Wireless in Flugzeugen – 30% weniger Kabel

Jedes Kilogramm weniger an Bord eines Flugzeugs bedeutet mehr Effizienz, geringeren Treibstoffverbrauch und weniger Emissionen. Mit Wireless Avionics Intra-Communications (WAIC) und LiFi kann die schwere und teure Verkabelung in Flugzeugen durch drahtlose Systeme ersetzt werden.

Moderne Flugzeuge verfügen über hochkomplexe Kommunikationssysteme, die Steuerbefehle an die verschiedenen Betriebssysteme übermitteln und zahlreiche Sensoren zum Beispiel für die Überwachung der Triebwerke oder des Fahrgestells vernetzen.

Doch diese traditionellen Kommunikationssysteme erfordern eine komplexe elektrische Verkabelung und eine aufwändige Kabelbaum-Fertigung, die nicht nur teuer ist, sondern auch viel Gewicht mit sich bringt.

So sind zum Beispiel im Riesenflieger Airbus A380-800 mehr als 100.000 Kabel mit einer Gesamtlänge von 470 Kilometern und einem Gewicht von 5,4 Tonnen verlegt.

30 Prozent weniger Kabel dank drahtloser Systeme im Flugzeug

Die Idee liegt nahe, zumindest einen Teil dieser Kabel durch Wireless-Technologien zu ersetzen.

Tatsächlich arbeiten Flugzeugbauer und Wissenschaftler genau daran: So wurde bei der World Radio Conference 2015 ein 200 MHz breites Spektrum von 4,2 bis 4,4 GHz weltweit für eine Sekundärnutzung durch Sensornetze, sogenannte Wireless Avionics Intra-Communications (WAIC), im Flugzeug freigegeben.

WAIC besteht aus einer Kurzstrecken-Funkkommunikation mit einer Reichweite unter 100 Metern, die im oder am Flugzeug verbaute Komponenten miteinander vernetzt.

Mögliche Anwendungen sind unter anderem Sensoren zur Raucherkennung oder zur Überwachung von Kabinenluftdruck, Kraftstofftankfüllstand, Luftfeuchtigkeit und Korrosion.

Dabei sollen vorhandene Kabelverbindungen nicht unbedingt komplett ersetzt, sondern eher ergänzt werden. Denn viele Systeme im Flugzeug sind mehrfach redundant ausgelegt; fällt zum Beispiel eine Kabelverbindung zu einem Sensor aus, steht eine zweite oder sogar dritte bereit, um einzuspringen.

Mit WAIC könnte zumindest eines dieser redundanten Kabel durch eine Funkverbindung ersetzt werden. Nicht kritische Systeme wie Beleuchtung oder Temperaturregelung ließen sich dagegen auch komplett über das Funksystem steuern.

Flugzeugbauer erhoffen sich, dank der Wireless-Technologien die Verkabelung eines Flugzeugs um 30 Prozent zu reduzieren und so die Effizienz der Maschinen deutlich erhöhen zu können. Ein weiterer Vorteil für den Betreiber des Flugzeugs ist die Flexibilität:

Wann immer es notwendig ist, die Kabine oder andere Installationen umzugestalten, ist die Rekonfiguration mit drahtlosen Systemen deutlich einfacher.

Doch ein Problem ist die Sicherheit derartiger WAIC-Systeme: Sie könnten zum einen von außerhalb des Flugzeugs gehackt werden. Zum anderen könnten sie mit anderen Systemen, die im Radio-Frequenzband arbeiten, Interferenzen bilden und auch Radarsysteme stören – oder von ihnen gestört werden.

Daten per Licht in Kabine und Cockpit

Der europäische Flugzeugbauer Airbus untersucht daher auch, inwiefern LiFi im Flugzeug einsetzbar wäre. Bei LiFi werden Daten mit hoher Datenrate durch eine Modulation von „normalen“ Beleuchtungs-LED übertragen (siehe dazu auch das Interview auf Seite 6 ff.).

Jede Leseleuchte in der Kabine eines Flugzeugs könnte so problemlos mit LiFi-Technologie ausgestattet und in einen Hotspot verwandelt werden. Darüber könnte den Passagieren eine ausreichende Datenmenge zur Verfügung gestellt werden, um Videos zu streamen oder im Internet zu surfen.

Bei Airbus arbeiten die Entwicklungsingenieure bereits an Lösungen zur Integration der Technologie an Bord. Der Flugzeugbauer untersucht darüber hinaus auch Lösungen für den LiFi-Einsatz im Cockpit.

Im Vergleich mit anderen Wireless-Technologien durchdringt LiFi nicht die Wände. Datenübertragungen mit LiFi innerhalb des Cockpits könnten also von außen nicht beeinflusst bzw. gehackt werden.

Zudem ließen sich mit LiFi leicht separate Datennetze aufbauen, zum Beispiel für die Piloten, das Kabinenpersonal und die Passagiere, die in dem jeweiligen Raum, z. B. im Cockpit, sicher sind. Zur Zeit läuft ein von der Europäischen Kommission initiiertes Projekt, das die Tauglichkeit von LiFi für den Einsatz im Flugzeug nachweisen soll.

Das französische Unternehmen Factem entwickelt dazu verschiedene LiFi-Geräte – zum Beispiel ein Piloten-Headset und Tablets –, die beweisen sollen, dass die LiFi-Technologie so leistungsfähig und zuverlässig wie eine kabelgebundene Verbindung sein kann. Ziel ist es, erste Prototypen im Januar 2019 fertigzustellen.

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