SmartScan Technologies bietet seit über 15 Jahren drahtlose Überwachungssysteme an. In dieser Zeit haben wir viel Erfahrung gesammelt, um den zuverlässigen Betrieb drahtloser Sensoren zu gewährleisten. Wichtig ist dabei zu beachten, dass wir in denselben beiden lizenzfreien Frequenzbändern (900 MHz oder 2.4 GHz) arbeiten wie Millionen anderer drahtloser Geräte, darunter WLAN, Funkpager, RFID, drahtlose Messgeräte usw. Das bedeutet, dass das Potenzial für Interferenzen groß ist und mit der rasanten Entwicklung der drahtlosen Technologie stetig zunimmt. In diesem komplexen Umfeld eine zuverlässige Kommunikation aufrechtzuerhalten, ist die Herausforderung, der wir uns alle bei der Implementierung drahtloser Systeme stellen müssen.
Die meisten unserer Wettbewerber bieten Funkgeräte mit einer Sendeleistung von 1 mW an. Einige wenige erreichen bis zu 20 mW, darüber hinaus jedoch selten. Zudem arbeiten die meisten dieser Geräte auf einer einzigen voreingestellten Frequenz. Sendet eine andere Station auf dieser Frequenz, werden Geräte mit geringer Sendeleistung überlagert und ihre Kommunikation unterbrochen. Um dieses Problem zu beheben, bieten wir Funkgeräte mit einstellbarer Sendeleistung von 40 oder 158 mW an, die nahezu jede Störung effektiv durchdringen. Zusätzlich können externe Antennen angeschlossen werden, die die effektive Strahlungsleistung verdreifachen.
Eine weitere Möglichkeit, Störungen durch andere drahtlose Geräte zu vermeiden, besteht darin, die Frequenz auf einen freien Kanal umzuschalten. Dies könnte manuell erfolgen, sobald sich ein neues drahtloses Gerät in der Nähe befindet. Das ist jedoch unpraktisch. Eine bessere Methode ist der automatische Frequenzwechsel mithilfe des sogenannten Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS). Dank dieser bewährten Technologie wechseln unsere drahtlosen Sensoren kontinuierlich die Frequenz, um innerhalb ihrer Betriebsbänder einen freien Kanal zu finden. Diese Fähigkeit, zusammen mit der höheren Sendeleistung, hat ihren Preis, weshalb unsere drahtlosen Komponenten etwas teurer sind als die weniger leistungsfähigen Geräte unserer Mitbewerber. (Siehe dazu den Abschnitt zur Spread-Spectrum-Technologie weiter unten.)
Sicherheit
In der Vergangenheit spielte Datensicherheit bei drahtlosen Überwachungssystemen keine große Rolle. Heutzutage sieht die Sache anders aus. Was ist mit der Möglichkeit, dass jemand mit bösen Absichten die Temperaturwerte der Blutbankkühlschränke überwacht, um möglicherweise eine Anomalie zu entdecken und darauf basierend eine Klage zu erheben? Das klingt zwar unwahrscheinlich, ist aber durchaus denkbar. Man denke auch an einen unzufriedenen Mitarbeiter oder gar einen Terroristen, der den Krankenhausbetrieb durch die Fälschung von Messdaten stören und eine Vielzahl von Alarmen auslösen will, auf die reagiert werden muss.
Um dies zu verhindern, verwenden alle drahtlosen Geräte von SmartScan eine AES-128-Verschlüsselung, um Schutz vor Abhören oder Verfälschung von Messinformationen zu gewährleisten.
Größere Reichweite
Die Reichweite eines drahtlosen Geräts in Innenräumen hängt von drei Faktoren ab: 1) der Beschaffenheit der Wände zwischen Sender und Empfänger, 2) der Sendeleistung des Senders und 3) dem Antennentyp. Unsere drahtlosen Sensoren der CQ-Serie bieten die höchste Sendeleistung aller vergleichbaren Geräte. Zudem sind Antennen mit hoher Verstärkung erhältlich, um die Reichweite weiter zu erhöhen.
Unsere Konkurrenten mögen argumentieren, dass die Reichweite keine Rolle spiele, man könne ja einfach Repeater einsetzen. Repeater sind in der Regel nicht besonders teuer. Sie benötigen jedoch eine Stromversorgung. Die Installation einer neuen Steckdose an einem Ort, wo noch keine vorhanden ist, ist sehr kostspielig.
Bewegungsfreiheit
Obwohl Bewegungsfreiheit einer der größten Vorteile drahtloser Sensoren ist, hören wir gelegentlich: „Ich möchte keine drahtlose Technologie, denn als ich meinen Kühlschrank nur wenige Meter von seinem ursprünglichen Standort entfernt habe, war der Sensor nicht mehr erreichbar.“ Dies liegt in der Regel an der physikalischen Umgebung (Metallgegenstände, die zu Signalabschwächung und -reflexionen führen). Die hohe Sendeleistung des CQ-Sensors und die Verwendung der Spread-Spectrum-Technologie beseitigen dieses Problem nahezu vollständig. (Siehe „Mehrwegeausbreitung“ im Abschnitt „Spread Spectrum“ weiter unten.)
Schnellere Aktualisierungsraten und mehr verfügbare Sensortypen.
Alle batteriebetriebenen Funksensoren aller Hersteller (einschließlich SmartScan Technologies) arbeiten normalerweise mit einer sehr langsamen Aktualisierungsrate (typischerweise alle 5 bis 15 Minuten), um die Batterielebensdauer zu verlängern. Unsere netzbetriebene Funkbrücke CQ-05 kann bei Bedarf alle 25 Sekunden Aktualisierungen bereitstellen und verfügt über eine Schnittstelle zu bis zu 8 kostengünstigen SensorBus- Sensoren der CT-Serie. Nachfolgend finden Sie eine Liste einiger der verfügbaren Sensortypen.
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Standardbatterien
Die drahtlosen Sensoren der CQ-Serie verwenden handelsübliche AA-Alkalibatterien, die nahezu überall günstig erhältlich sind. Unsere Wettbewerber verwenden üblicherweise teure Lithiumbatterien, die oft vom Sensorhersteller bezogen werden müssen.
Ein genauerer Blick auf die Spread-Spectrum-Technologie
Ein Funkkanal kann sehr störungsanfällig sein und durch Rauschen, Dämpfung und Interferenzen anderer Funkgeräte beeinträchtigt werden. Selbst in einer störungsfreien Umgebung wird die Funkleistung durch ein Phänomen namens Mehrwegeausbreitung stark beeinträchtigt. Mehrwegeausbreitung tritt auf, wenn zwei oder mehr reflektierte Strahlen des gesendeten Signals mit entgegengesetzten Phasen an der Empfangsantenne eintreffen und das Signal dadurch teilweise oder vollständig auslöschen. Dieses Problem tritt besonders häufig in Innenräumen auf. Im Frequenzbereich lässt sich Mehrwegeausbreitung als frequenzselektive Kerbe beschreiben, deren Position und Intensität sich mit der Zeit verändern, da sich die Reflexionen aufgrund von Bewegungen des Funkgeräts oder von Objekten in Reichweite ändern. Zu jedem Zeitpunkt belegen Mehrwegeausbreitungen typischerweise 1–2 % des Frequenzbandes. Statistisch gesehen besteht bei einem herkömmlichen Funksystem zu jedem Zeitpunkt eine Wahrscheinlichkeit von 1–2 %, dass das Signal durch Mehrwegeausbreitung beeinträchtigt wird.
Die Spreizspektrum-Technologie verringert die Anfälligkeit eines Funksystems gegenüber Mehrwegeausbreitung und Störsendern, indem das gesendete Signal über einen größeren Bereich des Frequenzbandes verteilt wird, als für die reine Informationsübertragung erforderlich wäre. Dadurch kann das Signal rekonstruiert werden, selbst wenn ein Teil davon während der Übertragung verloren geht oder beschädigt wird.
Die beiden Hauptverfahren für Spread Spectrum sind Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) und Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS). Beide lassen sich in der Regel an die jeweilige Anwendung anpassen. Direct Sequence Spread Spectrum entsteht durch Multiplikation des übertragenen Datenstroms mit einem deutlich schnelleren, rauschähnlichen Wiederholungsmuster. Das Verhältnis, um das dieses Modulationsmuster die Bitrate der Basisbanddaten übersteigt, wird als Verarbeitungsgewinn bezeichnet und entspricht der Unterdrückung von Schmalbandstörungen durch Mehrwegeausbreitung und Störsender. Ein Frequency Hopping Spectrum-System entsteht durch die Übertragung des Datensignals wie gewohnt, jedoch durch schnelle Variation der Trägerfrequenz gemäß einem pseudozufälligen Muster über einen breiten Kanalbereich.
Ein Nachteil von Direktsequenzsystemen (DSSS) besteht darin, dass sie aufgrund von Konstruktionsproblemen bei Breitbandsendern und -empfängern in der Regel nur eine minimale Frequenzspreizung nutzen, oft nicht mehr als das von den Regulierungsbehörden geforderte Minimum. Daher ist die Fähigkeit von DSSS-Systemen, Fading und Störungen im Frequenzband zu kompensieren, relativ gering. Im Gegensatz dazu können FHSS-Systeme das gesamte Frequenzband nutzen, wodurch die Wahrscheinlichkeit, dass eine Übertragung durch Fading oder Interferenzen beeinträchtigt wird, statistisch reduziert wird. Das bedeutet, dass die Leistung eines FHSS-Systems mit zunehmendem Rauschen im Frequenzband allmählich abnimmt, während ein DSSS-System eine ungleichmäßige Abdeckung aufweisen oder bis zu einem gewissen Punkt gut funktionieren und dann vollständig ausfallen kann.