Lizenzfreie Funkbänder überwachen Software sagt freie Funkfrequenzen voraus

In der Industrie wird WLAN oder Bluetooth beispielsweise zum Ansteuern verschiedener Geräte benutzt. Dabei müssen sich die Systeme die Frequenzbänder teilen. Mit einer speziellen Software lassen sich freie Funkfrequenzen vorhersagen.

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Sie dienen nicht nur dazu, in der Industrie und der Logistik Waren zu identifizieren und zu lokalisieren: Drahtlose Kommunikationstechniken wie beispielsweise WLAN oder Bluetooth steuern mittlerweile auch Gabelstapler oder Hochregale. Allerdiings müssen sich dabei die Funksysteme ein Frequenzband teilen.

Damit dies reibungslos funktioniert, überwachen Koexistenzplaner die Funksysteme und potenzielle Störer, da ein Ausfall der Funkübertragung die Produktion lahmlegen könnte. Forscher der Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK in München haben mit Awair eine Software entwickelt, mit der Koexistenzplaner freie Funkfrequenzen nicht nur aufspüren, sondern auch vorhersagen können.

Software schlägt freie Übertragungs-Frequenzen vor

»Awair« zeichnet die verfügbaren Funkkanäle digital auf und zeigt deren Belegung in einer 3-D-Grafik an. Wie auf einer Landkarte formen Graphen Berge und Täler. Schlägt die Graphik aus, ist die Frequenz besetzt, bleibt sie unverändert, ist sie frei. Mit Hilfe von Zeitreihen der gewonnen Daten lässt sich zusätzlich vorhersagen, welche Kanäle wann und wie lange genutzt werden.

Der Blick in die Zukunft funktioniert dabei mit »Neuronalen Netzen«. Das sind technologische Verfahren, die Informationen ähnlich wie das menschliche Nervensystem verarbeiten. Diese analysieren die Zeitreihendaten und können so treffsicher sekundengenau voraussagen, welche Frequenzen frei sind.

Verschärfte Regeln für das Koexistenzmanagement

»Unternehmen können Awair nutzen, um immer strengere Industrienormen einzuhalten. Erst kürzlich hat das Europäische Institut für Telekommunikationsnormen ETSI eine Normänderung zur fairen Belegung von Funkkanälen veröffentlicht. Diese verschärft die Anforderungen an das Koexistenzmanagement. Vor allem die Systeme der Automatisierungsbranche sind beeinträchtigt, in Echtzeit miteinander zu kommunizieren«, schildert Dipl.-Ing. Günter Hildebrandt vom ESK.

Damit alle lizenzfreien Funkbänder überwacht werden können, haben sich die ESK-Forscher für flexible Software-basierte Technologien wie »Software Defined Radio (SDR)« und »Neuronale Netze« entschieden und diese an die Anforderungen der Industrie angepasst. Im Gegensatz zu einfachen Funkchips, bei denen die Funksignale durch die Hardware interpretiert werden, nutzen SDR-Systeme dazu Software. Dadurch ist SDR flexibler. Durch eine einfache Anpassung der Software kann dasselbe Funkgerät andere Frequenzbänder nutzen.

Funkfrequenzen sind weltweit aufgeteilt in lizensierte und nicht-lizensierte Bänder. In Deutschland ist dafür die Bundesnetzagentur, länderübergreifend die International Telecommunication Union (ITU) verantwortlich. Industrieunternehmen in Europa nutzen aus Kostengründen vor allem die weit verbreiteten nicht-lizensierten ISM-Bänder 868 MHz, 2,4 und 5 GHz. Um diese konkurrieren jedoch nicht nur die Industrie, sondern auch Privathaushalte. Engpässe und Überbelegungen der Funkbänder sind daher an der Tagesordnung.

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