Der globale Markt für intelligente Gebäude wird in den nächsten fünf Jahren mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 35,7 % wachsen. Systemintegratoren müssen die Lücke zwischen den Automatisierungsinseln schliessen, die durch eine Vielzahl von nicht interoperablen Kommunikationsprotokollen entstehen. Im Laufe der Jahre haben nämlich Anwendungen wie Innenbeleuchtung, Belüftung und Sicherheitssysteme ihre eigenen Protokolle entwickelt. Systemdesigner benötigen Lösungen, die höhere Bandbreiten bereitstellen, einen ausreichenden Overhead für die Sicherheit bieten, mehr Nodes unterstützen und zuverlässig über grosse Entfernungen kommunizieren können. Eine der wichtigsten Entscheidungen, die Systemintegratoren treffen müssen, ist die Wahl zwischen drahtloser und drahtgebundener Kommunikation. Jeder Ansatz hat seine Vor- und Nachteile. Viele Implementierungen werden zudem von einem hybriden Ansatz profitieren.
Wireless-Lösungen
Drahtlose Netze haben den Vorteil, dass sie schnell und einfach zu implementieren sind.Im Gegensatz zu einigen kabelgebundenen Technologien, wie Ethernet, gibt es keine Notwendigkeit, neue Kabel durch Wände und Böden zu verlegen. Dieser Komfort geht jedoch auf Kosten von Leistung und Zuverlässigkeit. Drahtlose Technologien wie Zigbee, Z-Wave und WiSUN bieten aber relativ niedrige Datenraten – 250 kBit/s unter idealen Bedingungen.
Kabelgebundene Lösungen
Laut IHS macht die kabelgebundene Verbindungstechnik heute den grössten Teil der industriellen IoT-Konnektivität aus und wird bis 2025 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 25,6 % prognostiziert. Der Markt für drahtgebundene Konnektivität ist in eine Vielzahl von Technologien unterteilt (Twisted Pair, Ethernet, Koax und Powerline), von denen jede ihre eigenen Vor- und Nachteile hat. Kabelgebundene Kommunikation löst die Herausforderungen von Störungen, Sichtkonflikten und Verbindungsabbrüchen, die bei drahtlosen Installationen jederzeit auftreten können. Sie sind zudem in der Regel viel schneller und unterstützen längere Übertragungsstrecken, was sie für die grossen, datenintensiven Netze geeignet macht, die von smarten Gebäuden gefordert werden.
Netzbereitstellung über Stromleitungen
Kabelgebundene Kommunikationstechnologien verlangen jedoch Kompromissbereitschaft. Systemintegratoren können hohe Kosten und Komplexitäten vermeiden, indem sie einfach bestehende Stromleitungen nutzen, um mit den auf ihnen installierten Knoten zu kommunizieren und diese zu steuern. Die Netzbereitstellung über Stromleitungen ist schnell, einfach und extrem günstig. Stromleitungen sind jedoch keine störungsfreie Umgebung. Deshalb haben traditionelle PowerlineKommunikationstechnologien (PLC) die Geschwindigkeit zugunsten einer zuverlässigen Datenübertragung reduziert. LonWorks, ein beliebtes offenes Protokoll für Gebäudeautomationssysteme, ist ein gutes Beispiel. Während LonWorks Bitraten bis zu 78 kBit/s über Twisted-Pair unterstützt, werden bei PLC die Bitraten auf nur 5,4 kBit/s reduziert.
Neuer Standard für drahtgebundene Kommunikation
Unter allen Kommunikationstechnologien hat aber Powerline die grössten Chancen, die Anforderungen moderner Anwendungen in smarten Gebäuden zu erfüllen, da Powerline vorhandene Kabel nutzt, um Daten und Energie bereitzustellen. PLC kann Kosten, Komplexität und Bereitstellungszeit drastisch reduzieren. Doch bis vor kurzem beschränkte sich die geringe Bandbreite der Powerline-Kanäle auf Anwendungen mit nur geringer Datenrate. Das hat sich jedoch mit der Einführung des HD-PLC-Protokolls für intelligente Gebäude geändert. Ursprünglich für Multimedia-Netze in Wohngebieten entwickelt, unterstützt HDPLC superschnelle Megabit-Datenraten über Stromleitungen. Zusätzlich wurde es um industrietaugliche und robuste Mechanismen erweitert, um einen zuverlässigen Betrieb in Smart-Building- und Smart-City-Systemen auf der Basis der internationalen Standards IEEE 1901 und ITU-T G.990S für Hochgeschwindigkeitskommunikation zu gewährleisten. HDPLC kombiniert auf einzigartige Weise einen Hochfrequenzbereich (2 bis 28 MHz) mit einer wellenbasierten OFDM-Modulation, um PHYGeschwindigkeiten von bis zu 240 MBit/s über Powerline-Kanäle zu erreichen. Dies gibt IoTGeräteherstellern und -Systemintegratoren ein hohes Mass an Flexibilität hinsichtlich Kosten und Bandbreiten.
Seit 2017 Standard
Im Jahr 2017 erkannte LonMark die inhärenten Leistungsvorteile der HD-PLC und übernahm sie als neuen Standard für Hochgeschwindigkeits- und Multi-Node-Steuerungsnetze. Branchenexperten gehen davon aus, dass andere Industrieprotokolle wie KNX und BACnct bald folgen werden, um ihren Anwendern die gleichen Kosteneinsparungen, Leistungssteigerungen und einfache Bereitstellung wie LonMark-Kunden zu ermöglichen. Das vollständige Whitepaper kann man über www.megachips.com/Forms/Request_PLC_ White_Paper kostenlos herunterladen.
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