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IoT Antennen: Übertragung in die digitale Zukunft

Das Schlagwort "IoT" (Internet of Things) beschreibt die Vision einer Zukunft, in der IoT Geräte (D2D = Device to Device) und Maschinen (M2M = Machine to Machine) auf direktem Wege und vollautomatisch miteinander kommunizieren. Auf dem Weg zum Kühlschrank, der im Alleingang Obst und Milch bestellt, müssen allerdings noch einige Hürden genommen werden. Wir verschaffen Ihnen einen Überblick zu dem Thema IoT und versorgen Systemanbieter mit leistungsstarken Antennen für RFID, LoRaWAN und Smartmetering

Da die IoT-Technologien unterschiedliche Anforderungen in Bezug auf Reichweite, Bandbreite, Energieverbrauch und Netzabdeckung haben, werden spezifische Antennentypen für jede Anwendung notwendig.

Allgemeine Überlegungen für IoT Antennen

Antennengewinn der IoT Antenne: Ein höherer Gewinn verbessert die Signalqualität, kann aber die Abstrahlcharakteristik beeinflussen. Wählen Sie den Gewinn basierend auf der benötigten Reichweite und Abdeckung.

Polarisation der IoT Antenne: Die Polarisation kann die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen, besonders wenn die Ausrichtung der Sender und Empfänger variiert.

Formfaktor der IoT Antenne: Berücksichtigen Sie die Größe und das Design der Antenne, insbesondere wenn der Platz begrenzt ist oder die Antenne in ein vorhandenes Produkt integriert werden soll.

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Woraus besteht das Internet of Things?

Medial werden Buzzwords wie "Internet of Things, "Industrie 4.0" und "autonomes Fahren" bereits seit geraumer Zeit verwendet, während die meisten Menschen sich noch nicht sonderlich viel darunter vorstellen können. Unternehmen arbeiten allerdings seit jeher daran, Prozesse noch effizienter zu gestalten und Fehlerquellen zu minimieren. Die Automatisierung von Abläufen senkt Betriebskosten und klammert den Menschen als Fehlerursache aus.

In der Praxis stieß man bisher immer wieder an Grenzen der Übertragungsstandards sowie der Verbindungsqualität. Emsige Entwickler tüfteln aber natürlich stetig weiter an Systemen, Protokollen und der Hardware. Mit der Einführung von LTE (4G) wurde dann sehr schnell klar, dass die zu übertragende Datenmenge auch bei beweglichen Komponenten künftig kein Problem darstellen würde. Die letzte Hürde in Form der Latenz (Zeitverzögerung) bei der Übertragung soll mit dem Mobilfunk-Standard der 5. Generation (5G) genommen werden. In der digitalen Zukunft wird also zumindest technisch jede benötigte Information an jedem Gerät in Sekundenbruchteilen bereitgestellt werden können.

Herausfordungen für IoT Systeme

Sowohl in industriellen Prozessen als auch in der Forschung geht es im Detail um die Steuerung von Maschinen, das schnelle Auslesen von Sensoren, kurze Reaktionszeiten und das Steuern von Aktoren. Im Folgenden wollen wir diese recht abstrakte Beschreibung etwas konkretisieren:

Beispiel für die Möglichkeit moderner Industrieprozesse

IoT für Industrie 4.0: FTS Hennig liefert die IoT Antennen (© adobe)


Was sind IoT Antennen?

IoT Antennen unterscheiden sich sehr in Größe und Bauform. RFID Antennen sind so zum Beispiel besonders klein bzw. flach, Smartmeter Antennen sind für den Schaltschrank mit Hutschienenmontage vorgesehen und LoraWan Antennen können Antennen für Mastanlagen sein und aber auch klein in Pumpstationen oder Sensoren.

Während die Protokollierung von Produktionsabläufen und der Status von Lieferungen über RFID Systeme aufgenommen wird, werden Strom-, Gas- und Heizungszähler über das Smartmetering ausgelesen und mit Smartmeter Antennen übertragen. Sollen Daten über Jahre hinweg mit großen Reichweiten aber mit nur geringer notwendiger Datenrate übertragen werden, dann ist ein LoRaWAN Netz für Sie genau das Richtige.

Welche Technologien bedienen die IOT-Antennen?

IoT-Antennen müssen eine breite Palette von Kommunikationstechnologien unterstützen, darunter:

• WiFi: Für High-Speed-Datenübertragung in lokalen Netzwerken.

• Bluetooth: Für kurze Distanzen und geringen Energieverbrauch, ideal für tragbare Geräte.

• Zigbee und Z-Wave: Für Haushalts- und Industrieautomation mit geringem Energieverbrauch und sicherer Netzwerkkommunikation.

• LoRaWAN: Für Langstreckenübertragung bei geringem Energieverbrauch, geeignet für Sensoren und Geräte in Smart Cities und landwirtschaftlichen Anwendungen.

• NB-IoT und LTE-M: Für Geräte, die über weite Entfernungen mit dem Mobilfunknetz verbunden sind, mit Vorteilen bei der Energieeffizienz und der Durchdringung in Gebäuden.

Design und Platzierung der IOT-Antennen

Das Design und die Platzierung von IoT-Antennen sind entscheidend für ihre Leistung:

• Miniaturisierung: Viele IoT-Geräte sind klein, was bedeutet, dass ihre Antennen entsprechend klein sein müssen, ohne dass dies auf Kosten der Leistung geht.

• Integrierte Antennen: Viele Geräte verwenden integrierte Antennen, die direkt auf die Leiterplatte gedruckt sind, um Platz zu sparen und die Produktion zu vereinfachen.

• Externe Antennen: In einigen Fällen, besonders wenn eine höhere Leistung oder spezifische Ausrichtung erforderlich ist, werden externe Antennen verwendet --> hier wird FTS Hennig aktiv.

Welche Herausforderungen ergeben sich dann für die IOT-Antennen?

IoT-Antennen müssen mehrere Herausforderungen bewältigen:

• Energieeffizienz: Viele IoT-Geräte sind batteriebetrieben und müssen energieeffizient sein, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.

• Umweltbedingungen IOT-Antennen müssen in einer Vielzahl von Umgebungen funktionieren, einschließlich solcher mit extremer Temperatur, Feuchtigkeit oder Interferenzen durch andere Geräte.

• Reichweite und Durchdringung: Insbesondere in städtischen oder industriellen Umgebungen kann die Signalübertragung durch Hindernisse wie Wände oder Maschinen beeinträchtigt werden.

Worauf konzentriert sich die Entwicklung von IOT-Antennen?

Die Entwicklung von IoT-Antennen konzentriert sich auf:

• Verbesserte Materialien und Designs: Um Größe, Leistung und Flexibilität zu optimieren.

• Mehrbandsupport: Um die Kommunikation über verschiedene Netzwerke und Frequenzen zu ermöglichen.

• Smart Antennas: Einsatz von Technologien wie Beamforming und MIMO, um die Effizienz und Leistung in komplexen Umgebungen zu verbessern.

Fazit

Zusammenfassend sind IoT-Antennen ein kritischer Bestandteil des Internets der Dinge, der eine zuverlässige und effiziente Kommunikation in einer Vielzahl von Geräten und Anwendungen ermöglicht. Die Entwicklung von Antennentechnologien, die kompakt, leistungsfähig und energieeffizient sind, bleibt ein Schlüsselbereich für Forschung und Entwicklung im IoT-Bereich.