Ob in der Logistik, im Produktionsumfeld oder bei der Instandhaltung. Im Zeitalter von Industrie 4.0 wird die drahtlose Vernetzung von Geräten in der industriellen Fertigung für immer mehr Anwender interessant: Nicht nur, weil das Verlegen von Kabeln in schwer zugänglichen Bereichen mitunter aufwendig oder gar unmöglich ist und Steckverbindungen drahtgebundener Feldbus- oder Ethernetsysteme verschleißanfällig sind. Auch der Mobilitätsgewinn und Kosteneinsparungen durch mehr Flexibilität bei der Datenübertragung zwischen Maschinen, Wartung oder der Umstellung auf neue Produktionsprozesse sind klare Anreize, ortsfeste Kabelverbindungen wo möglich zu ersetzen. Folgerichtig sind aus dem Consumerbereich bewährte funkbasierte Systeme, allem voran Wireless LAN, auch in Industrie 4.0-Infrastrukturen schon heute eine feste Größe.
WLAN wird aber nicht in allen Fällen den hohen Anforderungen der Automatisierungstechnik an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit gerecht. So verschlechtern sich sowohl Datenrate als auch Kommunikationszykluszeiten mit zunehmender Anzahl von Nutzern und steigendem Datenübertragungsvolumen, da für alle Inhalte nur eine begrenzte Bandbreite zur Verfügung steht. Besonders auf dem Gebiet der Steuer- und Sensor/Aktorebene, wo der Kommunikationsbedarf zwischen den intelligenten Automatisierungssystemen immer zeitkritischer wird und in vielen Fällen eine Taktsynchronität des eingesetzten Kommunikationssystems mit Datenübertragungszykluszeiten von unter einer Millisekunde erforderlich ist, kommt die WLAN-Technik schnell an ihre Grenzen. Hinzu kommt, dass andere drahtlose Verfahren wie zum Beispiel Bluetooth-Anwendungen kritische Störungen verursachen können, weil sie teilweise in den gleichen Frequenzbereichen funken und so Mehrfachbelegungen der Kanäle und überlappende Frequenznutzungen verursachen.
Mit der optischen Datenübertragung des Fraunhofer IPMS mit Namen Li-Fi-GigaDock treten diese Probleme nicht auf. »Unser GigaDock nutzt das weltweit frei von Regulierungen verfügbare Spektrum des Lichts, so dass keine Störungen von funkbasierten Systemen ausgehen.«, erläutert Projektleiter Dr. Alexander Noack. »Die möglichen Bandbreiten von bis zu 12,5 Gigabit pro Sekunde sind zehn Mal schneller als bei verfügbaren WLAN-Funklösungen. Trotzdem konnten wir auf Distanzen bis 50 mm sehr gute Echtzeiteigenschaften erreichen und Latenzzeiten von weniger als einer Millisekunde nachweisen. Mit anderen Worten: unsere Technologie bietet eine Datenempfangsgarantie zum gewünschten Zeitpunkt.« Für größere Distanzen bietet das Institut den so genannten »Li-Fi-Hotspot« an. Dieser kann auf einer Fläche von ca. fünf mal fünf Metern gleichzeitig mit mehreren Nutzern bei Datenraten bis 100 Megabit pro Sekunde austauschen.
Die treiberlosen Sende-/Empfangsmodule des Fraunhofer IPMS vereinen einen optischen Transceiver und einen Protokoll-Controller mit einer Gigabit-Ethernet-Schnittstelle und lassen sich so leicht mit industrieüblichen Systemen kombinieren. Um den Nutzen der Li-Fi-Technologie des Fraunhofer IPMS für unterschiedlichste Anwendungsfelder zu erproben, bietet das Dresdner Forschungsinstitut seinen Kunden Customer Evaluation Kits an.
Auf der Electronica, der Weltleitmesse für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Elektronik, vom 8. - 11. November 2016 in München (Fraunhofer-Gemeinschaftsstand 113 in Halle 4), und der Fachmesse für Elektrische Automatisierung – Systeme und Komponenten SPS IPC Drives, vom 22. - 24. November 2016 in Stuttgart (Stand 500 in Halle 2), stellt das Institut seine Li-Fi-Kommunikationstechnolgie vor. Teilnehmer des parallel zur Electronica stattfindenden Wireless Congress sind darüber hinaus eingeladen, am 9. November 2016 bei der Session 2 »Technology« ab 10:30 Uhr dabei zu sein. Dr. Alexander Noack erläutert in seinem Vortrag »Li-Fi Communication for Industrial Real-time Datalinks« die Vorzüge der Li-Fi-Technologie im industriellen Umfeld.
Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme