Lösa problemet med förbipasserande
Olika radiofrekvenser har olika egenskaper. Om du ska skicka styrsignaler över ett trådlöst system måste du ta reda på vilken frekvens som är bäst lämpad för det. I ett hotell ska du till exempel inte använda frekvenser som kräver mer infrastruktur, och signalerna får absolut inte blockeras av till exempel hotellstäderskorna!
När du ska lyssna på en radiostation som finns på andra sidan jordklotet väljer du förmodligen inte att ratta längs VHF-bandet. Du försöker nog inte heller att hitta en station som rapporterar om trafiksituationen i ditt närområde med hjälp av kortvågsradio. Förklaringen är enkel: olika radiofrekvenser har olika egenskaper. VHF (Very High Frequency) når inte särskilt långt rent geografiskt – kortvåg (eller HF, High Frequency) når betydligt längre, främst på grund av sin förmåga att följa jordklotets böjda yta genom att studsa mellan jordytan och jonosfären. Den allmänna regeln är alltså att ju högre frekvens, desto kortare räckvidd.
För lokala säkerhetsbehov behöver man ju inte tänka på hur signalerna studsar från Europa till Australien, men man vill använda radiosignaler. Ett tänkbart alternativ kan vara att ha en sändare som har radiokontakt med alla dörrar i en korridor. Då går det att från centralt håll låsa och låsa upp dörrarna, styra vilka som kan passera samt kontrollera vilka som går in respektive ut, utan att behöva dra kablar till varje dörr. Den största nackdelen med radiokommunikation är att den sker i det fria och kan snappas upp av vem som helst. Säkerheten måste alltså garanteras genom fullgod kryptering.
Välja rätt frekvens
Men vilken frekvens ska man använda? ASSA ABLOY:s Michel Noxfeld, forskningschef för Interconnectivity Platforms, säger att det beror helt och hållet på vilken slags installation det gäller. Det är huvudsakligen två frekvensband som används för närvarande: det oreglerade på 2,45 Gigahertz, som många tillverkare intresserar sig för, samt det reglerade på 868 Megahertz (915 Megahertz i USA) som redan utnyttjas i många säkerhetstillämpningar.
– 868 MHz har stora fördelar, eftersom det enligt reglementet endast tillåts radioutsändning på antingen 0,1 % eller 1 % av tiden. Det innebär att det alltid finns plats för nödsignaler på frekvensen. Därför föredras det frekvensbandet för säkerhetstillämpningar, säger Michel. Frekvensbandet 915 MHz är bara reglerat för högsta överföringsstyrka.
Tillämpningar som utnyttjar 2,45 GHz kan däremot lätt hamna i radiotrafikstockning.
– Vi har hört tillverkare av inbrottslarm säga att de aldrig skulle välja 2,45 GHz, eftersom det kan bli fullt av mikrovågslänkar och videoöverföringar, säger Michel. Dessa kräver mycket utrymme, och skulle kunna orsaka att inbrottslarmet inte kommer fram.
Michel säger att han inte skulle rekommendera 2,45 GHz för ett låssystem, om det på något sätt skulle kopplas till ett inbrottslarm, eftersom man då skulle vara tvungen att följa de lokala föreskrifterna om radiofrekvens. Men han säger också att vissa ASSA ABLOY-bolag utvecklar tillämpningar för det frekvensområdet, och ZigBee är ett av skälen till det.
Fördelar
ZigBee har tagits fram av en sammanslutning av tillverkare som utvecklar profiler för olika användningsområden med den öppna standarden IEEE 802.15.4. Den används för trådlös övervakning och styrning och fungerar tillsammans med det europeiska frekvensbandet på 868 MHz och det amerikanska på 915 MHz, samt med det globala på 2,45 GHz. Tyngdpunkten ligger på användning i frekvensbandet på 2,45 GHz. Man forskar nu kring dess användbarhet inom en rad områden – från trådlösa tangentbord och speltillbehör till patientövervakning och de allra känsligaste säkerhetssystem. ZigBee-tekniken har flera fördelar. Den främsta fördelen har den gemensamt med alla andra öppna system, nämligen att produkter kan utformas så att olika tillämpningar kan samverka, utan de problem och kostnader som följer med egentillverkade system. En annan fördel är storskaligheten – när en standard får stor spridning sjunker priserna på komponenter som till exempel chip.
– En sådan här standard driver i sig på utvecklingen, även om den inte är optimal, tillägger Michel.
Inget är perfekt
Det finns vissa brister i den – den högre frekvensen ger en kortare räckkvidd, vilket innebär att det kanske måste finnas fler routrar i nätverket.
– Om byggnaden är stor finns det kanske ändå tillräckligt med routrar, men till ett säkerhetssystem vill man kanske ha egna routrar för att förhindra att annat passerar genom systemet, säger Michel. Frekvensen kan även dämpas av att människor kommer i vägen, och signalerna blockeras.
Michel ger ett exempel från ett hotell i Las Vegas där dörrlåsen styrs med kort och ett så stort antal som 300 gäster per dag ber om att få byta rum. Varje gång måste en radiosignal skickas till dörrlåset för att ändra koden så att det nya kortet accepteras. Vissa av signalerna kommer inte fram på grund av att någon i det ögonblicket går förbi dörren och blockerar vägen. Enda sättet att kringgå det problemet är att ha många routrar som kan tillhandahålla alternativa vägar för radiosignalen. Michel befarar att man i slutändan får ha flera trådlösa ZigBee-system som alla har egna routrar.
– Det kan bli en enda röra i byggnader där alla de olika privata nätverken har egna routrar. Är det så vi vill ha det? frågar Michel retoriskt.
Så tillkommer problemet med den okontrollerade mängden trafik. Frekvensbandet på 2,45 GHz har dock fördelen framför det på 868 MHz att det liksom det amerikanska på 915 MHz har sexton kanaler istället för bara tre. Det ökar möjligheten till frekvenshopp om en kanal skulle vara blockerad. Det finns dock alltid risk för överbeläggning. Ett av skälen till varför 868/915 MHz började användas för säkerhetstillämpningar är att 433 MHz redan var överbelagt. Michel vill inte låsa sig fast vid en viss lösning.
– ZigBee har visat sig vara ett robust nät med 2,45 GHz. Men det spelar ingen roll vad jag tycker – det viktiga är vad branschen och de som sköter regleringen anser, säger han.
Och de sistnämnda är inte alltid nöjda. Ett ASSA ABLOY-bolag i Norge som tillverkar trådlösa sensorer till fönster ville använda ZigBee på 2,45 GHz eftersom chipsen skulle bli mindre kostsamma, men det godkändes inte.
Problem som måste lösas
Michel hävdar att frekvensen inte är det enda viktiga. Lika viktiga är frågorna kring mjukvara och batteriets livslängd, och system som utnyttjar 868/915 MHz ligger upp till 18 månader före i utvecklingen i dessa avseenden. En stor fördel med ZigBee-standarden är dock att den är så energisnål – ett AA-batteri kan räcka i flera år.
Michel säger att man kan öka verkningsgraden i ett system som använder 2,45 GHz och därför har många routrar genom att använda noderna som routrar. Noder kan dock försättas i viloläge för att minska batteriåtgången, medan routrar ständigt måste vara aktiva och drivas med nätström.
– Batteridrivna routrar är fortfarande en vision, säger han.
ZigBee är en realitet redan idag, men påminner om vad Bluetooth var för fem år sedan. Alla sa att Bluetooth var färdig att tas i bruk, men det dröjde innan standarden fick verklig spridning. Idag används den överallt. Det kan fortfarande dröja innan ZigBee-tillämpningar blir en del av vardagen, men i sinom tid kommer alla problem att lösas. ASSA ABLOY är med och jobbar på det.
* Anger obligatoriskt fält