Licht uit voor wireless in 2015

Licht uit voor wireless in 2015

Langzamerhand dringt het in de industriële markt door dat er voor sommige draadloze netwerken iets gaat veranderen per 1 januari aanstaande. Het betreft de inwerkingtreding van de norm ETSI EN 300328 versie 1.8.1. Voluit luidt de titel: Electromagnetic compatibility and Radio spectrum -Matters (ERM); Wideband transmission systems; Data transmission equipment operating in the 2,4 GHz ISM band and using wide band modulation techniques; Harmonized EN covering the essential requirements of article 3.2 of the R&TTE Directive. In zo’n 85 pagina’s worden de regels beschreven waaraan draadloze netwerken op de 2,4 GHz band moeten voldoen om schadelijke interferentie voor andere netwerken te voorkomen. Daarbij gaat het dus (simpel gezegd) over hoeveel vermogen over hoeveel bandbreedte gedurende welke tijd ‘uit’ de antenne komt. Het document staat dan vol met testprocedures die de leveranciers dienen uit te voeren.

In vergelijking met de vorige versie (1.7.1) zijn de testprocedures verscherpt. De consequentie is dat leveranciers hun apparatuur moeten laten hertesten of zelfs moeten laten aanpassen om na 1 januari 2015 nog verkocht te mogen worden binnen de Europese Unie.

Waarom de nieuwe versie? Er is te veel chaos in de 2,4 GHz band. Tot nu toe was het zo dat bepaalde frequentiebanden, zoals de 2.4 GHz, ‘unlicensed’ waren. Met andere woorden, iedereen mag er (binnen de wettelijke kaders) gebruik van maken zonder een licentie te moeten kopen bij de nationale overheid. We zien dat er veel netwerkprotocollen op deze frequentieband werken: uiteraard draadloos Ethernet (WiFi), maar ook Bluetooth, Zigbee, WirelessHART, ISA100 en talloze bedrijfsspecifieke systemen. Allemaal werken ze op (een subset van) de frequenties 2400-2485 MHz. De 2,4 GHz band blijft unlicensed, maar de apparatuur moet wel aan strengere regels voldoen.

In de meeste protocollen is het zo geregeld dat de deelnemers op hetzelfde netwerk elk (afwisselend) een stuk bandbreedte krijgen toegewezen. Zo komt iedereen aan de beurt. Maar als op één locatie verschillende protocollen tegelijk gebruikt worden op dezelfde frequentie, dan loopt het spaak. De protocollen begrijpen elkaar niet; ze zien elkaar als ruis en -storing. Enige vorm van coördinatie is uiteraard onmogelijk. Het zijn immers andere protocollen. Ze zitten in elkaars vaarwater. Dan heeft dus iedereen last, en soms is normaal werken zelfs onmogelijk. Dit wordt alleen nog maar erger, omdat steeds meer apparatuur draadloos wil werken. Ik kwam er onlangs thuis zelf achter. Ik had een bepaald niet goedkope, draadloze (2,4 GHz) koptelefoon gekregen. Maar als ik die aanzet, valt thuis soms de WiFi uit. Dat exemplaar is nu dus weer vervangen door een bekabelde versie.-

Uiteraard doen de protocollen zelf al wel iets, het interferentieprobleem is van alle tijden. Zo doet Bluetooth aan ‘frequency hopping’, waarbij 1600 keer per seconde van frequentie gewisseld wordt. Zijn er op één locatie meerdere Bluetooth netwerken gelijktijdig actief, dan zullen ze elkaar soms 1/1600 seconde dwarszitten, maar even later met kans 79/80 niet meer. Ook WiFi kent een soortgelijk mechanisme: collision avoidance. Maar Bluetooth en WiFi samen is al lastiger. Daarom is in Bluetooth expliciet het snufje ‘Adaptive -Frequency Hopping’ ingebouwd om interferentie met WiFi (en andere netwerken) te voorkomen. Maar dit zijn nog maar twee typen netwerken. Netwerk C moet ook met A en B samenwerken. Maar als C later op de markt komt, hoe weten A en B dan wat ze moeten doen? Laat staan als er nog tientallen andere typen netwerken bijkomen.

Om toch een werkbare situatie te houden, is coördinatie op hoger niveau nodig. En daar wordt de EN 300328 actief: ‘spectrum sharing’. Het issue is overigens niet nieuw. In 2008 rapporteerde de WIB hier al over (rapport S2780-T08). Het idee achter spectrum sharing is dat de frequentieband gezamenlijk gedeeld wordt. Is het druk, dan moet iedereen wat bandbreedte inleveren, zodat alle gebruikers door kunnen blijven werken. Weliswaar met een lagere snelheid, maar het blijft werkbaar. Dat vereist uiteraard een bepaalde manier van samenwerken.

De 300328 maakt hiertoe onderscheid tussen ‘adaptieve’ en ‘niet-adaptieve’ protocollen. Adaptieve protocollen monitoren wat er gebeurt op de frequentieband, bijvoorbeeld met LBT (Listen Before Talk) of DAA (Detect And Avoid) algoritmes. Niet-adaptieve protocollen passen zich op een andere manier aan, bijvoorbeeld een laag zendvermogen of het limiteren van het gebruik van bandbreedte in de tijd. Soms is het nog toegestaan om tijdelijk te wisselen van adaptief naar niet-adaptief en vice versa. Verder wordt nog onderscheid gemaakt tussen ‘breedband’ (WBM) of ‘frequency hopping’ (FHSS) systemen, elk nog met eigen regels. Al met al is het een complex samenspel van mogelijkheden. Systemen op basis van UWB (Ultra Wide Band) of met een zendvermogen van minder dan 10 mW hoeven niet te voldoen aan deze nieuwe regels, maar alle andere wel. Let op dat dit alles alleen geldt binnen Europa.

Per 1 januari aanstaande moeten draadloze netwerken dus voldoen aan de nieuwe regels. Hoewel dit al enkele jaren bekend is, is er tot nu toe weinig over te horen geweest. Nu komt de informatiestroom dan toch langzaam op gang. In de juni-nieuwsbrief die ik van het ISA100 Wireless Compliance Institute (WCI) kreeg, staat uitdrukkelijk vermeld dat het ISA-100 protocol voldoet aan de nieuwe norm. WCI reageerde hierbij op een (citaat) ‘publiciteitscampagne van een ander consortium’ (lees: Gambica), die claimt dat per 1 januari 2015 een ‘draadloos blackout’ gaat optreden, omdat veel draadloze netwerkprotocollen niet meer gebruikt mogen worden. Tenzij men gaat voldoen aan de nieuwe 300328, moet alles uit wat de afgelopen jaren geïnstalleerd is. Dat blijkt in de praktijk allemaal mee te vallen. 
Aan bestaande systemen hoeft niets te gebeuren. Voor producten die na 1 januari 2015 op de markt komen, gelden de nieuwe regels wel.

Ook WirelessHART claimt klaar te zijn voor de nieuwe regels. In Duitsland heeft een werkgroep van leveranciers (www.witeck.org) in 2012 al een onderzoek uitgevoerd, en daarbij kwamen geen problemen met de 300328 naar voren.

Rondkijkend in de markt voor draadloze apparatuur kwam ik nog weinig apparatuur tegen die expliciet claimt nu al te voldoen aan de 300328 v1.8.1, ook al nadert de deadline van 1 januari 2015 snel. Dat is misschien ook wel de reden voor wat ophef; niet iedereen gaat deze datum halen. De meeste verklaringen van conformiteit noemen alleen EN 300328 zonder versienummer, of nog steeds 1.7.1. Ik kwam conformiteit aan 1.8.1 expliciet genoemd al wel tegen bij Phoenix’ ‘Trusted Wireless’ systeem.

Verder zijn er nog leveranciers die niet kunnen (of willen) voldoen aan de nieuwe regels. Zo las ik dat de 50 mW modules van de firma LairdTech niet aangepast konden worden. Ze zijn daarom nu al van de Europese markt gehaald en vervangen door een product met maar 10 mW zendvermogen. Het lagere zendvermogen maakt dat men niet meer onder de nieuwe regels valt, maar het maximaal haalbare bereik is dan mogelijk wel (fors) minder. Opvallend is nog wel dat de 300328 zich enkel uitspreekt over de 2,4 GHz frequentieband. Dit terwijl het gebruik van de 5 GHz frequentieband voor draadloze netwerken al erg gebruikelijk is. Uiteindelijk zullen dezelfde problemen, die zich nu op de 2,4 GHz manifesteren, zich daar binnen enkele jaren ook gaan voordoen.

Advertisment ad adsense adlogger