Feldkommunikation Funknetzwerk optimiert Instandhaltung und Logistik

Mit Sigfox befindet sich derzeit weltweit ein Funknetz im Aufbau, das speziell für IIoT-Geräte gemacht ist, um sie an Clouds anzubinden. Was kann der Maschinen- und Anlagenbauer von dem Funknetz des französischen Kommunikationsanbieters erwarten?

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Das Sigfox Netz ist ein sogenanntes Low Power Wide Area Network (LPWAN), das Funkdaten von Geräten auch empfangen kann, wenn diese in Ballungsräumen mehrere Kilometer vom nächsten Funkmast entfernt sind. In ländlichen Regionen beträgt die Reichweite laut Anbieter 30 km bis 50 km. Damit bietet sich das Funknetz des französischen Kommunikationsanbieters als Alternative zu lokalen Funktechnologien wie Zigbee, Bluetooth oder WLAN oder Mobilfunkverbindungen wie LTE an, deren Zellenreichweite begrenzter ist. Die Netzabdeckung in Deutschland liegt nach Unternehmensangaben derzeit bei 62 %, Ende 2018 sollen 100 % erreicht sein.

Geringer Energiebedarf

Weitere Vorteile: Der Energieverbrauch beim Sigfox-LPWAN geringer, denn der Verbindungsaufbau erfordert kein Handshake zwischen Funkmast und Gerät. Zudem erhebt der Netzbetreiber keine Nutzungsentgelte vom Anwender, da der Gerätehersteller die gewünschten Verbindungen vielmehr beim Erwerb der Device-Lizenz zahlt.

Es kommen weder SIM-Karten zum Einsatz, noch fallen Roaming-Gebühren an, was den nach Herstellerangaben weltweiten und kostengünstigen Einsatz dieser Technologie ermöglicht. Für welche Applikationen im Maschinen- und Anlagenbau eignet sich dieses Netz genau?

Kostengünstige M2M-Kommunikation

Mit Sigfox sollen sich im Vergleich zu GSM- oder LTE-basierten Funkverbindungen z.B. kostengünstige M2M-Schnittstellen schaffen lassen, um vor allem Daten an zentrale Leitstellen von Betreibern und/oder Remote-Monitoring-Lösungen von Herstellern zu übertragen. Da das Netz bidirektional funktioniert, können auch Nachrichten an die Sigfox Devices zurückgesandt werden für Parametrier- und Steuerungsfunktionen.

Sigfox-fähige Geräte sollen zudem für die Datenübertragung kaum Energie verbrauchen, daher könne man Sensoren und Aktuatoren völlig autark ohne externe Stromversorgung an bestehendem Equipment anbringen, so der Anbieter. Einfache Temperatur-, Helligkeits-, Lage- und Bewegungssensoren könnten über Jahrzehnte hinweg Messdaten liefern, ohne dass eine Batterie gewechselt werden müsse. Predictive Maintenance ließe sich damit deutlich effizienter gestalten. Begrenzt seien nur das Datenvolumen und die Anzahl der erlaubten Verbindungen: Bis zu 140 Nachrichten à 12 Byte Nutzdaten kann ein Sigfox Device pro Tag senden und bis zu 4 Nachrichten empfangen.

Kombination mit Mobilfunknetzen

Es gibt laut Sigfox auch M2M-Applikationen, bei denen LPWAN- und Mobilfunknetz kombiniert werden. Dann würden Alarm-, Zustands- und/oder Betriebsdaten per LPWAN als Default Setting gesendet. Sollen massive Datenmengen ausgetauscht werden, wird eine LTE- oder GSM-Verbindung aufgebaut. Diese Vorgehensweise reduziert die LTE/GSM-Verbindungsentgelte.

Das sich auch Gegenstände orten lassen, ist die Materiallogistik das zweite große Applikationsfeld von Sigfox für Industrieunternehmen. Bei der kilometergenauen Ortung erfolgt die Lokalisierung durch Analyse der empfangen Funksignale im Cloud-Backend von Sigfox. In Ballungszentren soll die Ortung auf 30 m genau sein. Hierfür werden die Funksignale mit den Standorten der vom Gerät georteten WLAN-Knoten im Cloud-Backend von Sigfox abgeglichen. Die Positionsdaten und die jeweilige Positionsgenauigkeit werden an den Device Owner weitergereicht. Satellitennavigationsempfänger sind überflüssig.

Zentimetergenaue Positionsbestimmung

Bei Trackern für Sigfox mit integrierter GPS-Funktion erfolgt die Positionsbestimmung bis auf den Meter oder gar wenige Zentimeter genau, erklärt das Unternehmen. Ein Sigfox-Gerät würde in diesem Fall alle 10 min. seine Position senden, um ein exaktes Bewegungsprofil von Paletten oder Werkstücken in die Cloud zu liefern, auch seien Sendeintervalle von 200 s Dauer ohne Sende-Redundanz möglich. Von dort aus können Disponenten und Logistiker die Supply Chain Prozesse für Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen sowie Fertigungsassets optimieren.

Mit dem Sigfox-Service Admiral Ivory soll es künftig noch günstigere Lösungen geben, sodass selbst Einweggegenstände oder Einmalverbindungen eines Gegenstands denkbar sind. Sobald die Logik einer solchen Einmalverbindung unter 1 Euro fällt, würden viele neue Applikationsfelder im industriellen Umfeld entstehen, die von einer solchen IIoT-Anbindung profitierten, etwa das unerlaubte Öffnen eines Schaltschranks, ist Sigfox überzeugt.

Und wie sicher ist das Netz? Das Sigfox-Netz legt sich wie eine Schutzschicht um ein Sigfox-fähiges Gerät. Die Kunden-Cloud kann nach Angaben des Anbieters nur über die Sigfox-Device-Cloud, die bereits Bestandteil des Sigfox-Netzes ist, mit den Geräten kommunizieren. Eine direkte Ansprache aus dem Internet heraus sei also nicht möglich, betont Sigfox. Geräte und Nachrichten würden zudem nach neusten Erkenntnissen authentisiert und verschlüsselt. Da sich die Geräte nur bei Bedarf melden, bestehe keine konstante Sigfox-Verbindung, damit seien fast immer offline und damit bestmöglich geschützt. (jv)

Feldkommunikation

Aufsteckbares Kommunikationsmodul für durchgängige Kommunikation

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