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Messkampagnen zum Channel-Sounding in Industrieumgebungen zum Abschluss des Projektes GEMIMEG-II

Kategorien:
  • Metrologie für die Wirtschaft
04.12.2023

Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderte Projekt GEMIMEG-II „Sichere und robuste kalibrierte Messsysteme für die digitale Transformation“ wurde in der PTB mit dem erfolgreichen Einsatz eines neu aufgebauten Messsystems zur Charakterisierung von Übertragungskanälen erfolgreich beendet.

 

In der vernetzten industriellen Produktion kommen auch die bisher wenig genutzten Millimeterwellen zum Einsatz, um Messwerte, Kalibrierinformationen und Steuerbefehle sicher, zuverlässig, mit hohen Datenraten und geringer Latenz übertragen zu können. Die Leistungsfähigkeit dieser drahtlosen Netzwerke hängt maßgeblich davon ab, inwieweit es gelingt, die Stör- und Abhörsicherheit und die Koexistenz mit anderen Funknetzen in Industrieumgebungen sicherzustellen, in denen schwierige Ausbreitungsbedingungen für Funkwellen vorherrschen. Um die Resilienz der drahtlosen Netzwerke zu erhöhen und einen optimierten Betrieb bei diesen schwierigen Sende- und Empfangsbedingungen zu ermöglichen, müssen die Kanal- und Signaleigenschaften in typischen Industrieumgebungen gemessen werden. Daraus kann dann der Zusammenhang zu Betriebsparametern wie Ausfallwahrscheinlichkeit, Datenrate und Latenz abgeleitet werden, um die Netzarchitektur und die verwendeten Protokolle optimal auf die Übertragungsbedingungen abstimmen zu können.


Im Rahmen des Projektes wurde ein sogenannter Channel-Sounder aus kommerziell verfügbaren Komponenten konzipiert und aufgebaut, mit dem einzelne Ausbreitungspfade hinsichtlich Laufzeitverzögerung, Signalstärke und Dopplerverschiebung charakterisiert werden können. Zum Ende des Projektes wurden unter anderem Messungen im Kompetenzzentrum „Wind“ der PTB durchgeführt. Die dort befindliche Drehmomentmessmaschine mit Abmessungen im Bereich von 10 m stellt eine beispielhafte Industrieumgebung dar, in der Signalpfade ganz oder teilweise blockiert werden. Das Bild zeigt verschiedene Messpositionen für Sender (Transmitter – Tx) und Empfänger (Receiver – Rx) des Channel-Sounders, die zur Analyse typischer Ausbreitungsbedingungen in Industrieumgebungen verwendet wurden.

 

Verdeutlichung der Messpositionen an der Drehmomentmessmaschine im Kompetenzzentrum „Wind“ der PTB 
Bild: Verdeutlichung der Messpositionen an der Drehmomentmessmaschine im Kompetenzzentrum „Wind“ der PTB. Untersucht wurden verschiedene Ausbreitungsbedingungen: Sichtverbindung (Line-of-Sight – LoS), teilweise blockierte Sichtverbindung (partial Line-of-Sight – pLoS), fehlende Sichtverbindung (non Line-of-Sight – nLoS) und Pfad mit Reflexion (reflective Line-of-Sight – rLoS).

 

 

 

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