO-Gruppe bei dem Projek

Leber-Ingenieure unterstützten das Entwicklerteam der ETO-Gruppe bei dem Projekt: Bluetooth LE ersetzt die serielle Schnittstelle. Spannend vor allem für die Modernisierung von Bestandsgeräten, in denen sich Leitungen nur schwer neu verlegen lassen (Quelle: Systemtechnik Leber)

Erfolgreiche IoT-Anwendungen setzen den regelmäßigen und zuverlässigen Austausch von Signalen und Daten aus Datenquellen wie autark arbeitenden Messwertaufnehmern voraus – auch in weit verteilten Anwendungen. Denn nur wenn die Datenübermittlung an übergeordnete Steuerungsund Datenverarbeitungseinheiten auch über weite Strecken und einen langen Zeitraum hinweg zuverlässig und sicher funktioniert, kann sowohl über manuelles Ablesen als auch mithilfe von Automatisierung zielgerichtet in die Systeme eingegriffen werden.

Dies stellt bereits heute eine respektable Anzahl von verschiedenen Kommunikationsstandards sicher. Neben LoRaWAN haben sich vor allem Sigfox, Mioty und NB-IoT in jeweils unterschiedlichen Anwendungsbereichen etabliert. Ob sich einer dieser Standards künftig bereichsübergreifend durchsetzen wird, ist derzeit noch offen. Denn sie unterscheiden sich in ganz wesentlichen Punkten in der Beschaffenheit ihrer Netzwerkinfrastruktur und ihres Leistungsumfangs. Derzeit ist es noch immer eine individuelle Entscheidung, die entsprechend des jeweiligen Anwendungsszenarios getroffen wird. So kann es in einem Fall von Vorteil sein, wenn bei Nutzung von NB-IoT ein Mobilfunkbetreiber hinter der Anwendung steht, in einem anderen dagegen, wenn man die eigene Datenhoheit behält.

Für Hersteller von Sensoren und Messwertaufnehmern stellt sich diese Vielfalt derzeit als Herausforderung dar. Dieser müssen sie sich stellen, wenn sie bei der Erschließung von Anwendungsbereichen mit stark dezentralisierten Infrastrukturen mitmischen wollen.

Hier gilt es, modulare und flexible Lösungsansätze zu finden, mit denen man die Produkte entsprechend flexibel ertüchtigen kann. Hierbei kommen verstärkt Hersteller von SoC-Komponenten ins Spiel, die sich auf die Bereitstellung von Design-in-Komponenten für die Low-Power-Kommunikation spezialisiert haben. Mit deren Hilfe und dem entsprechenden Know-how hinsichtlich der anwendungsspezifisch passenden Kommunikationsstandards bietet sich den etablierten aber auch den Newcomern unter den Sensorherstellern ein großes Marktpotenzial zur Erschließung neuer, nachhaltiger Anwendungsbereiche.

Über Systemtechnik Leber

Seit mehr als 25 Jahren bietet Systemtechnik Leber [2] Dienstleistungen und Produkte rund um die Elektronik an. Dabei reicht das Angebotsspektrum von der Schaltplan- und Layout-Erstellung über die Hard-, Firm- und Software-Entwicklung bis hin zur kompletten Produktentwicklung mit allen erforderlichen Zulassungen. Das Geschäft untergliedert sich in Leber-Lösungsingenieure und Leber-Produkte.

Unterstützung mit Bluetooth-Expertise

Ein Beispiel aus dem Bereich der Leber-Lösungsingenieure dreht sich um Signal Energy Harvesting. Hier wurde das Entwicklerteam der ETO-Gruppe bei einem neuen Projekt unterstützt, bei dem Bluetooth LE die serielle Schnittstelle ersetzt. Das Ergebnis: der RS232 BLE Harvesters, eine Plug-and-play-Dongle-Lösung zur sicher verschlüsselten Bluetooth-Datenübertragung. Sie ersetzt die herkömmliche, oftmals lange RS-232-Kabelstrecke. Auf diese Weise lassen sich Bestandsgeräte einfach nachrüsten. Durch das zum Patent angemeldete Prinzip des Signal Energy Harvesting wird die benötigte Energie direkt aus den vorhandenen RS-232-Signalen bzw. deren Ruhepegeln gezogen. Mit dieser Technologie werden sowohl Datenleitungen als auch eine externe Stromversorgung oder Batterie für das Bluetooth-Modul überflüssig.

Fazit

„Digitalisierung goes Nachhaltigkeit“ – so könnte man mit etwas „Mut“ einen Megatrend im Bereich IoT beschreiben. Da Nachhaltigkeit viel mit der Einsparung von Ressourcen bzw. deren effizienter Nutzung zu tun hat, muss die Digitalisierung sich auch mit den größten Ressourcenverbrauchern beschäftigen. Diese befinden sich aber nicht immer örtlich konzentriert in überschaubaren Bereichen, sondern eher weit verteilt über städtische und ländliche Infrastrukturen. Die Datenverarbeitung findet meist in der Cloud statt und ist unabhängig von den Entfernungen und der Umgebung der Datenquellen. Sensoren und Messsysteme müssen sich den Anforderungen der „neuen Umgebung“ anpassen. Dies zu tun, stellt eine Herausforderung dar, der sich die Hersteller aktuell stellen müssen.

Literatur

  1. Mordor Intelligence, Low-Power WAN Market – Growth, Trends, Covid-19 Impact, and Forcasts 2022 – 2027
  2. Systemtechnik Leber GmbH & Co. KG, Nürnberg: http://leber-ingenieure.de
Stefan Angele
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