Mit der richtigen Antenne zum Erfolg

Im Roll-out von Smart-Meter-Gateways müssen innerhalb von drei Jahren gut vier Millionen Haushalte mit passenden Gateways versorgt werden; über den gesamten Rollout sind es bis zu 13 Millionen Haushalte. Bild: Welotec
Wer den Roll-out von Smart-Meter-Gateways durchführen muss, tut gut daran, sich mit der Thematik Antennen auseinanderzusetzen.Denn es müssen nicht nur die passenden Gateways gewählt und beschafft werden. Viel umfassender ist die Planung konkreter Roll-out-Strategien sowie der Aufbau einer geeigneten Kommunikationsstruktur. Wo Power-Line-Kommunikation nicht sinnvoll ist, eignet sich Mobilfunk, gerade in den ersten Phasen des Roll-Outs. Aber in vielen Einbausituationen ist das eine herausfordernde Aufgabe, die spezielle Antennentechnik erfordert.

Im bundesweiten Rollout von Smart-Meter-Gateways (SMGW) müssen bis zu 13 Millionen Haushalte versorgt werden. Energieversorger, die zu spät damit anfangen sich mit Hardware, Netzaufbau, Antennen-Technik, Roll-out-Konzepten und vielem mehr auseinanderzusetzen, werden sicher ins Rotieren kommen. Gerade an Antennentechnik denken jetzt viele noch nicht. Aber Antennen spielen die Schlüsselrolle bei der zuverlässigen Datenübertragung.

Kommunikationsinfrastruktur aufbauen

Ein großer Energieversorger aus Nordrhein-Westfalen beispielsweise befasst sich schon seit einiger Zeit umfassend mit dem kompletten Roll-Out-Szenario. Insbesondere der Aufbau einer passenden Kommunikationsinfrastruktur steht im Fokus. Für Energiekunden, bei denen eine Powerline-Kommunikation nicht wirtschaftlich möglich ist, werden beispielsweise Mobilfunk-Lösungen entwickelt. Dabei spielen die Kosten eine entscheidende Rolle. Gesetzlich vorgegeben ist eine Obergrenze für Kosten, die der Energieversorger an den Endkunden weitergeben darf. Alles darüber hinaus muss er selbst bezahlen. Auf die preiswertesten Komponenten zu setzen, kann gerade auch bei Antennen aber in Hinblick auf die Total Cost of Ownership (TCO) unvernünftig sein. Verursachen Kommunikationskomponenten immer wieder Ausfälle in der Datenübertragung, die einen Wartungseinsatz vor Ort nötig machen, geht das Sparen an der falschen Stelle schnell ins Geld. Für die Datenübertragung per Mobilfunk setzen viele Messtellenbetreiber auf LTE. Wo beim Endanwender neben dem Stromzähler z.B. auch noch Gas- oder Wasserzähler angeschlossen werden, ist der wireless M-Bus zur Datenübertragung zwischen Zähler und SMGW vorgesehen.

Wozu zusätzliche Antennen?

Einbau im Keller und oder in Schaltschränken macht es der Funktechnik nicht ganz leicht. Bild: Welotec
Einbau im Keller und oder in Schaltschränken macht es der Funktechnik nicht ganz leicht.

Oftmals werden Smart-Meter-Gateways mit beiliegender Antenne angeboten. Warum sollte man sich also trotzdem wegen einer zusätzlichen Antenne Gedanken machen? Das hat unter anderem mit der Einbausituation der Smart-Meter-Gateways zu tun. Nicht selten befindet sich die Haustechnik in Kellerräumen, die naturgemäß per Funk schwer zu erreichen sind. Zudem gibt es eine weitere Hürde: Meist werden die Gateways in Schaltschränken montiert. Ein solcher Metall-Kasten ist eine ideale Barriere für Funkwellen. Mit der dem SMGW beiliegenden Antenne kommt man also höchstens dort weiter, wo ideale Kommunikationsbedingungen herrschen. Funktioniert die Datenübertragung bei Installation gerade noch, kann schon ein Baum vor dem Haus, der im Frühling plötzlich Blätter trägt, die Kommunikation unterbrechen und einen teuren Service-Einsatz vor Ort notwendig machen.

Ideal angepasste SMGW-Antennen

Jos Zenner, Geschäftsführer, Welotec GmbH: „Wir haben die Antennen speziell dafür angepasst, dass die Ausbeute im unteren LTE-Frequenzbereich so gut ist, dass eine Kommunikation in Kellerräumen und Schaltschränken möglich wird. Einfache Montage und eine Optik, die die Antennen nicht unbedingt als solche erkennbar macht, waren weitere Entwicklungsschwerpunkte.“ Bild: Welotec
Jos Zenner, Geschäftsführer, Welotec GmbH: „Wir haben die Antennen speziell dafür angepasst, dass die Ausbeute im unteren LTE-Frequenzbereich so gut ist, dass eine Kommunikation in Kellerräumen und Schaltschränken möglich wird. Einfache Montage und eine Optik, die die Antennen nicht unbedingt als solche erkennbar macht, waren weitere Entwicklungsschwerpunkte.“

LTE- und wireless-M-Bus-Antennen gibt es am Markt bereits. Dennoch haben sich die Kommunikationsexperten von Welotec aus dem Münsterland zusammen mit einem großen Energieversorger daran gemacht, spezielle Antennen für diesen Einsatzzweck zu entwickeln. Warum? Jos Zenner, Geschäftsführer der Welotec GmbH erläutert: „LTE nutzt ja ganz unterschiedliche Frequenzen zwischen 700 und 2.600 MHz. Salopp gesagt: Je höher die Frequenz, desto schwerer haben es die Funkwellen, in Kellerräume zu gelangen. LTE mit 2600 MHz wird dort niemals ankommen, es müssen in solchen Anwendungsfällen also niedrige Frequenzen genutzt werden. Ein Schwerpunkt bei der Entwicklung lag daher auf der Performanz der Antennen im niedrigen Frequenzbereich.“

Weil viele Anwender Vorbehalte gegenüber Funklösungen im eigenen Haus haben, sollten die Antennen nicht direkt als solche erkennbar sein. Bild: Welotec
Weil viele Anwender Vorbehalte gegenüber Funklösungen im eigenen Haus haben, sollten die Antennen nicht direkt als solche erkennbar sein.

Darüber hinaus lag ein wesentliches Augenmerk auf der Optik der Antennen, die eben nicht als solche zu erkennen sein sollen. Der Hintergedanke ist dabei, die Akzeptanz beim Endanwender zu erhöhen, da viele keine baulichen Veränderungen an den Schaltkästen möchten oder vor den Funkwellen Angst haben. Schließlich ist auch die Montage der Antennen nicht zu vernachlässigen. Beim flächendeckenden Roll-out kommen auf die Energieversorger extrem große Stückzahlen zu. Eine schnelle Installation von SMGW samt Antenne kann viel Geld sparen. Dazu kommt, dass der Anbau beim Endkunden „minimalinvasiv“ stattfinden sollte, also möglichst ohne zerstörerisches Bohren und Schrauben oder Ähnliches.

Für jede Antenne gibt es verschiedene Montagevarianten: Kleben, per Magnet oder zum Schrauben. Bild: Welotec
Für jede Antenne gibt es verschiedene Montagevarianten: Kleben, per Magnet oder zum Schrauben.

Die Kommunikationsexperten haben daher verschiedene Antennenvarianten entwickelt, die sich flexibel an die Einbauverhältnisse anpassen. Bei der Entwicklung der Antennen profitierten sie von ihrem über die Jahre angesammelten Know-how im Mobilfunk und auch im lizenzfreien 869 MHz-Band. Entwickelt wurden nun reine LTE- und reine wireless M-Bus-Antennen und Antennen, die beides in einem Gehäuse kombinieren. Es gibt zudem Varianten zur Kleb-, Magnet- oder Schraubmontage. Für den Wireless mBus haben die Antennen einen FAKRA-C- bzw. für LTE einen FAKRA-D-Stecker. Der Stecker ist abgestimmt auf Smart Meter Gateways, um 90° gewinkelt und drehbar für die Montage unter der Blende im Zählerschrank.

Im Vergleich zu alternativen Lösungen sind die Kosten für die Anschaffung mancher dieser Antennen zwar etwas höher. Durch die vereinfachte Montage und die zuverlässigere Kommunikation werden diese Zusatzkosten aber schnell wett gemacht. Da sich Antennen und Montagevarianten flexibel kombinieren lassen, vereinfacht sich zudem die Langerhaltung deutlich. Der erwähnte Energiekonzern aus NRW hat zusammen mit Welotec umfangreiche Tests durchgeführt und bereits 2.000 Antennen beim Kunden erfolgreich im Einsatz.

Antennen Starter Kit plus Anwenderschulung

Wer sich ebenfalls rechtzeitig auf den SMGW-Roll-out vorbereiten und auch umfassender mit passender Antennentechnik befassen will, ist mit dem Antennen Starter Kit bestens versorgt. Darin enthalten sind alle Antennenvarianten: Reine GPRS/UMTS/LTE-Antennen ebenso wie eine reine wireless M-Bus Antenne und Antennen für die Kombination beider Kommunikationsmethoden. Unterstützt werden die verschiedenen Montagemöglichkeiten. Verlängerungs- und Adapterkabel sind im Set ebenfalls enthalten.

Darüber hinaus bieten die Kommunikationsexperten auch Einbauschulungen beim Anwender an. Der Schwerpunkt liegt dabei weniger auf der Theorie als vielmehr auf der Praxiserfahrung und behandelt unter anderem verschiedene Szenarien, die bei der Installation angetroffen werden können. Nach circa einem halben Tag sind Monteure fit für die Installation beim Endkunden.

Über Welotec
Seit 1969 bietet Welotec aus Laer im Münsterland Automatisierungsprodukte und IT-Lösungen für die Industrie. Die Münsteraner unterstützen ihre Kunden durch ganzheitliche IoT-Lösungen bei der digitalen Transformation. Zusammen mit ihren Kunden und Partnern schafft Welotec robuste und zuverlässige Netzwerk- und Computing-Lösungen. In den Bereichen Smart Grid, Verkehrstechnik und Maschinenbau bietet das Unternehmen Mobilfunk Lösungen der 4. und 5. Generation, Edge Computing und Routing Lösungen von der Edge in die Cloud. Neben den Standard Welotec Routern, IoT-Gateways, Edge Computern und Antennen bietet das Unternehmen auch Entwicklung und Produktion kundenspezifischer Geräte, Softwarelösungen und Antennen. Persönliche und qualifizierte Beratungs-, Schulungs- und Serviceleistungen bei der Verwirklichung individueller Kunden-Lösungen sind Ziel des Unternehmens, um so deutlich mehr Sicherheit in allen Entscheidungsfragen vor, während und nach einer Projektierung zu schaffen.

Weitere Informationen zum Thema finden Sie unter: https://www.welotec.com

Alle Bilder: Welotec

Nora Crocoll

Studium Technische Redaktion, Praxis in der Elektronik-Industrie. Diplomarbeit in der Softwareentwicklung (XML-basierte Arbeitsumgebung für Redaktionsleitfaden). Seit 2005 als Autorin beim Redaktionsbüro Stutensee.

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