Erfahrungen beim Test von Funklösungen für die Automation

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1 Erfahrungen beim Test von Funklösungen für die Automation Kenngrößen und Einflussgrößen für standardisierte Funktests Dipl. Ing. (FH) Marko Krätzig Dr.-Ing. Lutz Rauchhaupt Institut f. Automation und Kommunikation e.v. Magdeburg Steinfeldstr Barleben Tel Fax: marko.kraetzig@ifak.eu 1

2 Übersicht 1. Ziele von Tests 2. Systematische Analyse von Tests 3. Ableitung einer Methodik 4. Nutzung von Kenn- und Einflussgrößen an einem Beispiel 5. Zusammenfassung 2

3 Ziele von Tests r Eignen sich Funklösungen für die industrielle Automation? r Welche Funklösung eignet sich für eine bestimmte Anwendung? r Wie beeinflussen Umgebungsbedingungen die Funkübertragung? r Wie beeinflussen andere Frequenznutzer die Funkübertragung? r... 3

4 Übersicht 1. Ziele von Tests 2. Systematische Analyse von Tests 3. Ableitung einer Methodik 4. Nutzung von Kenn- und Einflussgrößen an einem Beispiel 5. Zusammenfassung 4

5 Projekt RFieldbus Einflussgröße: Werkhalle der Universität Magdeburg 5

6 Bestimmung des RMS Delay Spreads im Projekt RFieldbus Relevante Kenngrößen? 6

7 Bestimmung der Paketverlustrate in Abhängigkeit von der Position (RFieldbus) 4m 5m 5m ,5m 4,5m 4m 3m RC A B H 101 C 102 I D A E A F G 127 L K J Relevante Umgebungsbezogene Einflüsse? , 109, 110 3m 7,5m 7,5m A -L : Maschinen und Einbauten : Positionen des Senders 7

8 Test unterschiedlicher Funklösungen für die Datenübertragung im Abwasserkanal (RTunneling) Relevante System- und Gerätebezogene Einflüsse? 8

9 Übersicht 1. Ziele von Tests 2. Systematische Analyse von Tests 3. Ableitung einer Methodik 4. Nutzung von Kenn- und Einflussgrößen an einem Beispiel 5. Zusammenfassung 9

10 Wie testet man systematisch und vergleichbar? r Welche Kenngrößen sind zur Bewertung geeignet? r Welche Einflussgrößen sind zu beachten? r Welche Einflussgrößenwerte sind für welche Tests relevant? r Welche Testvorbereitung ist erforderlich? r Wie läuft ein Test ab? r Wie erfolgt die Testnachbereitung? 10

11 Betrachtungsraum für die Kenngrößenermittlung Test Test Application Application Influencing Parameters Distributed Test Application Communication Interface Distributed Test Application DUT Characteristic Values DUT Radio Transmission Media Radio Transmission Media Interferer 11

12 Beispiele für Kenngrößen r Übertragungszeit Wert der mit 95%-iger Wahrscheinlichkeit erreicht wird Spannweite (Maximalwert, Minimalwert) r Aktualisierungszeit Wert der mit 95%-iger Wahrscheinlichkeit erreicht wird Spannweite (Maximalwert, Minimalwert) r Paketverlustrate 12

13 Übersicht 1. Ziele von Tests 2. Systematische Analyse von Tests 3. Ableitung einer Methodik 4. Nutzung von Kenn- und Einflussgrößen an einem Beispiel 5. Zusammenfassung 13

14 Untersuchung des Parallelbetriebs von industriellen Funklösungen im 2,4 GHz ISM-Band r Untersuchung des Zeit- und Fehlverhaltens industrieller Funklösungen r Berücksichtigung industrieller Einflüsse r Berücksichtigung anderer Funklösungen im 2,4 GHz ISM-Band 14

15 Testarchitektur und Testanwendung Test Application Influencing Parameters Distributed Test Application Communication Interface Ethernet Distributed Test Application DUT Producer WLAN_P Characteristic Values DUT Consumer WLAN_C Radio Transmission Media Radio Transmission Media Disturber Interferer Bluetooth 15

16 Einflussgrößen: Einsatzbereich r Werkhalle in der Experimentellen Fabrik Test-Producer 11,2 m NLOS Test-Consumer 16

17 Einflussgrößen: Positionen des Test-Producers Messkreisposition 2 10 cm Messkreisposition 1 Mittelposition 10 cm Messkreisposition 3 Messkreisposition 4 17

18 Einflussgrößen: Positionierung der Störsysteme Laser-Fräsmaschine Störsysteme Bluetooth, nanonet, WISA, WLAN, ZigBee Test-Producer 1 m 3 m 10 m Test-Consumer 18

19 Einflussgrößen: Einsatzbereich Absorberhalle Test-Producer Test-Consumer 11,2 m LOS 19

20 Einflussgrößen: Antennenposition Test-Consumer 20

21 Zusammenfassung r r r r r r r Neue Funktechnologien und neue Einsatzbereiche erfordern in den nächsten Jahren immer wieder Tests des Zeit- und Fehlerverhaltens von Funklösungen! Die Aussagefähigkeit von Testergebnissen verlangt ein einheitliches Verständnis von Kenngrößen und Einflussgrößen. Kunden erwarten vergleichbare und reproduzierbare Testergebnisse. Vorgehen entsprechend des INNOWATT-Projektes Funk-Transfer-Testers (FTT) hat sich bewährt. Tests können entweder in einer Zielumgebung oder unter Referenzbedingungen (Normhalle) durchgeführt werden. Es sind Referenztestfälle zu entwickeln, die sich als Werte-Tupel relevanter Einflussgrößen darstellen und auf spezifische Kenngrößenwerte bzw. deren beschreibende Statistik abgestimmt sind. Eine effektive Testdurchführung erfordert eine Automatisierung von Testvorbereitung, Testdurchführung und Testauswertung. Mit FTT werden die Grundlagen dafür geschaffen. 21

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