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Wenn Maschinen in Lichtgeschwindigkeit kommunizieren

15.09.2015

Bei Industrie 4.0 fallen in der Regel riesige Datenmengen an. Denn Sensoren, Maschinen, Steuer- und Regeleinheiten kommunizieren miteinander und tauschen dabei die enormen Datenmengen aus. Bisher wird der Datentransfer fast ausschließlich über Kabel realisiert, weil funkbasierte Datenübertragung über WLAN zu langsam, zu störungsanfällig und nicht sicher vor unberechtigten Zugriffen ist. Eine Lösung haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden gefunden. Sie setzen auf die Datenübertragung via Infrarotlicht und haben jetzt ein neues Modul vorgestellt.

Bei Infrarotlicht sind Übertragungsraten von bis zu 12,5 Gigabit pro Sekunde auf kurzen Distanzen und bis zu einem Gigabit pro Sekunde bei Entfernungen von bis zu 30 Metern sind bereits möglich. Die Vorteile von drahtlosen Systemen liegen insbesondere bei beweglichen oder bewegten Anlagenteilen in der höheren Zuverlässigkeit und Sicherheit im Gegensatz zu verschleißanfälligen und teuren Spezialkabeln. Mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul entfallen auch teure Umrüst- und Wartungsarbeiten. Dadurch lassen sich auch deutliche Kosteneinsparungen in der Montage und Instandhaltung erzielen.

Das neue Kommunikationsmodul lässt sich per Plug-and-Play einfach in bestehende Steuerungssysteme und Maschineninfrastrukturen integrieren. Der auf Li-Fi Technologie basierende Transceiver ersetzt dort die verschleißanfälligen Hochfrequenz-Steckverbinder und ermöglicht damit eine bessere Board-to-Board Kommunikation. Hochfrequente Signale können so schneller und zuverlässiger zwischen zwei Leiterplatten übertragen werden. Die derzeit kleinstmögliche Bauform des Transceivermoduls ist nur zwei mal zwei mal zwei Millimeter groß. Das Modul eignet sich den Wissenschaftlern zufolge vor allem für Industrieanwendungen, bei denen große Datenmengen sehr schnell übertragen werden müssen, die HF-Steckverbindungen den mechanischen Anforderungen oder der Zuverlässigkeit aber nicht mehr genügen.

Der Transceiver steht Kabel- oder Steckverbindungen in nichts nach und ist zudem bis zu zehnmal schneller als bislang verfügbare Funklösungen. Weitere Vorteile sind die vernachlässigbaren Bitfehlerraten (<10-11), der niedrige Energiebedarf und geringe Kosten. Nicht zuletzt ist die Infrarot-Datenübertragung sehr sicher. Denn anders als Funkwellen senden die Lichtwellen nur in einem begrenzten Lichtkegelbereich. Daher reicht bereits ein lichtundurchlässiger Sichtschutz aus, um die Daten vor Spionen abzuschirmen.

Mehr Fachinformationen zu den aktuellen Herausforderungen und Trends im Bereich Industrie 4.0 erfahren Sie auf dem Industrie 4.0 & Industrial Internet Summit am 20. und 21. Oktober 2015 in München.


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