Jedes Gerät bildet einen „Knoten“, der eigene Informationen generieren, aber auch Daten von anderen Geräten im Netzwerk weiterleiten kann. Früher waren Mesh-Netzwerke kabelgebunden, doch drahtlose Netzwerke sind energie- und kostensparend und robust genug, um eine zuverlässige Verbindung zu gewährleisten.
Umsatz und Auftragseingang:
Die Nutzung von Mesh-Netzwerken hat seit ihrer Einführung deutlich zugenommen. Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass die Umsätze im Jahr 2014 7 Milliarden US-Dollar übersteigen werden, wobei allein im Bereich der kommunalen Infrastruktur ein Wachstum von 100 % im Jahr 2010 erwartet wird. Angesichts der Tatsache, dass 2009 in Nordamerika über 8 Millionen Smart-Meter-Bestellungen eingegangen sind, stellt dies eine signifikante Wachstumsrate dar. Fast 70 % der Energiekosten könnten durch drahtlose Sensornetzwerke beeinflusst werden, die Heizung und Beleuchtung steuern und so die Energiekosten senken könnten.
Anwendungsbereiche:
Neben dem Militär, wo die Technologie ursprünglich eingesetzt wurde, gibt es zahlreiche weitere Anwendungsgebiete für Mesh-Netzwerke. Industrielle Systeme sind stark darauf angewiesen, dass die für einen effizienten Betrieb kritischen Informationen jederzeit verfügbar sind. Intelligente Gaszähler nutzen beispielsweise Mesh-Netzwerke, um die Übermittlung von Abrechnungsinformationen sicherzustellen, selbst wenn es bei einzelnen Zählern zwischen Haushalt und Zähler zu Problemen kommt.
Die Anlagenverfolgung ist ein weiterer Anwendungsbereich, in dem sie unerlässlich ist – nicht nur, um den Standort von Vermögenswerten innerhalb der Lieferkette zu kennen, sondern auch, um sicherzustellen, dass nichts während des Transports verloren geht.
Dies ist ein weiterer schnell wachsender Bereich, der 2014 voraussichtlich ein Volumen von 845 Millionen US-Dollar erreichen wird, was Unternehmen durch die Implementierung wiederum Millionen einsparen kann.
Implementierungen:
ZigBee und Wi-Fi gehören zu den gängigsten drahtlosen Netzwerktechnologien, doch viele andere haben sich ebenfalls etabliert. Eine umstrittene Studie von GE zeigte, dass ZigBee-Systeme innerhalb von 24 Stunden nur 0,39 W verbrauchen, im Vergleich zu 0,87 W bei Wi-Fi-Lösungen.
Auch wenn dieser Wert gering erscheinen mag, könnten sich die Einsparungen bei einer Milliarde Geräten auf über 315 Millionen US-Dollar summieren. Die Aussagekraft der Studie wurde zwar diskutiert, doch das Thema ist eindeutig von großer Bedeutung.
ZigBee
wurde speziell für Mesh-Netzwerke entwickelt. Dank seines extrem niedrigen Stromverbrauchs kann das Netzwerk mit einer einzigen Batterie jahrelang betrieben werden, bevor diese ausgetauscht werden muss. Es ist sowohl im ISM-Band als auch im 2,4-GHz-Bereich einsetzbar.
Der Laird Z100S1 mit externer Antenne hat eine Reichweite von 4,8 Kilometern im Freien.
Der ZigBee-Stack wurde weiterentwickelt. Um den Netzwerkaufbau zu vereinfachen, haben Unternehmen wie Digi International ein programmierbares Modul entwickelt, das die Entwicklung von ZigBee-Anwendungen durch die Integration eines HF-codeunabhängigen Prozessors vereinfacht.
SNAP
ist die Abkürzung für Synapse Network Application Protocol. SNAP benötigt nur 40 KB Speicherplatz und lässt so mehr Speicher für andere Anwendungen frei.
Die Panasonic PAN4561, eine mit der Panasonic PAN4455 kompatible Anwendungslösung, bietet dank rauscharmer Leistungsverstärker eine größere Reichweite.
CEL produziert einen Single-Chip-HF-Transceiver mit Basisbandmodem, festverdrahtetem MAC und integriertem 8051-Mikrocontroller mit internem Flash-Speicher für eine Komplettlösung.
WirelessHART
Obwohl es 30 Millionen HART-Geräte gibt, wurden diese bis zur Integration von WirelessHART nicht vollumfänglich genutzt oder so konfiguriert, dass sie Gerätediagnosen ermöglichen.
Durch die drahtlose Komponente können die Geräte an mehr Orten als bisher platziert werden, wobei dennoch alle Vorteile von HART genutzt werden können.
RFM bietet ein Transceiver-Modul für WirelessHART an. Das XDM3620HP, das keine Onboard-Programmierung erfordert, ist für industrielle Anwendungen konzipiert, bei denen eine lange Akkulaufzeit notwendig ist.
Alternativen
im Bereich der Mesh-Netzwerke sind Bluetooth, Ultrabreitband, drahtloses USB und Infrarot. Derzeit gibt es keine Universallösung, die alle Marktbedürfnisse abdeckt, obwohl die Entwicklung neuer Produkte stetig voranschreitet, um eine bessere Abdeckung zu einem niedrigeren Preis und bei geringerem Stromverbrauch zu ermöglichen. Auch wenn es noch Jahre dauern wird, bis sich Mesh-Netzwerke in diesem Bereich endgültig durchsetzen, arbeitet die Branche kontinuierlich daran, die zahlreichen Vorteile dieser Technologie zu nutzen.
Greg Quirk ist seit 2004 als technischer Redakteur tätig und spezialisiert sich auf Halbleiterbauelemente, Unterhaltungselektronik und Wirtschaftstrends. Er hat zahlreiche Artikel für Fachpublikationen verfasst und auf Fachkonferenzen referiert.
Seine Expertise wurde von der Finanzwelt schon mehrfach in Anspruch genommen, um erfolgreiche Designs bei beliebten Konsumgütern vorherzusagen.
Autor:
Von Greg Quirk, Mouser Electronics
