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WirelessHART

WirelessHART nutzt als physikalischen Layer Funkmodule nach IEEE 802.15.4 im 2.4GHz ISM Band. In diesem Frequenzband arbeiten auch WLAN, Bluetooth und ZigBee. WirelessHART ist jedoch viel mehr als nur eine Variante von WLAN.

WirelessHART nutzt ein Flat Mesh Network. Hier bilden alle Funkteilnehmer ein Netz, in dem jeder Teilnehmer gleichzeitig als Signalquelle und Repeater dient. Der initiale Sender schickt eine Meldung an seinen nächsten Nachbarn, dieser leitet die Nachricht weiter bis sie die Basisstation und damit den eigentlichen Empfänger erreicht. Dadurch kann das Netzwerk ein großes Areal abdecken. Falls die Nachricht auf einem Teilweg nicht übermittelt werden kann, weil beispielsweise ein Hindernis die Übertragung verhindert oder der Empfänger defekt ist, wird die Nachricht automatisch über eine Alternativroute geleitet. Diese Alternativen werden in der Einrichtungsphase des Netzwerkes konfiguriert. Dadurch ist neben der Abdeckung großer Areale auch eine hohe Übertragungssicherheit gegeben.

Die Kommunikation im drahtlosen Netzwerk wird über das TDMA-Verfahren (Time Division Multiple Access) koordiniert, welches die Funkteilnehmer im 10 ms Takt zeitlich exakt synchronisiert. Dies ergibt ein sehr zuverlässiges, kollisionsfreies Netzwerk und reduziert die Vor- und Nachlaufzeiten in denen ein Teilnehmer aktiv sein muss.   Um Störungen zu minimieren und andere Funkteilnehmer im 2.4 GHz-Band nicht zu stören nutzt WirelessHART ein Verfahren namens FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum). Hier werden alle 15 in IEEE 802.15.4 definierten Frequenzen parallel genutzt. Belegte Kanäle werden in eine Blacklist eingetragen und nicht mehr für die Kommunikation genutzt. Dadurch werden Kollisionen mit anderen drahtlosen Kommunikationssystemen vermieden. 

Die Kombination der genauen zeitlichen Synchronisation im 10 ms Takt mittels TDMA und der Nutzung aller 15 Kanäle des IEEE 802.15.4  durch FHSS ermöglicht 1500 Kommunikationen pro Sekunde.

Dem Sicherheitsbedürfnis der Anlagenbetreiber wird mit einer 128Bit AES Verschlüsselung Rechnung getragen. Das Abhören und Verfälschen der Kommunikation sowie der Nutzdaten ist damit ausgeschlossen.



WirelessHART Mesh Network Topologie