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fraunhofer0417SPS IPC Drives Halle 7A, Stand 246

Forschungsbericht

Die Nutzung von Licht zum Austausch großer Datenmengen, sprich die Li-Fi-Technologie, könnte den im industriellen Umfeld zunehmend eingesetzten WLAN-Netzen schon bald Konkurrenz machen. Davon sind Entwickler am Fraunhofer IPMS in Dresden überzeugt.



Denn die am IPMS weiterentwickelte optische Übertragungstechnik erlaubt nicht nur die gleichzeitige Nutzung eines Accesspoints durch verschiedene Nutzer, sondern auch die Kommunikation eines Nutzers mit mehreren Accesspoints. Li-Fi ist so nicht mehr auf ortsfeste Anwendungen beschränkt.

Im Zeitalter von Industrie 4.0 setzen immer mehr Anwender auf eine drahtlose Datenübertragung zwischen Geräten, die in der Logistik, der industriellen Fertigung oder Wartung von Maschinen eingesetzt werden. Doch die aus dem ConsumerBereich bewährten Funklösungen (WLAN) kommen in hochautomatisierten Produktionsumgebungen schnell an ihre Grenzen. WLAN-Netze sind störanfällig, weil andere drahtlose Verfahren wie zum Beispiel Bluetooth-Anwendungen teilweise in den gleichen Frequenzbereichen funken und so Mehrfachbelegungen der Kanäle und überlappende Frequenznutzungen verursachen. Sie sind langsam, weil sich sowohl die Datenrate als auch die Kommunikationszykluszeiten mit zunehmender Anzahl von Nutzern und steigendem Datenvolumen verschlechtern. Und sie sind anfällig für Missbrauch, weil selbst verschlüsselte Netzwerke für Kenner verhältnismäßig einfach zu knacken sind.

Störungen von funkbasierten Systemen ausgeschlossen

Die optische Datenübertragung (Light Fidelity oder Li-Fi) schneidet lt. Dr. Alexander Noack, Projektleiter am Fraunhofer IPMS in jeder Hinsicht weitaus besser ab: Das Sende-Empfangssystem mit Namen »Li-Fi-Hotspot« nutzt das weltweit frei von Regulierungen verfügbare Spektrum des Lichts, so dass keine Störungen von funkbasierten Systemen ausgehen. Die möglichen Netto-Datenraten von bis zu einem Gigabit pro Sekunde sind deutlich schneller als bei verfügbaren WLAN-Funklösungen. Und schon bei geschlossenen Räumen bietet jedes Li-Fi-Netzwerk Sicherheit gegen Hackerattacken. Die optische Datenübertragung hat aber auch eine systembedingte Schwachstelle: Die Sichtachse zwischen Sender und Empfänger muss frei bleiben, ein erhebliches Manko, vor allem bei mobilen Anwendungen.

Um bei der Nutzung der Li-Fi-Technologie nicht auf ortsfeste Einsatzszenarien beschränkt zu sein, arbeiten die Spezialisten am Fraunhofer IPMS an so genannten Multipunkt-zu-Multipunkt-Lösungen. »Mit unseren Kommunikationsmodulen können mehrere Nutzer simultan im selben Spot agieren«, erläutert Dr. Alexander Noack,. »Gleichzeitig kann jeder Nutzer zum Beispiel entlang einer Fertigungsstraße zwischen verschiedenen, sich überlappenden Accesspoints wechseln. Eine hinreichende Abdeckung vorausgesetzt, gewährleisten wir so auch für mobile Nutzer jederzeit eine freie Sichtachse und somit Datenaustausch. Und dies schneller, stabiler und sicherer als es mit funkbasierten Infrastrukturen möglich ist.«

Die treiberlosen Sende-/Empfangsmodule des Fraunhofer IPMS vereinen einen optischen Transceiver und einen Protokoll-Controller mit einer Gigabit-Ethernet-Schnittstelle und lassen sich leicht mit industrieüblichen Systemen kombinieren. Um den Nutzen der Li-Fi-Technologie für unterschiedlichste Anwendungsfelder zu erproben, bietet das Dresdner Forschungsinstitut seinen Kunden Customer Evaluation Kits an.

Der Multipunkt-zu-Multipunkt-fähige Li-Fi Hot Spot wird als Prototyp für die optische drahtlose Kommunikation auf Distanzen bis zu 10 m erstmals auf der Messe vorgestellt. Für kleinere Distanzen präsentiert das Institut außerdem die so genannte »Giga Dock«-Technologie. Die echtzeitfähige Technologie soll mit Bandbreiten bis zu 12,5 Gbit/s ortsfeste Kabelverbindungen in hoch automatisierten Produktionsumgebungen ergänzen beziehungsweise ablösen.
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