Datenkommunikationsverfahren in einem industriellen Netzwerk sowie Zugangspunkt und Zugangspunkt-Client

Die Kommunikation in Automatisierungsanlagen läuft nach rela- tiv strengen Regeln ab. Informationen innerhalb der Anlage treten in der Regel zyklisch auf, beispielsweise die Über- mittlung von Sensor-, Steuerungs- oder Regelungsdaten. Diese werden in Datenpaketen versendet, teilweise angefordert durch sogenannte Trigger-Pakete. Die Größe der übertragenen Daten- pakete, insbesondere der Trigger-Pakete, ist in der Regel klein, da beispielsweise nur einzelne Messwerte übertragen werden .

Beim auf dem Standard IEEE 802.11 basierenden Industrial Wi- reless LAN, IWLAN wird für die zeitgesteuerte Abfrage von WLAN Zugangspunkt-Clients und dahinter angeschlossenen Gerä- ten ein an das Verfahren Point Coordination Function PCF aus der Norm IEEE 802.11 angelehntes und für die industrielle Anwendung angepasstes Verfahren (iPCF) genutzt. Dieses Ver- fahren ist beispielsweise in der Druckschrift EP 1 867 101 B1 beschrieben. Bei iPCF werden die Clients vom Zugangspunkt / Access Point (AP) nacheinander abgefragt oder gepollt; es darf dabei jeweils nur ein Client antworten, damit das Pa- ket vom Zugangspunkt empfangen werden kann. Würden mehrere Clients gleichzeitig senden, käme es zu Störungen durch den Verlust von gesendeten Paketen. Dies führt auch dazu, dass durch die wiederholte Sendung von verloren gegangenen Paketen die Datenlast auf der Verbindung erhöht ist, was zu weiteren Datenverlusten führen kann.

Die übliche sequentielle Bearbeitung der Datenpakete in der oben beschriebenen Art und Weise kostet viel Zeit, vor allem bei einer hohen Fehlerrate, da in der Regel die Pakete wie- derholt werden müssen. Dies ist insbesondere bei zyklischer Kommunikation von Nachteil, da die über drahtlose Kommunika- tion erreichbaren Datenraten und Latenzzeiten ohnehin schlechter sind als bei drahtgebundenen Kommunikationssyste- men wie z. B. PROFINET:

z. B. Zykluszeit PROFINET 1 ms, IWLAN >= 16 ms.

Eine Darstellung des zugrundeliegenden industriellen Netz- werks ist in der Figur 1 zu finden. Ein drahtloses Netz WN verbindet auf der einen Seite das erste industrielle Netz IN mit zugehörigen ersten Stationen AT01, AT02. Eine Verbindung zu dem drahtlosen Netz WN wird durch den Zugangspunkt WiFi hergestellt. Die Kommunikation erfolgt über Zugangspunkt- Clienten WC1, WC2, WCn zu weiteren Netzen IN1, IN2, INn, wo weitere Stationen angeschlossen sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die oben beschriebene industri- elle Kommunikation in der dargestellten Konfiguration über ein drahtloses Netz zu verbessern.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem Patent- anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß einem der Patentansprü- che 13 und 14.

Das erfindungsgemäße Datenkommunikationsverfahren in einem industriellen Netzwerk mit einer Vielzahl von Stationen, wel- che über Netzwerke verbunden sind und bei dem diese Netzwerke jeweils einen Zugangspunkt-Client zu einem drahtlosen Netz (WN) aufweisen und

bei dem über das drahtlose Netz über einen Zugangspunkt ein weiteres Netzwerk angebunden ist, durch welches weitere Sta- tionen angeschlossen sind,

wobei über den Zugangspunkt regelmäßig durch Abfragenachrich- ten zu den Stationen Informationen beinhaltende Datenpakete über die Zugangspunkt-Client abgefragt werden.

Die Abfrage der Datenpakete über den Zugangspunkt von den Stationen aus den Netzwerken erfolgt zumindest teilweise zeitgleich, indem die von dem drahtlosen Netz angebotene Übertragungsbandbreite in Unterkanäle aufgeteilt wird und die in den einzelnen Datenpaketen enthaltene Information teilweise zeitgleich über die Unterkanäle versendet wird. Der erfindungsgemäße Zugangspunkt-Client zu einem drahtlosen Netz zur Durchführung eines der beanspruchten Datenkommunika- tionsverfahren in einem industriellen Netzwerk mit einer Vielzahl von Stationen, welche über Netzwerke verbunden sind und wobei die Netzwerke jeweils mit einem Zugangspunkt-Client zu dem drahtlosen Netz verbunden sind und

wobei über das drahtlose Netz über einen Zugangspunkt ein weiteres Netzwerk angebunden ist, durch das weitere Stationen angeschlossen sind, wobei über den Zugangspunkt in vorbe- stimmten gleichgroßen Zeitabständen durch Abfragenachrichten zu den Stationen Informationen beinhaltende Datenpakete über die Zugangspunkt-Clienten abgefragt werden, und die Abfrage der Datenpakete über den Zugangspunkt von den Stationen aus den Netzwerken zumindest teilweise zeitgleich ermöglicht ist indem die von dem drahtlosen Netz angebotene Übertragungs- bandbreite in Unterkanäle aufgeteilt ist und die in den ein- zelnen Datenpaketen enthaltene Information teilweise zeit- gleich über die Unterkanäle versendbar ist.

Der erfindungsgemäße Zugangspunkt zu einem drahtlosen Netz zur Durchführung eines Datenkommunikationsverfahren in einem industriellen Netzwerk gemäß den Merkmalen eines der Verfah- rensansprüche mit einer Vielzahl von Stationen, welche über Netzwerke verbunden sind und wobei die Netzwerke jeweils mit einem Zugangspunkt-Client zu dem drahtlosen Netz verbunden sind und wobei über das drahtlose Netz über einen Zugangs- punkt ein weiteres Netzwerk angebunden ist, durch welches weitere Stationen angeschlossen sind, wobei über den Zugangs- punkt in vorbestimmten gleichgroßen Zeitabständen durch Ab- fragenachrichten zu den Stationen Informationen beinhaltende Datenpakete über die Zugangspunkt-Clienten abgefragt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfrage der Datenpakete über den Zugangspunkt von den Stationen aus den Netzwerken zumin- dest teilweise zeitgleich ermöglicht ist indem der von dem drahtlosen Netz angebotene Übertragungsbandbreite in Unterka- näle aufgeteilt ist und die in den einzelnen Datenpaketen enthaltene Information teilweise zeitgleich über die Unterka- näle versendbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird durch die Figuren weiter erläutert.

Dabei zeigen

Figur 1 eine Darstellung eines beispielhaften Netzaufbaus des industriellen Netzes mit einem drahtlosen Netz,

Figur 2 eine beispielhafte Übertragung mittels iPCF Verfahren und IEEE 802.11ax - Downlink,

Figur 3 eine beispielhafte Übertragung mittels iPCF Verfahren und IEEE 802.11ax - Uplink,

Figur 4 eine Uplink Verbindung mit zwei Abfragenachrichten (Trigger Frames) und wiederholten Übertragungen auf unter- schiedlichen Unterkanälen,

Figur 5 eine Uplink Verbindung mit drei Abfragenachrichten und wiederholten Übertragungsversuchen auf unterschiedlichen Unterkanälen, und

Figur 6 ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäß optimierte Übertragungsverfahren im Falle von Störungen im Übertragungs- netz .

In einer beispielhaften Ausführungsform wird die durch das in den Patentansprüchen beschriebene Verfahren der Datenübertra- gung gemäß dem Standard IEEE 802.11ax durchgeführt. Die Da- tenpakete, d _DL , d _DL 1 , ··· d _UL 1, d _UL n kommen von links von Sendern aus dem Industrial Network IN, über den Zugangspunkt WiFi.

Der Pfeil links, TIME, stellt dabei den Zeitverlauf dar, d. h. von oben nach unten wird ein zeitlicher Ablauf des Weges der Datenpakte vom Sender zum Empfänger aufgezeichnet . Sender AT01, AT02 und Empfänger AT11, AT12, ... sind beide der Figur 1 zu entnehmen und nicht explizit in der Figur 2 und 3 darge- stellt. Dabei können über den Zugangspunkt, WiFi, Daten an mehrere Zugangspunkt-Clienten, WC1, WC2,... gleichzeitig über ein drahtloses Netzwerk, WN, gesendet werden (dies wird auch Downlink Multiuser, DL MU, genannt) , in einem DL MU F, wobei die Darstellung nicht bedeutet, dass alle Daten gemeinsam in einem einzigen Datenpaket gesendet werden, sondern jeweils über die Sub-Kanäle, zeitgleich, siehe die Aufspreizung der Darstellung rechts, WiFi channel, SC1, SC2, ... SCn.

In Figur 2 kann man sehen, dass die angesprochenen Zugangs- punkt-Clienten WC1, WC2, ... gleichzeitig auf die Anfragenach- richt TF antworten können (Uplink Multiuser, UL MU) , ohne dass sich die Pakete d _UL 1, d _UL 2, ... gegenseitig stören. Auch hier ist der Übertragungskanal WiFi channel in Unter-Kanäle SC1, SC2,... SCn unterteilt.

Das beschriebene Verhalten basiert auf dem Verfahren OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) , bei dem ein WLAN-Kanal, bestehend aus einer Anzahl von Sub-Trägern oder Sub-Trägersignalen, in mehrere einzeln nutzbare Sub- Kanäle, die jeweils aus einer Teilmenge der Anzahl von Sub- Trägern bestehen, aufgeteilt wird. Dies ist nicht zu verwech- seln mit MU MIMO, bei dem Mehrantennensysteme auf der glei- chen Frequenz arbeiten.

Dadurch lassen sich verschiedene Funktionen realisieren, die die Funktionalität von iPCF verbessern.

In einer möglichen Realisierung können dabei folgende Funkti- onalität von IEEE802.11ax genutzt werden:

Downlink Multiuser - DL MU :

Ein Zugangspunkt WiFi kann Daten an mehrere Zugangspunkt- Clienten WC1, WC2, ... gleichzeitig senden, in dem er für jeden Client nur einen Unterkanal / Sub-Channel nutzt (bis zu 9 Unterkanäle pro 20 MHz Kanal sind technisch möglich) .

Uplink Multiuser - UL MU :

Der Zugangspunkt WiFi sendet eine Abfragenachricht (Trigger Frame, TF) , mit dem sich bis zu 9 Zugangspunkt-Clienten WC1, WC2, ... pro 20 MHz Kanal ansprechen lassen, um Daten von die- sen anzufordern.

Die angesprochenen Zugangspunkt-Clienten WC1, WC2, ... ant- worten unmittelbar nach Erhalt der Abfragenachricht TF auf den ihnen zugewiesenen Unterkanälen ( Sub-Channel ) d _DL 1 , d _DL 2 , d _UL 1, d _UL 2, also Teilen des Funkkanals.

iPCF :

Datenpakete, d _DL 1 , d _DL 2, d _UL 1, d _UL 2, die an einzelne (Automati- sierungs ) -Geräte AT11, AT12, ... hinter den Zugangspunkt- Clienten WC1, WC2, ... adressiert sind, werden wie bei iPCF verarbeitet. Das bedeutet, dass Adressen und Daten für alle Geräte AT11, AT12,... hinter einem bestimmten Zugangspunkt- Clienten WC1, WC2, ... in ein Paket gepackt werden.

Anders als bei iPCF werden die Zugangspunkt-Clienten WC1,

WC2, ... mit diesen Paketen nicht nacheinander angesprochen, sondern alle für die über die Zugangspunkt-Clienten ange- schlossenen Geräte bestimmten Daten werden in ein DL MU- Paket, DL MU-F, gepackt und gesendet. Dadurch lassen sich Da- ten an bis zu 9 Clienten WC1, WC2, ... und die dahinter befind- lichen Geräte gleichzeitig übertragen, siehe Figur 2.

Anschließend (nach dem Versenden des DL MU-Pakets) werden die Zugangspunkt-Clienten WC1, WC2, ... mit einer Abfragenach- richt (Trigger Frame, TF) dazu veranlasst, ihre Daten gleichzeitig mit Uplink Mulitiuser UL MU-Frames an den Zu- gangspunkt zu senden, siehe Figur 3.

Die Figuren 4 und 5 stellen die Verwendung mehrerer Downlink Frames und Abfragenachrichten, TF1, TF2, dar.

Sollen in einem Kommunikationszyklus (z. B. 4 ms) mehr Zu- gangspunkt-Clienten, WC1, WC2, ... angesprochen werden, als sich mit einer Abfragenachricht TF adressieren lassen (wie schon geschrieben, maximal 9 Sub-Kanäle bei einem 20-MHz- Kanal, 18 Sub-Kanäle bei einem 40- MHz-Kanal, usw.) , werden diese über mindestens zwei Abfragenachrichten, TF, nacheinan- der angesprochen.

Die Anzahl der Abfragenachrichten TF,

Dabei ist nWC die Anzahl Clients x und ist die kleinste

ganze Zahl größer oder gleich x/9. Der zeitliche Abstand, t _trig zwischen zwei Abfragenachrich- ten, TF, hängt dann von der maximal zulässigen Länge (Zyk- lusdauer t _trig ) der Nutzdaten ab (siehe Figur 6) . Im darge- stellten Beispiel kann so, wenn man von einer t _trig = 1 ms ausgeht, für die angenommenen 12 Teilnehmer eine minimale Zykluszeit der Applikation, t _app von 2 ms erreicht werden. Um die Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen, können ein oder meh- rere Wiederholungszyklen hinzugefügt werden, was die Zyklus- zeit der Applikation jeweils um 1 ms erhöht.

Antworten ein oder mehrere Zugangspunkt-Clienten WC1, WC2,... nicht auf eine Abfragenachricht TF1, werden er oder sie in einer nachfolgenden Abfragenachricht TF2 erneut angefordert. Dies kann gegebenenfalls mehrmals wiederholt werden, bis alle Clienten geantwortet haben, wie in den Figuren 4 und 5 darge- stellt.

Die Abfragenachricht TF1 enthält 9 Informationen für 9 Zu- griffspunkte, client1, ... client9 und Zuweisungen für 9 Unter- Kanäle sub-ch1, ... sub-ch9. Dabei ist dargestellt, dass die beiden Unter-Kanäle sub-ch1 und sub-ch2 einen Übertragungs- fehler aufweisen, und die Pakete d _UL 1, d _UL 2 nicht wie geplant an den Empfänger zugestellt wurden. Außerdem ist dargestellt, dass es 12 Sender gibt, für die 9 Unter-Kanäle zur Verfügung stehen. Nach dem Ablauf des ersten Zyklus t _trig wird eine zweite Anforderungsnachricht TF2 versendet, die nun sowohl die beiden nicht ausgelieferten Datenpakete von client1 und client2 anfragt als auch die mangels Ausreichender Anzahl an Unter-Kanälen noch nicht ausgelieferten Anfragen für client10 bis client12. Dabei ist es zum einen vorteilhaft, diejenigen Unter-Kanäle auszulassen, bei denen der Fehler aufgetreten ist. Zum anderen wurden zwischen den Anfragen möglichst auch Unter-Kanäle frei gelassen.

Antworten ein oder mehrere Zugangspunkt-Clienten WC1, WC2,... auf keine der Abfragenachrichten, TF1, TF2 innerhalb eines Zyklus, so werden in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung diese Zugangspunkt-Clienten also bereits mit der ersten Abfragenachricht des nachfolgenden Zyklus abgefragt. Die Reihenfolge der Teilnehmeranfragen wird also automa- tisch angepasst, um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgrei- chen Übertragung zu erhöhen.

Sind bei einer nachfolgenden Abfragenachricht TF1, TF2 nicht alle Sub-Channels belegt, lassen sich die nicht-belegten Unterkanäle auch mit den Wiederholungen aus den Abfragenach- richten auffüllen.

Eine erneute Abfrage erfolgt in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung auf einem anderen Unter- Kanal als die erste Abfrage, wie in den Figuren 4 und 5 auch dargestellt. Die Zuweisung eines Unter-Kanals zu einem Zu- gangspunkt-Clienten kann dabei mittels eines adaptiven Lernverfahrens optimiert werden. Im Folgenden wird nochmal eine beispielhafte Ausführungsmöglichkeit beschrieben.

Antwortet ein Zugangspunkt-Client WC1, WC2, ... auf dem ihm zugewiesenen Unter-Kanal nicht oder nur verzögert, wird die- ser Unter-Kanal anschließend, beispielsweise in einer Lis- te, als „gestört" markiert und geführt. In nachfolgenden Anfragenachrichten TF wird dieser Unterkanal dann zunächst nicht verwendet. Nach einer konfigurierbaren Zeit (bei- spielsweise 1 min) wird der Unterkanal wieder zur Verwendung freigegeben, da er ansonsten dauerhaft blockiert wäre und die Anzahl verfügbarer Unterkanäle immer weiter abnehmen würde .

Zeigt ein Unterkanal dauerhaft Übertragungsprobleme, wird er für einen konfigurierbaren zweiten Zeitraum längerfristig nicht verwendet. Eine Wiederverwendung erfolgt erst nach dem unten dargestellten Verfahren.

Um die Verfügbarkeit als gestört gelisteter Sub-Channel zu testen, können Clients gezielt auf diesen Kanälen abgefragt werden, wenn sie auf einem anderen Unterkanal bereits geant- wortet haben. Antworten sie, wird der Sub-Channel aus der Liste „gestört" entfernt und die übertragene Information, weil bereits bekannt oder nur für den Test generiert, verwor- fen . Die Optimierung der Übertragungsdauer kann dabei wie folgt durchgeführt werden.

Beträgt die Anzahl der bei Downlink Multiuser Übertragung, DL MU, adressierten Zugangspunkt-Clienten bzw. der bei Uplink Multiuser Übertragung, UL MU antwortenden Zugangspunkt- Clienten maximal die Hälfte der Anzahl der zur Verfügung ste- henden Sub-Channels (also 4 bei 20 MHz, 9 bei 40 MHz, usw.) , kann für jeden Zugangspunkt-Clienten ein doppelt so breiter Unterkanal genutzt werden. In diesem Unterkanal lassen sich dann doppelt so viele Daten übertragen, so dass sich die zum Senden erforderliche Zeitdauer reduziert. Bei 4 Zugangspunkt- Clienten erhöht sich die Datenrate und reduziert sich die Übertragungsdauer um den Faktor 2, bei 2 Zugangspunkt-Clients erhöht sich die Datenrate und reduziert sich die Übertra- gungsdauer entsprechend um den Faktor 4.

Bei gestörter Übertragung ist es vorteilhaft, wenn eine auto- matische Optimierung des Übertragungsverhaltens durchgeführt werden kann. Dies erfolgt beispielsweise, wenn gesendete Pa- kete u. a. durch temporäre Aussendungen anderer Geräte, derart gestört werden, dass ein korrekter Empfang der Daten nicht möglich ist. Abhängig von der Art der Störung lässt sich das weitere Übertragungsverhalten jedoch so optimieren, dass die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Übertragung erhöht wird. In der Figur 6 ist ein Ablaufdiagramm darge- stellt, welches aufzeigt, wie ein Übertragungsverfahren im Fall einer Störung verbessert werden kann.

Zunächst werden Daten gesendet, 601, und in Folge dessen ge- prüft, ob bei der Übertragung eine Störung, 602, vorliegt. Wenn keine Störung vorliegt, NO, dann ist nichts weiter zu tun, und weitere Daten können übertragen werden.

Wenn jedoch eine Störung bemerkt wird, YES, dann wird zu- nächst die Art der Störung analysiert, 603.

Es werden im Folgenden zwei Arten von Störungen unterschie- den, 604: Kategorie 1: Ein Teil des drahtlosen Netzes ( WLAN-Bandes ) ist gestört, so dass Daten, die auf bestimmten Unterkanä- len gesendet werden, erfolgreich übertragen werden, während Daten auf anderen (gestörten) Unterkanälen nicht erfolgreich übertragen werden, oder

Kategorie 2: Das komplette drahtlose Netz (WLAN-Band) ist gestört, so dass auf keinem Unterkanal mehr Daten übertra- gen werden.

Die Störmuster/Störszenario-Erkennung, 604, kann dabei auto- matisch durchgeführt werden.

Ein Zugriffspunkt ermittelt, welche Art der Störung vorliegt, in dem er

die nach dem Senden eines (Downlink) Datenpakets eintref- fenden bzw. ausbleibenden Empfangsbestätigungen auswertet so- wie

die nach dem Senden einer Abfragenachricht TF eintreffen- den bzw. ausbleibenden (Uplink) Datenpakete der Zugangspunkt- Clienten auswertet.

Bleiben Empfangsbestätigungen oder Uplink Frames auf einem Unterkanal oder einzelnen, insbesondere nebeneinander lie- genden, Unterkanälen aus, wird auf einen

( „ schmalbandigen" ) Störer, der nur einen Teil des drahtlosen (WLAN) -Kanals abdeckt, geschlossen (Kategorie 1, weiter mit 605) . Dies sind somit Störungen, die gelegentlich oder häufig einen oder mehrere Unterkanäle stören. In der Praxis sind dies z. B. Störungen durch Bluetooth-Systeme oder Systeme, die auf IEEE 802.15.4 basieren (z. B. ZigBee) .

Bleiben Empfangsbestätigungen oder Uplink Frames auf allen Sub-Channels aus, wird auf einen breitbandigen Störer ge- schlossen, der den kompletten WLAN-Kanal abdeckt (Kategorie 2, weiter mit 607) . Dies sind somit Breitbandstörungen, die - erfahrungsgemäß meist nur sporadisch - den kompletten WLAN-Kanal stören. In der Praxis sind dies z. B. Störungen durch andere WLAN-Geräte. Die Automatische Optimierung des Übertragungsverhaltens kann nun wie folgt durchgeführt werden:

Treten Störungen der Kategorie 1 (das heisst, auf einzelnen Unter-Kanälen) auf, dann

sendet der Zugangspunkt in den folgenden (Downlink) Da- tenpaketen Daten zu Zugriffspunkt-Clienten nur auf den unge- störten Unterkanälen, 605, und

fordert der Zugriffspunkt in den folgenden Anforde- rungsnachricht TF Daten von Zugr i f f spun kt - Clienten nur auf den ungestörten Unter-Kanälen an.

Werden nun mehr Unter-Kanäle benötig als in einem Datenpa- ket (Downlink oder Uplink) zur Verfügung stehen, 606, NO, wird die Kommunikation auf die erforderliche Anzahl von Fra- mes verteilt.

Treten Störungen der Kategorie 2 (also der komplette Kanal ist betroffen) auf, wird versucht, dennoch mit möglichst kurzen Paketen Daten erfolgreich zu übertragen. Dazu werden in der Kommunikation vom Zugriffspunkt zu den Zugriffspunkt- Clienten (Downlink Frames) sowie von den Zugriffspunkt- Clienten zum Zugriffspunkt (Uplink Frames) die Daten an ei- nen Zugriffspunkt-Clienten oder von einem Zugriffspunkt- Clienten auf mehrere Unter-Kanäle verteilt, 607. Durch die dadurch vervielfachte Übertragungsbandbreite verkürzt sich das gesendete Datenpaket, sodass die Wahrscheinlichkeit für eine Störung sinkt und für eine erfolgreiche Übertragung er- höht .

Werden nun mehr Unter-Kanäle benötigt als in einem Downlink Frame oder Uplink Frame zur Verfügung stehen, wird die Kommu- nikation auf die erforderliche Anzahl von Frames verteilt, 608, NO.

Limitierung der übertragbaren Daten

Werden Daten auf einem Unter-Kanal übertragen, ist die Band- breite im Vergleich zum kompletten Funkkanal reduziert, und zwar im Verhältnis der Anzahl der Sub-Träger zueinander (z.

B. 26 zu 242, siehe Beschreibung zu OFDMA) . Im annähernd gleichen Verhältnis ist auch die nutzbare Datenrate redu- ziert, so dass sich die Dauer der Übertragung einer bestimm- ten Menge an Daten entsprechend verlängert. Eine längere Dau- er der Übertragung vergrößert wiederum die Zyklusdauer bei zyklischer Übertragung und erhöht die Gefahr von Übertra- gungsfehlern durch Störungen.

Während eines Zyklus t _cyc werden beispielsweise Daten vom Zugangspunkt zu den Zugangspunkt- Clienten übertragen

(Downlink Multiuser Paket DL MU F, t _DLF ) , ein Anforderungs- nachricht TF an die Zugangspunkt-Clienten gesendet (TF-Paket, t _TF ) , Daten von den Zugangspunkt-Clienten an den Zugangspunkt gesendet (Uplink Mulitiuser UL MU-Paket, t _ULF ) sowie der Emp- fang der Daten durch den Zugangspunkt mit einer Sammelbestä- tigung (Block Acknowledgement BA, t _BA ) bestätigt. Um im Fall von Übertragungsfehlern Wiederholungen zu ermöglichen, ist ggf. die mehrfache Zeit n _TRA einzuplanen (z. B. die vier- fache Zeit für eine initiale Übertragung und maximal drei Wiederholungen) .

Die Menge der zu übertragenden Daten beeinflusst die Über- tragungsdauer der Pakete (Downlink Multiuser Paket DL MU F und Uplink Multiuser Paket DL MU F) während die Übertragungs- dauer der Anfragenachricht TF und der Bestätigungsnachricht BA davon nicht beeinflusst wird.

Die Länge eines Zyklus lässt sich wie folgt ermitteln:

t _cyc = n _TRA * ( t _DLF + t _TF + t _ULF + t _BA )

Weiterhin gilt:

t _DLF = t _DL-fix + t _{DL-us e rdata} t _ULF = t _UL-fix + t _UL-userdata t _DL-userdata d _DL-userdata / d r _userdata , mit d _DL-userdata als Menge der DL-Daten und dr _userdata als Datenra- te t _{UL -u s e rdat a} = d _{UL -u s e rdat a} / dr _{u s e rdat a} , mit d _UL-userdata als Menge der UL-Daten und dr _{u s e rdat a} als Datenra- te .

Durch ein Begrenzen der zu übertragenden Daten d _{DL -u s e rdat a} und d _UL-userdata lässt sich die Zeitdauer des Zyklus steuern.

Zur Vereinfachung des Verfahrens kann man anstelle einer va- riablen Datenmenge, aus der ein Grenzwert gewählt werden kann, einige fixe Werte vorsehen, wie z. B. 64 Byte, 128 Byte oder 256 Byte. Diese Beschränkung der Datenmenge ist insbe- sondere im Kontext der Automatisierung sinnvoll, wo bei- spielsweise Sensoren sehr häufig nur wenige Bytes pro Zyklus übertragen .

Auch die nächste Generation Mobilfunk, 5G arbeitet mit OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) und Sub- Channels. Die oben beschriebenen Verfahren lassen sich somit auch bei 5G anwenden.

Zusammenfassend kann man sagen, dass das beschriebene Verfah- ren eine optimale Abbildung der zyklischen Automatisierungs- kommunikation, z. B. PROFINET (Process Field Network), auf IEEE802.11ax bietet.

Es weist einen verbesserten Durchsatz für zyklischen Verkehr über Funkstrecken auf.

Die über PROFINET übertragenen Pakete von der Steuerung an die Geräte können parallel und nicht wie bisher sequentiell über die Funkschnittstelle übertragen werden. Dies ist deut- lich schneller. Das gleiche gilt für die Gegenrichtung.

Die Zykluszeiten für PROFINET über WLAN werden vorteilhafter- weise deutlich reduziert durch den verbesserten Durchsatz und die Limitierung der übertragenen Daten, sowohl für die Anforderungsnachricht als auch für die Applikation.

Die drahtlose Verbindung weist weiterhin eine höhere Robust- heit auf. o Der verbesserte Durchsatz (siehe 2)) führt zu kürzerer Übertragungsdauer der

Pakete, wodurch die Kollisionswahrscheinlichkeit sinkt.

Die Verteilung der Daten auf den Funkkanal wird in einer der beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungsformen automatisch dem vorher automatisch erkannten Störmuster/Störszenario an- gepasst .