Trusted Wireless 2.0

Große Entfernungen einfach und effizient überbrücken

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Trusted Wireless 2.0: industrielle Funktechnologie

Die proprietäre Funktechnologie Trusted Wireless 2.0 wurde von Phoenix Contact speziell für den industriellen Einsatz entwickelt. Sie eignet sich insbesondere für die drahtlose Weiterleitung von Sensor- und Aktor-Informationen sowie zur Übertragung geringer bis mittlerer Datenmengen in ausgedehnten Anlagen. Bei freier Sicht lassen sich Distanzen von mehreren hundert Metern bis zu mehreren Kilometern zwischen zwei Funkteilnehmern überbrücken.

Trusted Wireless 2.0 schließt somit die Lücke zwischen WirelessHART als spezieller Technologie für Sensornetzwerke und der Hochgeschwindigkeitstechnologie Wireless LAN.

Zur optimalen Anpassung an die jeweilige Applikationsanforderung stehen verschiedene Einstellmöglichkeiten zur Verfügung. Die Technologie wird im industriellen Funksystem Radioline von Phoenix Contact eingesetzt.

Eigenschaften

Trusted Wireless 2.0 verwendet das so genannte FHSS-Verfahren (Frequency Hopping Spread Spectrum). Die Technologie nutzt hier eine Auswahl von bis zu 127 Kanälen aus dem Gesamtspektrum des Frequenzbands, die auf Basis eines pseudo-zufälligen Musters durchsprungen werden. Dadurch erhöht sich die Robustheit der Kommunikation.

Darüber hinaus ermöglicht Trusted Wireless 2.0 ein besonders gutes Koexistenz-Management verschiedener Funksysteme. Durch den Einsatz unterschiedlicher RF-Bänder (Radio Frequency) können mehrere Trusted-Wireless-2.0-Systeme problemlos parallel betrieben werden. Auch besteht die Möglichkeit, bestimmte Kanäle gezielt auszublenden (Blacklisting), um beispielsweise WLAN-Systeme ohne Leistungseinschränkungen parallel betreiben zu können.

Bei einer proprietären Technologie wie Trusted Wireless 2.0 ist das Protokoll nicht öffentlich zugänglich, sodass die Technologie grundsätzlich vor Angriffen hervorragend geschützt ist. Zusätzlich wurden weitere Sicherheitsmechanismen implementiert: Die 128-Bit-Datenverschlüsselung sorgt dafür, dass theoretisch mitgehörte Datenpakete nicht verstanden werden. Die Integritätsprüfung prüft die Echtheit des Senders und verwirft Nachrichten, die verändert wurden.

Werden Funkwellen durch Wände oder andere Hindernisse gesendet, schwächen diese das Signal. Je höher die Frequenz ist, desto größer ist die Dämpfung, d. h. das 2,4-GHz-Signal wird stärker gedämpft als ein 868-MHz- bzw. 900-MHz-Signal.

Aufgrund der höheren Sendeleistung im 868/900-MHz-Band können deutlich größere Distanzen erzielt werden als im 2,4-GHz-Band. Im 2,4-GHz-Band ist die Übertragungszeit geringer und der Datendurchsatz höher als im 868-MHz- bzw. 900-MHz-Band. Zum einen stehen im 2,4-GHz-Band wesentlich mehr Frequenzen zur Verfügung, zum anderen sind höhere Datenübertragungsraten über die Luft möglich. Des Weiteren muss im 2,4-GHz-Band keine gesetzlich geregelte zeitliche Nutzungsdauer (Duty Cycle) eingehalten werden, wie es beim 868-MHz-Band der Fall ist.

Das Funksystem Radioline von Phoenix Contact umfasst Funkmodule für 868 MHz (Europa, Südafrika), 900 MHz (Nordamerika, Südamerika) sowie 2,4 GHz (weltweit).

Dezentrales Netzwerkmanagement

Dezentrales Netzwerkmanagement in der Parent-Child-Zone  

Dezentrales Netzwerkmanagement in der Parent-Child-Zone

Technologien wie WirelessHART oder Zigbee verfolgen beim Netzwerkmanagement einen zentralen Ansatz. Das bedeutet, dass alle Nachrichten über einen zentralen Master laufen und auf diese Weise erheblichen Verkehr im Funknetzwerk verursachen können.

Trusted Wireless 2.0 setzt hingegen auf ein dezentrales Netzwerkmanagement. Dazu werden im Funknetzwerk sogenannte Parent-Child-Zonen aufgebaut, wobei ein übergeordnetes Funkmodul als Parent und die dort angekoppelten Module als Child bezeichnet werden.

Das gesamte Netzwerkmanagement wird innerhalb der Parent-Child-Zone abgewickelt und muss nicht über den zentralen Manager geführt werden. Dadurch reduziert sich der Nachrichtenverkehr im kompletten Netzwerk und beschleunigt den Datenaustausch.

Flexible Anpassungsmöglichkeiten

Trusted Wireless 2.0 bietet die Möglichkeit, die Datenrate der Funkschnittstelle einzustellen und so die Empfängerempfindlichkeit zu erhöhen. Bei einer niedrigen Datenrate lässt sich eine wesentlich größere Distanz überbrücken als bei einer hohen Datenrate. Der Anwender kann also je nach Applikation und benötigter Reichweite eine passende Einstellung vornehmen.

Das Funksystem Radioline von Phoenix Contact ermöglicht den einfachen und flexiblen Aufbau von Punkt-zu-Verbindungen, Sternnetzwerken oder Mesh-Netzwerken und überträgt sowohl I/O-Signale als auch serielle Daten. Über die integrierte RS-232- und RS-485-Schnittstelle lassen sich die I/O-Module mit Radioline auch direkt via Modbus-Protokoll an die Steuerung anbinden.

Anwendungsbeispiele

Trusted Wireless 2.0 bzw. das Funksystem Radioline ist speziell entwickelt für den industriellen Einsatz zur Übertragung serieller Steuerungsdaten oder analoger bzw. digitaler I/O-Signale. Diese Kombination eignet sich besonders für den Einsatz in ausgedehnten Anlagen und Netzwerken, beispielsweise im Bereich Wasser/Abwasser oder in der Prozess- und Verfahrenstechnik.

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