Funksysteme störungsfrei parallel betreiben

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Entkopplung im Frequenzbereich

Die Frequenzbelegung eines Systems ist durch die Wahl einer Funktechnologie und deren Einstellungen vorgegeben. Prinzipiell unterscheidet man dabei frequenzstatische Systeme, denen ein Frequenzbereich statisch durch Konfiguration zugewiesen wird (z. B. WLAN) und frequenzdynamische Systeme (z. B. Bluetooth), welche mit Hilfe von Sprungsequenzen verschiedene Kanäle des gesamten Frequenzbandes gleichmäßig belegen.

Beide Arten der Frequenzbelegung besitzen die Möglichkeit der Entkopplung im Frequenzbereich:

• Frequenzstatische Funksysteme untereinander ermöglichen eine einfache Trennung im Frequenzbereich, indem für jedes System ein Frequenzbereich exklusiv reserviert wird (Bild 7).
• Frequenzdynamische Funksysteme untereinander benötigen keine exklusive Reservierung. Sie wechseln ständig mit unterschiedlichen Sprungmustern die Frequenz, so dass im Falle einer Kollision die Übertragung auf einer anderen Frequenz wiederholt wird.
• Zur Entkopplung von am gleichen Ort betriebenen frequenzdynamischen und -statischen Funksystemen können frequenzdynamische Systeme mit einer sogenannten Blacklist arbeiten, d.h. sie meiden die Frequenzen, die von frequenzstatischen Systemen benutzt werden.

Die durchgeführten Messungen zeigen, dass die Generierung einer solchen Blacklist für automatisierungstechnische Anwendungen nicht automatisch durch das Funksystem selbst, sondern mithilfe einer Planung erfolgen sollte. Automatische Mechanismen können andere Frequenznutzer häufig nur dann erkennen, wenn diese oft und lange genug senden, was für industrielle Automationsanwendungen aber nicht unbedingt typisch ist. Zum Beispiel erkennt Bluetooth andere Funksysteme nur, wenn diese den Funkkanal zu 10% oder mehr auslasten. Zu beachten sind zudem Empfängereigenschaften, die z. T. Nachbarfrequenzen nicht beliebig scharf ausblenden können.

Bild 7 zeigt als Beispiel die Nutzung des 2,4 GHz-Bandes durch ein Bluetooth-System. Dem System ist eine Blacklist übermittelt worden, womit es die Frequenzbereiche dreier WLAN-Systeme (auf den Kanälen 1, 6 und 11) ausblendet und nur die „Lücken“ benutzt.

Aufgrund der Vielzahl an Funkkomponenten und möglichen Anwendungen im 2,4 GHz-Band wird dieses als Ressource sehr wertvoll. Die Bandbreite ist zwar vergleichsweise groß, aber doch beschränkt. Zur Entkopplung im Freqenzbereich wird deshalb geraten, sofern möglich, insbesondere mit großen Datenmengen bzw. hohen Belegungen (Duty Cycles) in das 5 GHz-Band auszuweichen. Das 5-GHz-Band, welches in einigen Ländern ein Vielfaches an Bandbreite im Vergleich zum 2,4 GHz-Band bietet, wird derzeit noch wenig genutzt.

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