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1-2019

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Grundlagen Abkürzungen

Grundlagen Abkürzungen und Fachbegriffe rund um 5G und IoT 5G und IoT sind die beiden großen Themen, die uns durch das Jahr 2019 begleiten werden. Kennen Sie alle Abkürzungen und Fachbegriffe rund um 5G und IoT? Carrier-Grade WiFi Das Modul DCTR-72DA arbeitet in den Bändern 868 und 916 MHz. Transceiver, welche DPA unterstützen, nennt man DCTRs. DPA (Direct Peripheral Access) ist ein höherer Kommunikations- Level (Transport Layer) im Schichtenmodell. Es st ein optionales offenes Protokoll und ermöglicht eine Steuerung durch das Senden von Kommandos und Empfangsbestätigungen über Standard-Wired-Interfaces (UART or SPI) oder über Funk. EMBB (Enhanced Mobile Broad Band) Das Europäische Institut für Telekommunikationsnormen (European Telecommunications Standards Institute) ist eine der drei großen Normungsorganisationen in Europa mit Sitz in Sophia Antipolis (Frankreich). ETSI ist eine gemeinnützige Organisation, welche das Ziel verfolgt, weltweit anwendbare Standards für die Informations- und Kommunikationstechnologien zu schaffen. So ist ETSI auch zuständig für die europäische Normung im Bereich Telekommunikation. ETSI erarbeitet Standards und Normen entsprechend den Bedürfnissen seiner Mitglieder – im Unterschied zu seiner als Behörde organisierten Vorgängerorganisation, die Vorschriften aufstellte. HDV (High Definition Video) Carrier-Grade WiFi an jedem Accesspoint oder Gateway (realwire.com) Nach den Best-Effort-Netzen die Antwort auf die gestiegenen Ansprüche der Kunden nach mehr Kapazität und besserer Qualität der Services, die überall abrufbar sind. Carrier-Grade WiFi lohnt sich auch für die Anbieter, da es neue Dienstleistungen wie TV Everywhere, Patientenfernüberwachung, Sprachkommunikationssysteme, Online-Spiele, Streaming und ViIP-Services begünstigt bzw. ermöglicht. Das mit WiFi bewältigte Datenvolumen ist in 2017 und 2018 exponentiell gestiegen. 5G Carrier- Grade WiFi (5G CGW) ist eine Vision, um dem zu begegnen. CMTC siehe MMTC DCTR (Data Controlled Transceiver) Anwendungsmöglichkeiten nach https:// internetofthingsagenda.techtarget.com „Die Mobilfunktechnik der 5. Generation bietet mehrere Dienstkategorien, die die zukünftigen Bedürfnisse in der Mobilkommunikation abdecken. EMBB ist eine solche Dienstkategorie, die eine extrem hohe Datenrate von bis zu 10 Gbit/s zur Verfügung stellt und Dienste mit hohen Bandbreitenanforderungen unterstützt. In diesem Zusammenhang sind die Videotechnik mit High Definition Video (HDV), Virtual Reality und Augmented Reality zu nennen. Als weitere Dienstkategorien hat die ITU Ultra Reliable Low Latency Communications (URLLC) und Massive Machine-Type Communications (mMTC) festgelegt.“ (itwissen.info) ETSI HDV kann als Nachfolgeformat vom DV- Format HDTV Signale mit Auflösungen von 960 x 720 Pixel (HDV1) und 1440 x 1080 Pixel (HDV2) aufzeichnen, sowohl im Interlaced-Verfahren als auch mit progressive Scan mit den verschiedenen Bildwiederholfrequenzen. IQRF IQRF-Transceiver für 868, 916 oder 433 MHz, geeignet zum Aufbau eines Mesh- Netwerks zum Anschluss an das IoT (iqrf. org) IQRF ist eine Technology für drahtlose packet-orientierte Kommunikation in Sub- GHz-ISM-Bändern. Sie ist für allgemeinen Einsatz, Punkt-zu-Punkt-Verbindungen oder komplexe Netze geeignet und dient vor allem Telemetrie, industriellen Steuerungen, Automationsanwendungen am Bau und im Internet of Things. Die IQRF Alliance ist ein internationaler Zusammenschluss von 42 hf-praxis 1/2019

Grundlagen Entwicklern, Herstellern, Systemintegratoren und anderer Unternehmen. Hauptvorteil ist die Interoperabilität von Produkten mit DCTRs inside. LoRa (Long Range) Systemübersicht zu einem Entwicklungs- Kit für 868 MHz (exp-tech.de) LoRa beschreibt, wie IoT-Devices auf der physischen Kommunikationsschicht angebunden werden. Hierbei werden lizenzfreie Bänder genutzt, auf denen Daten per Chirp Spread Spectrum (CSS) moduliert werden. Die genutzten Verfahren sind patentiert und wurden vom französischen Unternehmen Cycleo entwickelt, das mittlerweile vom Chiphersteller Semtech übernommen wurde. In Europa nutzt LoRa Frequenzen von 867 bis 869 MHz und ist damit auf einen Duty Cycle von maximal 1% beschränkt. Das reduziert die Übertragungsrate zwischen 50 und 250 Bit/s auf weniger als ein Hundertstel. Die Leistungsübertragungsbilanz (Link Budget) ist daher sehr gut. In der Praxis sind Übertragungen über mehrere Kilometer möglich. LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) Aufteilung von LoRaWAN in die Bereiche LoRa (gelb) und Hauptnetz (grün) nach netmodule.com Das LPWAN ist ein Ansatz zur Realisierung eines LPWANs und setzt auf LoRa auf. LoRaWAN ist ein Low-Power-Wireless-Netzwerkprotokoll. Die LoRaWAN- Spezifikation wird von der LoRa Alliance festgelegt, ist frei verfügbar und nutzt die proprietäre Chirp-Spread-Spectrum-Modulationstechnik LoRa von Semtech. Sie ist asymmetrisch auf Energieeffizienz der IoT- Geräte ausgerichtet und erreicht Reichweiten >10 km für das Senden vom IoT-Gerät an das Netz. Die Datenübertragungsrate liegt zwischen 292 Bit/s und 50 kbit/s. Die Datentransferraten zu den Endgeräten passt der Netzwerk-Server der jeweiligen Situation an (ADR, Adaptive Data Rate).Verschiedene Betriebsabstufungen bis hin zu einer quasi-kontinuierlichen Downlink-Kommunikation sind möglich. Die Netzarchitektur ist sternförmig. Endgeräte kommunizieren mit Gateways, welche die Datenpakete an einen Netzwerk-Server senden. Dieser verfügt über Schnittstellen zur Anbindung an IoT-Plattformen und Applikationen. LoRa- WAN nutzt regional unterschiedliche Frequenzbereiche im ISM- und SRD-Band mit dem Vorteil der Durchdringung von Gebäuden. Der Stromverbrauch von Endgeräten beträgt um 10 mA und 100 nA im Ruhemodus. Low-Power/Narrow-Band Charakteristika der Low-Power/Narrow- Band-Technologie IoT nach u-blox.com Diese Technologien erlauben es, kleine Datenmengen in Zweiwegübertragung effizient, sicher und zuverlässig zu übermitteln. Im Wesentlichen gibt es zwei dieser Technologien für existierende zellulare Netzwerke: NB-IoT und LTE CAT-M1. Beide werden durch die 3GPP-Standards in Release 13 näher beschrieben. LPN (Low Power Network) LPWA (Low Power Wide Area) LPWAN (Low Power Wide Area Network) Gemeint ist ein Niedrigenergie- und Weitverkehr-Netzwerk, beruhend auf einer Klasse von Netzwerkprotokollen zur Verbindung von Niedrigenergiegeräten mit einem Netzwerkserver. Die Verbindung zwischen Endgeräten und Gateways kann über lizenzfreie LPWAN und seine Möglichkeiten nach airgain.com Frequenzen (ISM, White Space) oder Mobilfunkfrequenzen erfolgen, die Verbindung zwischen Gateways und Netzwerkserver über IP-Verbindungen. Folgende Standards verstehen sich als solche Netzwerke: • LoRaWAN • Symphony Link, basiert auf LoRa-Modulation • LTE-M, basiert auf LTE Advanced von 3GPP • NB-IoT, von 3GPP • Weightless-N, offener Standard für Ultranarrowband-Technologie (N für Narrow) • Weightless-P, offener Standard bessere Leistung (P für Power) • Weightless-W, offener Standard im White Space • Wi-Fi HaLow, offener Standard (IEEE 802.11ah) Folgende Technologien, die nicht als Standards veröffentlicht wurden, werden von den Betreibern solcher Netze als öffentliche Netze angeboten: • WavIoT NarrowBand Fidelity (WavIoT NB-Fi) • SigFox • Random Phase Multiple Access (RPMA) im 2,4-GHz-Bereich Damit die überbrückbare Entfernung nicht zu sehr durch die Freiraumdämpfung beeinträchtigt wird, nutzen einige dieser Konzepte Frequenzen in ISM-Bändern zwischen 433 MHz und 1 GHz und weniger die klassischen WLAN-Frequenzen um 2,4 GHz. hf-praxis 1/2019 43

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