Kabel kappen

Neue Funktechniken erweitern das Spektrum drahtloser Anwendungen

Dusan Zivadinovic - 22.02.2005

Zehn vollkommen neue Funk-Techniken werden ab 2005 weltweit eingeführt. Offenbar sieht die Industrie trotz Bluetooth und WLAN Bedarf für weitere Entkabelungen. Wir zeigen die unterschiedlichen Ausrichtungen und Vorzüge der kommenden Funk-Geräte, von denen manche nicht nur ums Käufer-Budget, sondern auch um die knappen Funk-Bänder konkurrieren werden.

Technische Details zur besseren Ausnutzung des Funkspektrums finden Sie im weiterführenden Beitrag Gespreiztes Spektrum.

Zurückhaltende PC-Anwender lassen sich gerade erst vom Schnurloskomfort preiswerter WLANs verführen, und mancher weiß erst vom Hörensagen, wie bequem er Handy-Daten kabellos mit dem Bluetooth-PC abgleichen könnte, da rührt die Industrie schon die Werbetrommel für neue Funk-Techniken. Das erstaunt auf den ersten Blick, scheinen doch mit Heimvernetzung via WLAN und den zahlreichen Bluetooth-Peripheriekopplungen alle Schnurlos-Wünsche erfüllt.

Vielen Anwendern ist allerdings schon intuitiv klar, dass aktuelle Analogfunk-Verbindungen ihren Zenit überschritten haben – etwa die rauschenden Schnurlosbrücken zwischen HiFi-Anlagen und Kopfhörern oder die Audio-Video-Funker, die etwa DVD-Player mit TV-Geräten koppeln. Bei diesen meist preiswerten Kabelkillern wirken sich Störungen mangels Fehlerkorrektur erheblich stärker aus als bei bidirektional kommunizierenden Digitalfunkern, die im Fehlerfalle einfach das kaputte Datenpaket neu anfordern.

Moderne Funk-Verfahren arbeiten verlässlicher und erscheinen allein schon deshalb attraktiv. Die Macher wollen aber noch mehr. Sie versprechen eine effizientere Nutzung der knappen Funk-Bänder, niedrigeren Energiebedarf und auch noch günstigere Preise.

Diese Marschrichtung verfolgen allerdings alle in letzter Zeit angekündigten Verfahren. Sie folgen nicht nur dicht aufeinander, sondern sollen anscheinend auch um den Platz auf dem Schreibtisch und in der Hemdtasche konkurrieren. Eine verwirrende Zahl von mehr oder weniger klangvollen Abkürzungen prasselt seit Monaten über die Nachrichtenkanäle – UWB, WiMax oder auch ZigBee heißen die Neulinge, nicht zu vergessen IEEE 802.11n, eine weitere WLAN-Art.

Sie müssen es auch gegen teilweise drastisch verbesserte Nachfolger der etablierten Heimfunker WLAN und Bluetooth aufnehmen. Die Tabellen verschaffen einen Überblick über die wesentlichen Eigenschaften wie Reichweite oder Bandbreite der neuen Funkstandards. Bemerkenswert ist, dass sie alle mit demselben Problem, der Unzuverlässigkeit der Funk-Verbindung, kämpfen – mit sehr ähnlichen Strategien.

nanoNET

Das vom Berliner Unternehmen Nanotron für die Heim- und Industrieautomation entwickelte nanoNET stellt eine der interessantesten Neuerungen dar und steht auf den ersten Blick im Widerspruch zu aktuellen Funk-Maximen – wichtige Teile der Sender und Empfänger kommen mit analogen Elementen aus; Echokompensation und aufwendige Hardware-Signalverarbeitung sucht man vergeblich.

Der Schlüssel liegt in der geschickten Kombination etablierter Methoden, die Nanotron MDMA nennt (Multi Dimensional Multiple Access). Darin kombinieren die Entwickler eine Mischung aus Amplituden-, Frequenz- und Phasenmodulation mit der Bandspreizmethode Chirp Spread Spectrum, die das Signal gleichmäßig über das komplette 2,4-GHz-Band verteilt.

So kurvt Nanotron um den Einsatz digitaler Signalverarbeitung herum. Während bei üblichen Modulationen unliebsame Signal-Echos aufwendig digital herausgerechnet werden, profitiert nanoNET davon, dass es das gesamte 2,4-GHz-Band breitbandig mit Chirp-Impulsen flutet und so Verluste in Fading-Bereichen durch Gewinne in Bereichen konstruktiver Überlagerung mittels eines speziellen SAW-Filters kompensiert (Surface Acoustic Wave). Freilich funktioniert das nur bei geringen Datenraten ohne störende Intersymbolinterferenzen. Anwender profitieren davon, weil die Empfangsgüte nur wenig von der Aufstellung der Antenne abhängt – man muss sie meist nicht versetzen, um wie bei analogen AV-Funk-Brücken "blinde" Empfangspositionen zu meiden.

Die Technik benötigt außerdem wenig Energie und erzielt hohe Reichweiten: nanoNET überbrückt trotz geringer effektiver Sendeleistung (10 mW) bis zu 900 Meter bei Sichtkontakt. In Gebäuden schrumpft die typische Reichweite allerdings auf 60 Meter und weniger. Im Empfangsbetrieb kommen die Systeme mit maximal 11 mA aus, zum Senden benötigen sie mit 50 mA auch bescheiden wenig, und in den langen Schlaf-Phasen – in der Sensorsteuerung werden Daten üblicherweise nicht konstant, sondern nur sporadisch übertragen – wird laut Hersteller nur noch 1 µA konsumiert. So kommt ein nanoNET-System jahrelang mit einer handelsüblichen Batterie aus.