{"id":1542,"date":"2016-09-28T13:55:46","date_gmt":"2016-09-28T11:55:46","guid":{"rendered":"http:\/\/electronic-trends.de\/?p=1542"},"modified":"2017-06-06T16:29:40","modified_gmt":"2017-06-06T14:29:40","slug":"mit-kabel-funk-und-licht","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/markets-technology\/mit-kabel-funk-und-licht\/","title":{"rendered":"Mit Kabel, Funk und Licht"},"content":{"rendered":"<p><strong>Durch <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/industrie-4-0\/\" target=\"_blank\" title=\"Das Konzept beschreibt die zunehmende Vernetzung und Digitalisierung in der industriellen Fertigung. Kern ist die&hellip;\" class=\"encyclopedia\">Industrie 4.0<\/a> tauschen immer mehr Objekte immer mehr Daten miteinander aus. Um diese Informationsflut zu bew&auml;ltigen, sind robuste und leistungsf&auml;hige Kommunikationstechniken erforderlich.<\/strong><\/p>\n<p>Durch die zunehmende Masse an Daten, die Maschinen und Sensoren produzieren, werden Unternehmen mit einer beispiellosen Herausforderung konfrontiert&ldquo;, so Kip Compton, Vizepr&auml;sident und General Manager der IoT-Systems and Software Group bei Cisco. &bdquo;Sie m&uuml;ssen in Echtzeit mit den eingehenden Daten arbeiten und dabei innerhalb der Grenzen der verf&uuml;gbaren Bandweiten arbeiten.&ldquo; Gleichzeitig nehmen auch die Anforderungen an minimale Laufzeit und Zuverl&auml;ssigkeit zu. All dies sind Gr&uuml;nde, warum zunehmend der sogenannte Industrial Ethernet Standard auf der Feldebene, also bei den in der Fertigung eingesetzten Sensoren und <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/aktor\/\" target=\"_blank\" title=\"Komponenten, die elektronische Signale in mechanische Bewegung oder andere physikalische Gr&ouml;&szlig;en, zum Beispiel Druck oder&hellip;\" class=\"encyclopedia\">Aktor<\/a>en, Verbreitung findet. Er basiert auf dem seit Jahren im PC- und B&uuml;robereich etablierten Ethernet-Standard und nutzt damit die Basistechnologie f&uuml;r das gr&ouml;&szlig;te Netzwerk der Welt &ndash; das World Wide Web oder kurz das Internet. &bdquo;In vielerlei Hinsicht gleicht der Wertbeitrag des Industrial Ethernets dem anderer Konzepte wie <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/industrie-4-0\/\" target=\"_blank\" title=\"Das Konzept beschreibt die zunehmende Vernetzung und Digitalisierung in der industriellen Fertigung. Kern ist die&hellip;\" class=\"encyclopedia\">Industrie 4.0<\/a> oder Industrial Internet of Things. Dadurch entstehen gute langfristige Prognosen&ldquo;, meint Chantal Polsonetti, Vize-pr&auml;sidentin bei dem Marktforschungsinstitut ARC. &bdquo;Das Industrial Ethernet passt sehr gut zu beiden Konzepten, indem es Flexibilit&auml;t und eine einfache Integration zur Unterst&uuml;tzung von <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/industrie-4-0\/\" target=\"_blank\" title=\"Das Konzept beschreibt die zunehmende Vernetzung und Digitalisierung in der industriellen Fertigung. Kern ist die&hellip;\" class=\"encyclopedia\">Industrie 4.0<\/a> und Konnektivit&auml;t f&uuml;r das Industrial Internet of Things bietet.&ldquo; So w&auml;chst die Anzahl der Industrial-Ethernet-Netzwerkknotenpunkte laut einer Studie des schwedischen Unternehmens HMS Industrial Networks mit rund 17 Prozent j&auml;hrlich.<\/p>\n<h2>Aufbruch ins Gigabit-Zeitalter<br>\n<\/h2>\n<p>Doch leider ist Ethernet nicht gleich Ethernet: Es existieren &uuml;ber 20 verschiedene Anwendungsprotokolle f&uuml;r das Industrial Ethernet &ndash; wie zum Beispiel <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/profinet\/\" target=\"_blank\" title=\"Profinet ist ein universeller von der Profibus-Nutzerorganisation (PNO) erarbeitetes Konzept f&uuml;r die homogene Integration des&hellip;\" class=\"encyclopedia\">Profinet<\/a>, <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/ethernetip\/\" target=\"_blank\" title=\"Ethernet Industrial Protocol (EtherNet\/IP) ist ein offener Industriestandard f&uuml;r industrielles Echtzeit-Ethernet, basierend auf TCP\/IP und&hellip;\" class=\"encyclopedia\">EtherNet\/IP<\/a>, <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/ethercat\/\" target=\"_blank\" title=\"Ein von der Firma Beckhoff entwickelter Feldbus, der sich durch extrem kurze und vorhersagbare Verz&ouml;gerungs-&hellip;\" class=\"encyclopedia\">EtherCAT<\/a>, FLNet und viele andere. Diese Systeme unterscheiden sich unter anderem hinsichtlich ihrer Einsatzgebiete, technischer Eigenschaften und Echtzeitf&auml;higkeit, sind aber vor allem inkompatibel zueinander. F&uuml;r eine &uuml;bergreifende Kommunikation sind daher Schnittstellen notwendig, deren Netzwerkprozessor m&ouml;glichst alle Protokolle unterst&uuml;tzt.<br>\nBranchenexperten erwarten, dass zur Bew&auml;ltigung der Datenflut in Zukunft das sogenannte Gigabit-Ethernet zum allgemeinen Standard wird. Es bew&auml;ltigt eine &Uuml;bertragungsrate von 1 Gigabit pro Sekunde &ndash; wobei allerdings Forscher bereits an Ethernet-Systemen arbeiten, die bis zu 400 Gigabit pro Sekunde schaffen (zum Vergleich: Heute &uuml;bliche DSL-Verbindungen haben &Uuml;bertragungsraten von maximal 100 bis 200 Megabit pro Sekunde, sind also um den Faktor 2.000 langsamer).<\/p>\n<h2>Flexibilit&auml;t durch kabellose Kommunikation<br>\n<\/h2>\n<p>Eine besondere Bedeutung in der smarten Fabrik bekommt allerdings die kabellose Kommunikationstechnologie, wie Dr. Barbara Staehle, Gruppenleiterin Wireless Automation Networks am Fraunhofer-Institut f&uuml;r Eingebettete Systeme und Kommunikationstechnik ESK, betont: &bdquo;Damit die <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/industrie-4-0\/\" target=\"_blank\" title=\"Das Konzept beschreibt die zunehmende Vernetzung und Digitalisierung in der industriellen Fertigung. Kern ist die&hellip;\" class=\"encyclopedia\">Industrie 4.0<\/a>-Idee mit flexiblen und sich adaptiv konfigurierenden Produktionsanlagen funktioniert, bedarf es verl&auml;sslicher Funktechnologien. Kabelgebundene L&ouml;sungen sto&szlig;en hier an ihre Grenzen, insbesondere wenn bewegliche Maschinenteile oder Produktionsst&uuml;cke im Prozess lokalisiert werden und per Kommunikation interagieren m&uuml;ssen.&ldquo; Bei der &Uuml;bertragung &uuml;ber gr&ouml;&szlig;ere Strecken innerhalb einer Fabrik wird dabei <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/wlan\/\" target=\"_blank\" title=\"Wireless Local Area Network Lokales Funknetz, der vor allem auf dem IEEE-Standard 802.11 im 2,4&hellip;\" class=\"encyclopedia\">WLAN<\/a> gem&auml;&szlig; der IEEE-Norm 802.11 dominieren (IEEE = Institute of Electrical and Electronics Engineers). Die neuen Verfahren 802.11ac und 802.11ad erm&ouml;glichen Daten&uuml;bertragungsraten von bis zu einem Gigabit pro Sekunde und mehr.<\/p>\n<h2>Robustheit gefragt<br>\n<\/h2>\n<p>&bdquo;Der Einsatz von Drahtlostechnologien in der Industrie bietet zahlreiche Vorteile. Drahtlosger&auml;te reduzieren im Vergleich zu verkabelten Komponenten nicht nur die In&shy;stallationskosten, sondern sie erm&ouml;glichen Anwendungen mit schwieriger Verkabelung auch Mobilit&auml;t. Anwender sollten jedoch die Zuverl&auml;ssigkeit und Verf&uuml;gbarkeit von Drahtlosger&auml;ten bei deren Einsatz in betriebskritischen Anwendungen unbedingt &uuml;berpr&uuml;fen&ldquo;, sagt Paul Hsu, Business Development Manager Industrial Wireless bei Moxa Europe. Denn f&uuml;r stabile <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/wlan\/\" target=\"_blank\" title=\"Wireless Local Area Network Lokales Funknetz, der vor allem auf dem IEEE-Standard 802.11 im 2,4&hellip;\" class=\"encyclopedia\">WLAN<\/a>-Verbindungen in Lagerhallen und Produktionsgeb&auml;uden gibt es zahlreiche H&uuml;rden. Decken- oder Wandverkleidungen, Maschinen, Regale oder das Lagergut k&ouml;nnen <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/wlan\/\" target=\"_blank\" title=\"Wireless Local Area Network Lokales Funknetz, der vor allem auf dem IEEE-Standard 802.11 im 2,4&hellip;\" class=\"encyclopedia\">WLAN<\/a>-Verbindungen blockieren. &bdquo;Industrielle Drahtlosger&auml;te erfordern eine robuste Bauweise einschlie&szlig;lich fortschrittlichen EMV-Schutzes gegen elektrische Interferenzen sowie ununterbrochenes <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/wlan\/\" target=\"_blank\" title=\"Wireless Local Area Network Lokales Funknetz, der vor allem auf dem IEEE-Standard 802.11 im 2,4&hellip;\" class=\"encyclopedia\">WLAN<\/a>-Roaming f&uuml;r erweiterte Netzwerkverf&uuml;gbarkeit&ldquo;, so Hsu weiter. Dazu wird das sogenannte Seamless Roaming genutzt: Der &bdquo;Klient&ldquo;, zum Beispiel ein Gabelstapler, ist dabei gleichzeitig mit zwei Access Points verbunden. Verliert er den Kontakt zu einem der beiden Zugangspunkte, sucht er automatisch nach dem n&auml;chsten Access Point und verbindet sich mit ihm. So ist auch bei bewegten &bdquo;Klienten&ldquo; permanent ein nahtloser Datenverkehr m&ouml;glich.<\/p>\n<h2>Chip als digitales Ged&auml;chtnis<br>\n<\/h2>\n<p>Doch nicht nur <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/wlan\/\" target=\"_blank\" title=\"Wireless Local Area Network Lokales Funknetz, der vor allem auf dem IEEE-Standard 802.11 im 2,4&hellip;\" class=\"encyclopedia\">WLAN<\/a> wird in der <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/industrie-4-0\/\" target=\"_blank\" title=\"Das Konzept beschreibt die zunehmende Vernetzung und Digitalisierung in der industriellen Fertigung. Kern ist die&hellip;\" class=\"encyclopedia\">Industrie 4.0<\/a> zu finden sein, auf kurzen Strecken k&ouml;nnen auch Systeme wie Near Field Communication, <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/zigbee\/\" target=\"_blank\" title=\"Funknetzstandard f&uuml;r die Verbindung von Ger&auml;ten im Kurzstreckenbereich zwischen 1 und 100 m in den&hellip;\" class=\"encyclopedia\">Zigbee<\/a>, <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/bluetooth\/\" target=\"_blank\" title=\"International standardisierte Datenschnittstelle per Funk. Sie schafft die Voraussetzung, dass sich unterschiedliche tragbare Ger&auml;te wie&hellip;\" class=\"encyclopedia\">Bluetooth<\/a> oder <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/rfid\/\" target=\"_blank\" title=\"Radio-Frequency-Identification RFID ist eine Technologie f&uuml;r die ber&uuml;hrungslose Daten&uuml;bertragung auf Basis von Radiowellen. Herzst&uuml;ck der&hellip;\" class=\"encyclopedia\">RFID<\/a> zum Einsatz kommen. Gerade <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/rfid\/\" target=\"_blank\" title=\"Radio-Frequency-Identification RFID ist eine Technologie f&uuml;r die ber&uuml;hrungslose Daten&uuml;bertragung auf Basis von Radiowellen. Herzst&uuml;ck der&hellip;\" class=\"encyclopedia\">RFID<\/a> bietet in der <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/industrie-4-0\/\" target=\"_blank\" title=\"Das Konzept beschreibt die zunehmende Vernetzung und Digitalisierung in der industriellen Fertigung. Kern ist die&hellip;\" class=\"encyclopedia\">Industrie 4.0<\/a> interessante M&ouml;glichkeiten: Mit einem <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/rfid\/\" target=\"_blank\" title=\"Radio-Frequency-Identification RFID ist eine Technologie f&uuml;r die ber&uuml;hrungslose Daten&uuml;bertragung auf Basis von Radiowellen. Herzst&uuml;ck der&hellip;\" class=\"encyclopedia\">RFID<\/a>-Chip ausgestattete Objekte k&ouml;nnen nicht nur Informationen, zum Beispiel zu ihrer Identit&auml;t, senden, sondern sie k&ouml;nnen auch Informationen empfangen und speichern &ndash; sie erhalten damit ein digitales Ged&auml;chtnis. So kann ein mit einem <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/rfid\/\" target=\"_blank\" title=\"Radio-Frequency-Identification RFID ist eine Technologie f&uuml;r die ber&uuml;hrungslose Daten&uuml;bertragung auf Basis von Radiowellen. Herzst&uuml;ck der&hellip;\" class=\"encyclopedia\">RFID<\/a>-Chip ausger&uuml;stetes Werkst&uuml;ck jederzeit Auskunft dar&uuml;ber geben, welche Prozessschritte es bereits durchlaufen hat und was der n&auml;chste Schritt sein wird. Allerdings sind die Anforderungen an industrietaugliche Funksysteme sehr hoch: &bdquo;Sie m&uuml;ssen vor allem stabil, robust und echtzeitf&auml;hig sein, um eine kabel&auml;hnliche Qualit&auml;t zu garantieren. Die entscheidende Rolle spielt deshalb die Auswahl der f&uuml;r das jeweilige Einsatzszenario geeigneten Standards, Protokolle und Algorithmen sowie eine sorgf&auml;ltige Planung und &Uuml;berwachung der drahtlosen Daten&uuml;bertragung&ldquo;, so Dr. Staehle.<\/p>\n<h2>Kommunikation per Licht<br>\n<\/h2>\n<p>Alternativ zu der Daten&uuml;bertragung &uuml;ber Funkwellen wird zurzeit aber auch an einer optischen Daten&uuml;bertragung geforscht: Bereits Ende 2013 pr&auml;sentierte Dr. Frank Deicke, Gruppenleiter f&uuml;r optische Sensoren und Daten&uuml;bertragung am Fraunhofer-Institut f&uuml;r Photonische Mikrosysteme IPMS, ein optisches drahtloses Kommunikationsmodul, das eine Daten&uuml;bertragungsrate von bis zu 5 Gigabit pro Sekunde erm&ouml;glichte. Nun ist es ihm gelungen, diese Rate zu verdoppeln. Deicke entwickelte mit seinem Team einen Transceiver f&uuml;r die optische drahtlose Kommunikation, der gerade einmal so gro&szlig; ist wie ein Zuckerw&uuml;rfel und Daten mit bis zu 10 Gigabit pro Sekunde via Infrarot &uuml;bertragen kann. Im Vergleich zu bekannten Funktechnologien wie <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/bluetooth\/\" target=\"_blank\" title=\"International standardisierte Datenschnittstelle per Funk. Sie schafft die Voraussetzung, dass sich unterschiedliche tragbare Ger&auml;te wie&hellip;\" class=\"encyclopedia\">Bluetooth<\/a> oder <a href=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/encyclopedia\/wlan\/\" target=\"_blank\" title=\"Wireless Local Area Network Lokales Funknetz, der vor allem auf dem IEEE-Standard 802.11 im 2,4&hellip;\" class=\"encyclopedia\">WLAN<\/a> bietet dieses Kommunikationsmodul einen wesentlich h&ouml;heren Datendurchsatz, extrem niedrige Bitfehlerraten und eine hohe Energieersparnis. Allerdings muss Sichtkontakt zwischen Sender und Empf&auml;nger bestehen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Durch Industrie 4.0 tauschen immer mehr Objekte immer mehr Daten miteinander aus. 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