Entwicklung eines Wireless-Messsystems

Die Verwendung drahtloser Kommunikation bietet für Messanwendungen zahlreiche Vorteile. Drahtlos arbeitende Messlösungen reduzieren die Kosten für die Anschlusstechnik, ermöglichen eine einfache Datenübertragung und bieten die Möglichkeit zur Fernüberwachung. Wie Sie die Vorteile der drahtlosen Kommunikation mit Messhardware und NI LabVIEW von National Instruments nutzen können, wird in diesem Dokument dargestellt.

Welche Wireless-Technologien sind für Mess- und Automatisierungsanwendungen wichtig?

Drahtlose Kommunikationstechnologien haben sich in den letzten Jahren sehr stark verbreitet. Es gibt Hunderte von Anbietern von Wireless-Geräten und genauso viele Standards. Kennt man die Vor- und Nachteile der diversen Standards, erleichtert dies die Auswahl ungemein. Die nachfolgend aufgeführten Wireless-Technologien tragen zur Verbesserung eines Messsystems bei, wenngleich jede unterschiedliche Vorteile und Funktionen bietet.

WLAN und 802.11 a/b/g: Der Standard IEEE 802.11 umfasst eine Reihe von Spezifikationen für die Wireless-LAN-Technologie. Im Wesentlichen beschreibt dieser Standard eine Over-the-Air-Schnittstelle zwischen einem drahtlosen Client und einer Basisstation sowie die Kommunikation zwischen zwei drahtlosen Clients. IEEE 802.11 ermöglicht Kommunikationsraten von 1 oder 2 MBit/s in einer Bandbreite von 2,4 GHz. Die Übertragungsmethoden sind das Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) und das Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS).

802.11a ist eine Erweiterung des Standards 802.11, die für WLANs (Wireless Local Area Networks) gültig ist und bis zu 54 MBit/s im Funkbereich von 5 GHz bereitstellt. 802.11a nutzt ein anderes Kodierungsschema, das als Orthogonal Frequency Division Multiplexing bekannt ist, wodurch dieser Standard mit den allgegenwärtigen Standards 802.11b sowie jetzt auch 802.11g inkompatibel ist.

802.11b ist die Erweiterung des Standards, die gemeinhin als WLAN bezeichnet wird. Sie machte die drahtlosen Netzwerke daheim und in Büros populär. Diese Variante bietet eine maximale Übertragungsrate von 11 MBit/s im Funkbereich von 2,4 GHz. Der Hauptunterschied zwischen Version b und g ist die höhere Datenübertragungsrate. 802.11g bietet je nach Umgebungsbedingungen und Rauschen 20 MBit/s oder mehr.

Wichtige Merkmale von IEEE 802.11:

• Betriebsfrequenz: b/g – 2,4 GHz, a – 5 GHz
• Datenübertragungsrate: a/b/g – 11 MBit/s, a/g – 54 MBit/s
• Entfernung:  b/g – 100 m, a – 50 m
• Vernetzung: Punkt-zu-Mehrpunkt
• Stromverbrauch: hoch

Bluetooth oder 802.1a: Dieser Standard wurde von einem Konsortium verschiedener Unternehmen, wie Ericsson, IBM, Intel, Nokia und Toshiba, definiert. In der Hauptsache soll dieser drahtlose Kommunikationsstandard Geräten die Kommunikation über kurze Reichweiten ermöglichen – gewöhnlich weniger als 10 m. Dieser Standard fand nicht so schnelle Verbreitung wie 802.11, was vor allem an den Entfernungsbeschränkungen und dem Preis der Funkchips lag. Jedoch wurde er häufig für die Anbindung von Peripheriegeräten an PCs, Telefon- und Headset-Anschlüsse und PDAs eingesetzt. Dieser Wireless-Standard arbeitet im Bereich von 2,4 GHz und nutzt GFSK zur Modulation der Daten. Das Frequenzspektrum ist in 79 Kanäle mit einem Abstand von je 1 MHz unterteilt. Bluetooth verwendet, wie auch der Standard 802.11, aus Sicherheitsgründen das Frequency Hopping und wechselt bis zu 1600 Mal pro Sekunde den Kanal. Das Bluetooth-Konsortium verbessert die Spezifikationen ständig und erweitert die Funktionen des Standards.

Es kann gut sein, dass dank neuer Entwicklungen Bluetooth über seine ursprüngliche Aufgabe als verbraucherorientierte Technologie hinauswächst und so zu einem brauchbareren Standard für Messanwendungen und die Anlagenmontage wird. Ein neuer, als Klasse 1 bezeichneter Standard, erweitert den Bereich für Bluetooth-basierte Kommunikationstechnik. Die Entfernung, bei der Bluetooth-fähige Geräte kommunizieren könnten, ließe sich auf bis zu 100 m ausdehnen. Dank des erweiterten Bereichs und inhärenter Vorteile wie etwa Selbstidentifizierung könnte Bluetooth in immer mehr Anwendungen Einsatz finden.

Wichtige Merkmale von Bluetooth (802.1a):

• Betriebsfrequenz: 2,4 GHz
• Datenübertragungsrate: 1 MBit/s
• Entfernung: 10 m – 100 m
• Vernetzung: Ad-hoc
• Stromverbrauch: mittel

GPRS, GSM: Der General Packet Radio Service (GPRS) ist ein Non-Voice-Service, mit dem Informationen über ein Mobilfunknetz gesendet und von ihm empfangen werden. Im Gegensatz zum traditionellen Festnetz erfordert dieses System keine feste Verbindung – es ist immer verbunden. Das ist für Anwendungen von Vorteil, bei denen Zeit und schnelle Reaktion auf Ereignisse eine wichtige Rolle spielen. GPRS setzt eine paketbasierte Luft- bzw. Funkschnittstelle auf das vorhandene, leitungsvermittelte GSM-Netz auf. Die theoretische maximale Datenübertragungsrate beträgt 172,2 kBit/s. Dabei wird allerdings davon ausgegangen, dass nur ein Nutzer über die zugewiesen Zeitschlitze kommuniziert und kein Fehlerschutz vorhanden ist. Allerdings sind die praktischen Raten gewöhnlich langsamer als Festnetze und hängen stark von den umgebenden Strukturen, der Stärke des Funksignals und der Anzahl der Nutzer ab.

Ein Beispiel dieser Technologie, die für Messsysteme verwendet wird, ist das Modul cRIO Gxxx Mobile der S.E.A. Datentechnik GmbH. Dieses Modul bietet Lösungen für Mess- und Überwachungsanwendungen, die nicht über Datennetze verbunden werden können. Es ermöglicht aus der Ferne die Steuerung, Regelung und Überwachung unzugänglicher und mobiler Messsysteme über Mobiltelefonnetze. Für die genaue Positionsbestimmung steht ein zusätzliches GPS-Modul zur Verfügung. Verteilte Systeme können mithilfe des RCC-Moduls zeitlich synchronisiert werden. Die für diese Anwendungen zur Messdatenerfassung geeignete Plattform ist das CompactRIO-System von National Instruments. Sie bietet in Verbindung mit dem Modul cRIO Gxxx Mobile eine attraktive Lösung für mobile Systeme in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt- sowie dem Fernmeldedienst. Das Kombimodul cRIO Gxxx Mobile bietet GPRS-, GPS- und Funkuhrfunktionalität. Mit ihm können Positionen bestimmt und Messdaten oder Ereignismeldungen übermittelt werden. Überdies können kleine Datenpakete oder Parameter als Textmeldungen (SMS) in beide Richtungen übertragen werden.

Abb. 1: cRIO-Gxxx-Modul und NI-CompactRIO-System
(mit freundlicher Genehmigung der S.E.A. Science & Engineering Applications Datentechnik GmbH)

Typische Anwendungsbereiche für diese Technologie sind z. B. Haushaltsgeräte, Geldautomaten, dezentrale Datenerfassung, Zapfsäulen, Fernüberwachungssysteme in Industrie und Medizin, Ferndiagnose, Fernablese, Sicherheitssysteme sowie Verkaufs- und Spielautomaten.

Wichtige Merkmale von GSM:

• Betriebsfrequenz: GSM-850 nutzt 824 bis 849 MHz, um Informationen von der mobilen Station an die Basisstation (Uplink) zu senden und 869 bis 894 MHz für die Gegenrichtung (Downlink). GSM-1900 nutzt 1850 bis 1910 MHz für den Uplink und 1930 bis 1990 MHz für den Downlink. GSM-900 nutzt 890 bis 915 MHz für den Uplink und 935 bis 960 MHz für den Downlink. So werden 124 RF-Kanäle mit einem Abstand von 200 kHz bereitgestellt. Es wird ein Duplexabstand von 45 MHz verwendet. GSM-1800 nutzt 1710 bis 1785 MHz, um Informationen von der mobilen Station an die Basisstation (Uplink) zu senden und 1805 bis 1880 MHz für die Gegenrichtung (Downlink). Es werden 299 Kanäle bereitgestellt. Der Duplexabstand beträgt 95 MHz.
• Datenübertragungsrate: 172,2 kBit/s
• Entfernung: bis 35 km
• Vernetzung: Punkt-zu-Punkt
• Stromverbrauch: hoch bis niedrig, abhängig von der Komplexität der Sendeanlage

Wireless-Modems und proprietäre Netze: Es gibt viele Unternehmen, die industrietaugliche Modems für raue Umgebungen mit extremen Temperaturbereichen und hohen Stoß- und Vibrationsanforderungen anbieten. Die Produktpalette reicht dabei vom Schmalband (UHF, VHF) bis zur lizenzfreien Spread-Spectrum-Technik. Für jeden Typ sind unterschiedliche Aspekte zu berücksichtigen. Das Schmalband erfordert gewöhnlich eine Lizenz, bietet größere Reichweite und ist weit verbreitet. Zudem unterstützt es die Möglichkeit, sogar ohne Sichtkontakt zu übertragen, und ist für Anwendungen geeignet, die niedrige Bandbreiten benötigen. Merkmale der Spread-Spectrum-Technik sind beispielsweise, dass keine Lizenzierung erforderlich ist, sie Funktionen für Kurz-, Mittel- und Langstrecken bietet, sie gewöhnlich Sichtkontakt erfordert und sich für Anwendungen mit mittlerer bis hoher Bandbreite eignet.

Welche Vorteile bieten drahtlose Netzwerke?

 
Der Hauptvorteil drahtloser Netzwerke besteht darin, Datenleitungen teilweise oder ganz zu ersetzen. Je nach Art der Anwendung und Umgebung kann eine physikalische Verdrahtung teuer, umständlich oder sogar unmöglich sein. Hierzu gehören beispielsweise bewegliche oder rotierende Maschinenelemente, mobile Anwendungen (z. B. Fahrzeuge oder Kräne) und Strukturen, welche die Installation von Verdrahtungen erschweren. Traditionellere Anwendungen, die eventuell nicht immer in Betrieb sind, profitieren von drahtlosen Netzwerken, da keine Verdrahtung und Verkabelung installiert, entfernt und neu installiert werden muss.

Die drahtlose Kommunikation vergrößert zudem die Entfernung bzw. die Reichweite der Datenerfassung und I/O mehr als für Verdrahtungen zweckmäßig ist. Daher verwenden Großbetriebe wie etwa Wasseraufbereitungsanlagen und Tanklager meist drahtlose Technologien. Die Anschaffungskosten für drahtlose Netzwerkhardware sind zwar höher als die Kosten für herkömmliche verdrahtete Hardware, doch sind die Gesamteinrichtungs- und Betriebskosten im Allgemeinen erheblich niedriger. Daher machen langfristig die Kostenvorteile die Anschaffungskosten mehr als wett. Diese Einsparungen sind in der Regel in dynamischen Umgebungen, bei denen häufige Umzüge und Veränderungen der Netzwerkinfrastruktur an der Tagesordnung sind, am größten.

Neben diesen Kostenvorteilen bieten drahtlose Netzwerke auch Vorteile in Bezug auf verbesserte Skalierbarkeit. Die Systeme können in verschiedenen Topologien konfiguriert werden, um die Anforderungen bestimmter Unternehmen oder Abteilungen zu berücksichtigen. Da sich der Aufbau leicht ändern lässt, können sie von einer einfachen Peer-to-Peer-Umgebung für kleinere Arbeitsgruppen bis zu Netzwerken mit kompletter Infrastruktur für Tausende von Nutzern erweitert werden.

Wird ein drahtloses Netzwerk implementiert, sind zahlreiche Faktoren zu berücksichtigen.

Leistungsfähigkeit:
In Bezug auf die Leistungsfähigkeit sind Größe des Spektrums, Entfernung, Übertragungsrate, Stromversorgung, Anzahl der Nutzer und sogar Technologiekompatibilität zu berücksichtigen.

Ein 5-GHz-Band macht einen größeren Teil des Spektrums zugänglich, wodurch die Schaffung von mehr nicht überlappenden Kanälen möglich ist. So ist die Leistung im Vergleich zum 2,4-GHz-Band erheblich besser. Das 5-GHz-Band ist eine bessere Option, wenn hohe Leistung eine wesentliche Anforderung darstellt. 

Selbst wenn verschiedene Standards mit speziellen Datenübertragungsraten werben, kann in der Praxis nur eine Rate von ca. 30 % oder weniger des maximalen Durchsatzes erwartet werden. Faktoren wie z. B. RF-Interferenzen und die Anzahl der Nutzer beeinflussen die Leistung drahtloser Netzwerke. Zudem wird bei Verwendung mehrerer kompatibler Standards im Allgemeinen der schnellere Standard durch den langsameren eingeschränkt. Werden beispielsweise Komponenten gemäß den Standards 802.11b und 802.11g im selben Netzwerk genutzt, verlangsamen die 802.11g-Komponenten die Datenübertragungsraten der 802.11b-Komponenten.

Außerdem müssen Datendurchsatz und Latenz ständig gegeneinander abgewogen werden. Die bereits vorhandene Hardware sollte die Signalstärke automatisch erfassen (falls nicht anders vorgegeben) und die Übertragungsrate verringern, falls das Signal schwächer wird. Nutzt ein Anwender beispielsweise den Standard 802.11b, verringert er automatisch die Rate von 11 MBit/s auf 5,5, 2 und sogar 1 MBit/s. 1 MBit/s mag sich zwar gering anhören, doch haben viele Unternehmen einen T1-Anschluss als Hauptinternetzugang. Da ein T1 Daten nur mit 1,544 MBit/s überträgt, sollte das kein Problem sein.

Übertragungsbereich:
Mit zunehmender Frequenz nimmt der Funkbereich im Allgemeinen ab. Folglich haben 5-GHz-Systeme gewöhnlich einen kleineren Übertragungsbereich als jene, die im 2,4-GHz-Band betrieben werden. Die Entscheidung für ein WLAN im Funkbereich von 5 GHz würde eine größere Anzahl von Zugangspunkten erfordern, was höhere Kosten zur Folge haben kann. Daher kann der Einsatz von 2,4-GHz-Systemen in größeren Anlagen vorteilhaft sein, wenn hohe Leistung nicht die wichtigste Rolle spielt. 5-GHz-Systeme können allerdings in machen Fällen einen gleichwertigen oder noch besseren Funkbereich haben.

Tests haben gezeigt, dass der Standard 802.11g denselben oder eventuell einen geringfügig besseren Übertragungsbereich hat wie 802.11b. Andererseits scheint 802.11a einen höheren Durchsatz außerhalb der Grenze seines Bereichs aufrechtzuerhalten, wohingegen der Standard 802.11g scheinbar an den äußersten Enden seines Bereichs an Leistung verliert.

Einige Karten wurden entwickelt, um den Bereich bei Wireless-Anwendungen für Laptop-Nutzer zu vergrößern, indem die Sendeleistung über die Grenze der Wi-Fi-Zertifizierung von 100 mW erhöht wird. Bevor zusätzliche Zugangspunkte für ein System erworben werden, sollte die Möglichkeit, eine Karte mit erweitertem Bereich hinzuzufügen, in Betracht gezogen werden.

Richtantennen sind bei einem Punkt-zu-Punkt-Einsatz am sinnvollsten. Sie bündeln im Grunde das Signal zu einem schmalen Strahl, statt es in alle Richtungen ausstrahlen zu lassen, wie es bei isotropischen Antennen in Basisstationen der Fall ist. Je besser die Bündelung funktioniert, desto höher ist dabei der Antennengewinn. So nimmt mit wachsendem Empfangsgewinn auch die Notwendigkeit zu, die Antenne richtig auszurichten. Dadurch erhöht sich das Risiko, dass der Empfänger die übertragenen Daten nicht erhält. Richtungsantennen werden im Allgemeinen unterteilt nach Empfangsgewinn angeboten. Die Auswirkung des Empfangsgewinns kann in den Beschreibungen zur Strahlbreite einer jeden Antenne ermittelt werden.

Daher eignen sich Richtungsantennen mit sehr hohem Empfangsgewinn besonders für Anwendungen, die eine präzise Ausrichtung auf eine entfernte Antenne zulassen. Nach korrekter Ausrichtung stellt der hohe Empfangsgewinn die höchst möglichen Übertragungsraten und das höchste Sicherheitsniveau sicher, da es immer schwerer wird, das Signal abzufangen.

Störungen:
WLANs im Funkbereich von 2,4 GHz wie beispielsweise Bluetooth und 802.11b können durch schnurlose Telefone, Mikrowellen und andere WLANs gestört werden. Störsignale setzen die Leistung eines 802.11b-WLANs herab, indem sie Nutzern und Zugangspunkten regelmäßig den Zugriff auf das gemeinsam genutzte Funkmedium verwehren. Falls es nicht möglich ist, potenzielle Störung auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren, sollte der Einsatz eines 5-GHz-Systems in Erwägung gezogen werden, da dieser Frequenzbereich im Vergleich zum 2,4-GHz-Band relativ frei von Störquellen ist.

Bei der Installation sollte der Standort untersucht werden, um die für Zugangspunkte am besten geeigneten Stellen zu finden. Bei Störungen ist einfach das störende Gerät zu entfernen oder anderweitig unterzubringen.

Sicherheit:
Ein wichtiger Punkt bei der Installation drahtloser Netzwerke ist die Sicherheit. Die starke Verbreitung drahtloser Netzwerke auf dem kommerziellen Markt führte zur Umsetzung vieler verschiedener Anwendungen, darunter die Übertragung privater Informationen. Der Schutz der Privatsphäre trieb die Entwicklung von Wireless-Sicherheitsprotokollen voran und beschleunigte Bemühungen, Wireless zu einer sicheren Technologie zu machen.

Der 802.11b-Ethernet-Standard beinhaltet ein Sicherheitsprotokoll namens Wired Equivalent Privacy (WEP), mit dem Datenpakete so gut verschlüsselt werden, dass unberechtigter Zugriff zu einem großen Teil unterbunden werden kann. Die 100-prozentige Absicherung des WEP-Verschlüsselungssystems hat sich die 802.11-Arbeitsgruppe zum Ziel gesetzt, die im August 2001 mit der Bearbeitung von WEP begann, als deutlich wurde, dass die zugrunde liegende Verschlüsselung (RC4-Algorithmus) unsicher war. Solche Bemühungen verbessern in Zukunft die Sicherheit drahtloser Netzwerke.

Eine weitere Sicherheitsmaßnahme besteht darin, die Ausbreitung von Funkwellen außerhalb des physikalisch kontrollieren Bereichs einer Anlage zu mininieren. So wird das drahtlose Netzwerk sicherer, denn das Potenzial für ein Abhören und einen Angriff auf Rechner oder Server wird geringer. Folglich bieten 5-GHz-Systeme aufgrund ihres eingeschränkten Frequenzbereichs eine höhere Sicherheit als Systeme im 2,4-GHz-Band.

Lesen Sie mehr über die Sicherheit von Wireless

Wie kann ein NI-Messsystem um Wireless-Funktionen erweitert werden?

Wi-Fi und 802.11 a/b/g: Viele verfügbare Produkte ermöglichen eine Erweiterung von NI-Hardware um Wireless-Fähigkeiten. Je nach Umgebung, in der das System installiert ist, können handelsübliche Produkte oder industrietaugliche Produkte ausgewählt werden.

Abb. 1: NI Wi-Fi DAQ

Dem Anwender stehen je nach verwendeter NI-Mess-, -Steuer- und -Regelhardware verschiedene Optionen offen. Alle PACs (Programmable Automation Controllers) von National Instruments verfügen über Ethernet-Anschlüsse. So kann ein PAC von NI wie beispielsweise Compact FieldPoint, CompactRIO, Compact Vision System oder ein PXI-System einfach an einen Wireless-Router angeschlossen werden. Dadurch steht ein System sofort über das drahtlose Netzwerk zur Verfügung und die Kommunikation ist transparent – fast so, als wäre das System mit einem Festnetz verbunden.

Für einen Desktop-PC oder einen Laptop mit einer NI-Steckkarte für die Datenerfassung können der Ethernet-Anschluss des Rechners zur Anbindung eines Wireless-Routers oder ein handelsüblicher PCMCIA- oder PCI-Wireless-Adapter genutzt werden. Bei neueren Laptops stehen häufig bereits integrierte Wireless-Funktionen zur Verfügung.

Wireless-Geräte für die Industrie arbeiten im Grunde wie handelsübliche Router und Zugangspunkte, mit der Ausnahme, dass sie für extremere Betriebsbedingungen zugelassen sind. Dazu gehören ein erweiterter Temperaturbereich (-40 bis 70 °C) sowie eine Stoß- und Vibrationsfestigkeit von bis zu 50 g bzw. 5 g.

LabVIEW erlaubt in Verbindung mit Standardkommunikationsprotokollen wie etwa TCP/IP den einfachen Datenaustausch zwischen Geräten. Diese Daten werden transparent übermittelt, unabhängig davon, ob das Medium ein physikalisch vorhandenes Ethernet-Kabel ist oder Funkwellen in der Luft.

LabVIEW bietet viele integrierte Funktionen für die Kommunikation über TCP (Abbildung 2). Diese Funktionen arbeiten immer auf dieselbe Weise, ob nun der Anschluss des Messsystems an das Netzwerk über ein Kabel oder über ein Wireless-Modem erfolgt.

Abb. 2: LabVIEW-TCP-VIs

Viele PDAs sind auch mit 802.11-Funktionen ausgestattet. Mithilfe des LabVIEW-PDA-Moduls kann der Anwender eine Applikation für Palm OS oder PocketPC-basierte Handhelds erstellen, um Daten zu erfassen und sie drahtlos über 802.11 an einen anderen PC zur Analyse oder Speicherung zu übertragen. Um die Daten mithilfe eines PDAs zu erfassen, kann das Datenerfassungsgerät NI CF-6004 CompactFlash oder ein PCMCIA-Gerät der E-Serie (Abbildung 3) eingesetzt werden. Außerdem kann der PDA so programmiert werden, dass er Daten von mehreren 802.11-basierten Messsystemen drahtlos überwacht.

Abb. 3: Datenerfassungsgerät NI CF-6004 für CompactFlash

Bluetooth oder 802.1a: Die Bluetooth-Technologie in ihrem derzeitigen Format (und selbst mit dem neuen erweiterten Bereich der Klasse-1-Spezifikation) ist zumeist für universelle, auf Betriebssystemen basierende Systeme (z. B. Windows) geeignet. Wird ein PC als Host des Messsystems verwendet, können die in LabVIEW integrierten Bluetooth-Bibliotheken (Abbildung 4) verwendet werden. Es stehen mehrere Adapterkonfigurationen (seriell-zu-Bluetooth und USB-zu-Bluetooth) zur Verfügung, über die ein Desktop- oder Laptop-Rechner Bluetooth-Funktionen nutzen kann. Viele neuere Laptops besitzen bereits einen integrierten Bluetooth-Transceiver. Etliche PDAs erlauben auch Bluetooth-Kommunikation, auf die über das LabVIEW-PDA-Modul von NI zudem programmatisch zugegriffen werden kann.

Abb. 4: Bluetooth-Funktionen von NI LabVIEW

GPRS, GSM: Die Einrichtung eines Messsystems für die drahtlose Übertragung von Daten mittels GPRS-Netz ist etwas komplexer als bei anderen Technologien. Die folgende Liste informiert über die für den Einstieg notwendigen Anforderungen.

1. Das System benötigt eine Station, die GPRS unterstützt.

2. Zudem ist ein Vertrag für ein Mobilfunknetz nötig, das GPRS unterstützt.

Hinweis: Die Nutzung von GPRS muss für einen bestimmten Nutzer aktiviert sein. Manche Mobilfunkanbieter ermöglichen einen automatischen Zugriff auf das GPRS-Netz, andere schreiben eine ausdrückliche Anmeldung vor.

3. Für das Übertragen und Empfangen von GPRS-Daten sind spezielle Kenntnisse erforderlich, die sich an der eingesetzten Hardware orientieren. Dazu gehören auch Kenntnisse über die Hard- und Softwarekonfiguration.

4. Zum Senden oder Empfangen von Informationen über GPRS ist ein Ziel (Gegenstelle) erforderlich.

Hinweis: Ziel kann eine URL, ein anderes GPRS-fähiges Gerät (oder Softwareanwendung, die Daten empfängt) oder ein Telefon sein.

Einige Optionen wurden speziell für Hardware von National Instruments entworfen, wie z. B. das GPRS/GSM-Modul für CompactRIO. Mit diesem System kann der Anwender dieses Modul in ein Embedded-CompactRIO-System mit vier oder acht Steckplätzen integrieren und den Code zur Übertragung von Daten programmieren. Dank dieser eingebauten Technologie kann der Anwender sein Stand-alone-System an einen beliebigen Standort platzieren, an dem ein GPRS-fähiges GSM-Netz verfügbar ist, und dort Daten senden und empfangen.


Wireless-Modems und private Netze: Viele Unternehmen bieten industrietaugliche Geräte an, die entweder in freien Frequenzbändern oder in privaten lizenzierten Frequenzbändern betrieben werden können. Der Vorteil eines privaten RF-Netzwerks ist der eigentliche Besitz des Systems und der Frequenzen, über die Daten übertragen werden. Dadurch wird ein Datenaustausch in Echtzeit möglich und für den Anwender fallen im Allgemeinen keine wiederkehrenden Abonnement- oder Nutzungskosten an.

Je nach gesetztem Hauptaugenmerk (Datenrate, Reichweite, Sicherheit, Kosten) kann aus einer Vielzahl von Modemtypen ausgewählt werden, wie sie im folgenden Diagramm der Data-Linc Group dargestellt sind. Die Konfiguration dieser Modems ist sehr simpel. Sie lassen sich einfach über eine serielle Schnittstelle (falls verfügbar) oder über Ethernet an die Hardware von National Instruments anbinden. Anschließend ist die Übertragung der Daten im Hinblick auf die Software transparent und läuft so wie in einem kabelgebundenen Netz ab.

Abb. 5: Typisches Wireless-Messsystem

Fazit

Durch Erweiterung Ihres bestehenden bzw. neuen Messsystems um drahtlose Kommunikationsfunktionen können Sie seine Reichweite und Flexibilität erheblich steigern und sogar Kosten senken. Unabhängig davon, ob Sie einen PC oder einen Laptop mit einem Steck- oder externen Gerät für die Datenerfassung oder einen PAC von National Instruments nutzen, die erforderlichen Anbindungen, um das System drahtlos zu gestalten, stehen überall zur Verfügung. Dank der Weiterentwicklung und der Reduzierung bei Kosten und Komplexität von Wireless-Technologien wird Ihr System ebenfalls günstiger und bedienfreundlicher.

Weiterführende Links:

• Wireless Datenerfassung
• Online-Katalog: Compact FieldPoint
• Online-Katalog: CompactRIO
• Online-Katalog: LabVIEW PDA Module
• Online-Katalog: Datenerfassung auf PDA
• Online-Katalog: Compact Vision System
• Online-Katalog: PXI

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