M2M, Internet-of-Things
Mehr Reichweite im ISM-Band
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Ein Kommunikationszentrum in der Funkzelle
Als zentraler Kommunikationsknotenpunkt im Mittelpunkt der Zelle dient ein sogenannter Konzentrator, der Teil des LoRa-Gateway ist. Er muss viele Kanäle parallel empfangen können und dabei unterschiedliche Distanzen und Datenraten handhaben. Das Konzentratormodul iC880A der Firma IMST (Bild 1) ermöglicht mit einer Empfangsempfindlichkeit von bis zu –138 dBm und einer maximalen Ausgangsleistung von +20 dBm die bei LoRa möglichen großen Reichweiten. Er ist für Europa nach R&TTE zertifiziert, kann zehn Kanäle gleichzeitig empfangen und unabhängig voneinander demodulieren und bietet umfangreiche Möglichkeiten für Medienzugriff und Vernetzung. Zusätzlich zu LoRa kann der Konzentrator von IMST auch mit GFSK-Modulation arbeiten, wie er zur Zeit standardmäßig in ISM-Frequenzbändern verwendet wird.
Die Sternstruktur mit einem zentralen Kommunikationspunkt in der Mitte bietet für die Verwaltung von Endknoten große Vorteile. Ist bei verteilten Netzen ein großer Protokoll-Überhang zur Administration erforderlich, so kann dieser bei einer zentralen Steuerung und direkten Erreichbarkeit des Konzentrators durch die Endknoten reduziert werden. Dies führt zu einer optimalen Ausnutzung der verfügbaren Funkkapazität und zu einem deutlich geringeren Leistungsbedarf der Endknoten – ein großer Vorteil für Funksensoren, die häufig batteriebetrieben sind. Natürlich muss die Software mit dem Protokollstapel die neuen Möglichkeiten der LoRa-Funktechnik in geeigneter Art und Weise abbilden. Der Medienzugriff muss im Hinblick auf maximale Kapazität optimiert werden und die Zahl der Kollisionen auf dem Funkkanal beziehungsweise die kumulative Interferenz der Nutzer müssen für störungsfreien Empfang minimiert werden. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, dass Ausgangsleistung und Spreizfaktoren jeweils an die aktuelle Funksituation optimal angepasst und gemäß der geforderten Bitraten und der Entfernung des Knotens vom Sternmittelpunkt spezifisch eingestellt werden – ADR: Adaptive Data Rate.
Um die regulatorischen Randbedingungen optimal zu erfüllen, werden Verfahren zu adaptivem Frequenzwechsel (AFA: Adaptive Frequency Agility) sowie zur Kanalbeobachtung (LBT: Listen Before Talk) angedacht. Hiermit könnten derzeitige Limitierungen des Tastverhältnisses, die aus der Regulierung herrühren, zukünftig umgangen werden.
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