Messung der Signalstärke von Mobilfunknetzen für die Vernetzung von IoT-Geräten

Wenn die meisten Menschen über das Mobilfunksystem nachdenken, denken sie an Smartphones und daran, wie sie uns helfen, in Kontakt zu bleiben und Informationen abzurufen. Als Ingenieure, die ein Netz von Geräten für das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) aufbauen wollen, sehen wir eine ganz andere Seite. Wir sehen Signalausfälle, Verzögerungen bei missionskritischen Informationen und viele mögliche Störquellen. Das ist nicht gut, wenn man bedenkt, dass IoT-Netzwerke nicht nur Lichtschalter und Smart-Home-Geräte verbinden, sondern auch kritische Systeme, die von Regierungen, Gemeinden und der Industrie genutzt werden. Ein kleiner Analysator, der während des Einsatzes verwendet wird, kann jedoch einen großen Beitrag zur Vermeidung von Zwischenfällen aufgrund verloren gegangener Signale leisten.

Abbildung 1: Der SNYPER LTEM Graphyte kann die Signalstärke von klassischen 2G/3G- und LTE-Netzwerkbasisstationen sowie von Signalen in Cat-M- und LTE-Cat-NB-IoT-Bändern messen. (Bildquelle: Siretta)

Sicherlich gibt es viele Technologien, einschließlich Wi-Fi und Bluetooth, die zur Verbindung von IoT-Geräten mit dem Internet genutzt werden können, aber es gibt vier zwingende Gründe, das Mobilfunknetz zu nutzen, darunter

1. Kosten: Die Mobilfunkanbieter haben massiv in ihre Netze investiert, und der Wettbewerb unter den Anbietern hat den Mobilfunkdienst sehr kosteneffizient gemacht.
2. Verfügbarkeit: Mobilfunk deckt jetzt mehr als 90 Prozent der Weltbevölkerung ab, und die US-Fluggesellschaften beanspruchen über 99% LTE-Abdeckung.
3. Reichweite: Mobilfunknetze bieten eine größere Reichweite als viele andere IoT-Technologien, wie z.B. Wi-Fi und Bluetooth.
4. Lizenzierte Bänder: Der Betrieb in lizenzierten Frequenzbändern trägt zur Minimierung von Interferenzen bei.

Um sicherzustellen, dass das Mobilfunknetz robust ist und die Signale dort, wo Sie ein IoT-System installieren wollen, stark sind, müssen Sie die Stärke der Mobilfunksignale messen. Die Signalanalysatoren der Produktreihe SNYPER von Siretta nimmt diesen Messungen die Rätselhaftigkeit. Mit diesen Handgeräten können Sie schnell die Signalstärken von 2G/GSM-, 3G/UMTS- und 4G/LTE- und jetzt auch Cat-M- und Schmalband-IoT-Signalen (NB IoT) der Netzwerk-Basisstationen finden und messen. Mit diesen Informationen können Sie entscheiden, welche Netzbetreiber Ihre Anforderungen am besten erfüllen und wo Sie Antennen für maximale Leistung aufstellen.

Für IoT-Verbindungen über klassische Mobilfunknetze deckt der SNYPER-LTE Graphyte die 4G/LTE- und 3G/UMTS-Bänder ab. Bei IoT-spezifischen Bändern deckt der SNYPER-LTEM Graphyte 4G/LTE Cat M, LTE Cat NB IoT und 2G/GSM ab (Abbildung 1).

IoT sorgt für Bewegung im Verkehr

Ein Beispiel dafür, wie Sie das Mobilfunknetz zur Steuerung eines Geräts aus der realen Welt nutzen können, ist das unten gezeigte Verkehrskontrollsystem. Ein Mobilfunkmodem, das mit der Kontrollbox der Ampel verbunden ist, um mit einem Server zu kommunizieren, der für die Verwaltung der Verkehrssteuerung programmiert ist. Über diese Verbindung kann der Server das Timing der Ampel abhängig von der Tageszeit einstellen und so den Verkehrsfluss verbessern.

Die Ampel kann auch mit dem Server kommunizieren. Wenn die Ampel beispielsweise über Funktionen zur Verkehrsüberwachung verfügte, könnte sie Verkehrsinformationen in Echtzeit über das Netzwerk zurück an den Server streamen. Dies würde es dem System ermöglichen, zeitliche Anpassungen an dieser Ampel und den angrenzenden Ampeln vorzunehmen, damit der Verkehr reibungsloser fließen kann. Sie würde es der Ampel auch ermöglichen, vom System erkannte Probleme zu melden, so dass die Reparaturmannschaften schneller zur Baustelle gelangen könnten, um das Problem zu lösen und den Verkehr flüssig zu halten (Abbildung 2).

Abbildung 2: Um Geräte und Systeme zuverlässig über ein Mobilfunknetz mit dem Internet zu verbinden, müssen Sie sicherstellen, dass die Signale stark sind. (Bildquelle: Siretta)

Signalstärke ist entscheidend

Das Mobilfunknetz ist zwar fast allgegenwärtig, aber es ist nicht unproblematisch: verlorene Verbindungen zeigen uns das jeden Tag. Und dann gehen Sie ein paar Schritte und Sie erhalten wieder ein anständiges Signal. Unsere Ampel kann das leider nicht tun. Wenn Sie also ein solches System installieren, müssen Sie sicherstellen, dass es eine ausreichende Signalstärke erhält, damit es zuverlässig kommunizieren kann. Intermittierende Signale und niedrige Signalpegel führen zu schlechter Systemleistung, langsamen Reaktionszeiten und Zuverlässigkeitsproblemen. Einige Mobilfunkmodems können die Signalstärke anzeigen, aber nur über die für sie verfügbare Verbindung berichten. Das sind wirklich nicht genug Informationen, um zu entscheiden, welchen Dienstanbieter man verwenden oder wo man eine Antenne aufstellen sollte.

Der Funksignalstärkenanalysator SNYPER von Siretta kann dies für Sie übernehmen. Diese Handmessgeräte sind netzunabhängig, d.h. Sie können die Signalstärke aller verfügbaren Netze an einem bestimmten Standort messen und analysieren, und der SNYPER kann dies tun, ohne das für jedes Netz eine SIM-Karte gekauft werden müsste. Abbildung 3 zeigt, wie Sie einen SNYPER zur Durchführung einer Standorterhebung für den Mobilfunk verwenden können.

Abbildung 3: Der Snyper von Siretta kann Signalstärken von verschiedenen Basisstationen messen und Ihnen helfen, schnell zu entscheiden, welches Netz für Ihre Anwendung am besten geeignet ist. (Bildquelle: Digi-Key Electronics)

Der SNYPER kann die Signalstärke aller Basisstationen in dem Gebiet messen und eine Zusammenfassung, einschließlich ihrer relativen Signalstärken und der Anzahl der verfügbaren Zellen, liefern. Anhand dieser Informationen können Sie sehr schnell eine Entscheidung darüber treffen, welches Netzwerk für Ihre Anwendung in dem Gebiet am besten geeignet ist und welche Möglichkeiten Sie in Bezug auf sekundäre Backup-Netzwerke haben.

Einige Modelle bieten einen USB-Massenspeicher, mit dem Sie bis zu 50 vollständige Netzwerkerhebungen direkt auf dem Gerät speichern können. Dieses Feature ist ein unschätzbares Werkzeug für Wartungsingenieure und Systeminstallateure, das die Produktivität erheblich steigert, indem es ihnen ermöglicht, den ganzen Tag im Feld zu bleiben, von Standort zu Standort zu gehen und mehrere Erhebungen durchzuführen.

Der SNYPER von Siretta kann Ihnen auch bei der Positionierung von Antennen für maximale Signalstärke helfen. Dies kann bedeuten, dass die Antenne weiter vom Mobilfunkmodem entfernt oder durch Montage an einer Wand oder einem Mast weiter oben positioniert werden muss.

In einigen Fällen ist es vielleicht besser eine Richtantenne, wie z.B. eine Yagi, zu verwenden, um die Signalstärke zu verbessern. Um eine Yagi zu verwenden, müssen Sie natürlich wissen, wie Sie sie ausrichten müssen. Wenn Sie einen SNYPER mit einer Richtantenne verwenden, können Sie nicht nur die Signalstärke messen, sondern auch die Position der Netzwerk-Basisstationen im Gebiet lokalisieren. Mit diesen Informationen können Sie die Yagi korrekt ausrichten.

Fazit

Für viele Ingenieure, die vielleicht keine HF-Experten sind, ist die Messung der Signalstärke so etwas wie eine schwarze Kunst. Der SNYPER von Siretta entmystifiziert den Prozess und ermöglicht es Ihnen, schnell und präzise die 2G-, 3G- und 4G-Signalstärke zu messen, das richtige Mobilfunknetz für Ihre Anwendung auszuwählen und die Antennen richtig zu positionieren. Das Endergebnis ist eine zuverlässige IoT-Installation, für die Autofahrer sehr dankbar sein werden.