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Kein Funk ohne Kabel

15. Oktober 2020, 09:22 Uhr   |  Inka Krischke

Kein Funk ohne Kabel
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Wegen zu schlechter Netzabdeckung, fehlender Echtzeit-Fähigkeit und nicht garantierter Bandbreite war der Einsatz von Mobilfunk-Kommunikation in der Industrie, vor allem im Automatisierungsumfeld, bislang nur eingeschränkt nutzbar. 5G soll dies ändern.

Funktechnik in der Industrie gibt es schon lange, WLAN und Bluetooth werden für Anwendungen wie Handheld Scanner oder fahrerlose Transportsysteme (FTS) standardmäßig eingesetzt. Vereinzelt wird Funk auch für echtzeitkritische Anwendungen zur Übertragung von Feldbussen und Steuerungsdaten über drahtlose Verbindungen verwendet. Die Ziele, die Anwender durch den Einsatz von Funksystemen erreichen wollen, sind vielfältig: Beispielsweise kann in bewegten Anwendungen innerhalb von Maschinen, wo Kabel durch ständige Bewegung verschleißen, mittels drahtloser Datenübertragung der Verschleiß reduziert werden. Auch in mobilen Anwendungen, bei denen Kabel die Mobilität einschränken, ist die Funktechnik ein Problemlöser. 

In weiteren Anwendungen des Produktionsumfelds konnten sich Funksysteme allerdings bisher nur bedingt durchsetzen. Industrielle Produktionsprozesse benötigen Steuerungsdaten in Echtzeit. Mit den vorhandenen Funktechnologien aber war die Übertragung von Echtzeit-Daten für die SPS-Steuersignale nur für relativ langsam laufende Prozesse zuverlässig machbar.
5G bringt nun Mechanismen mit, die die Verbindungszuverlässigkeit steigern sollen, und macht damit Hoffnung, dass 5G als Funktechnik in weitere industrielle Anwendungen vordringen kann. Dies verspricht beispielsweise die 5G-Funktion MMIMO (Massive Multiple In Multiple Out). MMIMO bedeutet, dass wesentlich mehr Antennen als bisher (UMTS/LTE) zum Einsatz kommen. Diese Technik ermöglicht zudem das sogenannte Beamforming, bei dem sich die Teilnehmer quasi das stärkste von mehreren Signalen aussuchen können. Dies ermöglicht eine bessere Abdeckung und damit eine höhere Verbindungsstabilität. Gleichzeitig sind mehr Teilnehmer mit weniger Energieverbrauch und – wenn nötig – höherer Bandbreite möglich. Mit 5G wird TSN (Time Sensitive Network) als Echtzeit-Protokoll eingeführt. TSN, das bereits seit längerem für industrielle Netzwerke diskutiert wird, soll auch 5G echtzeitfähig machen. Damit werden, im Endausbau von 5G, Kommunikationszyklen von <1 ms möglich sein. Verglichen mit heutigen Funktechnologien wären also wesentlich dynamischere Prozesse drahtlos steuerbar. 

Weitere wichtige Argumente für einen Einsatz von 5G in der Fertigung sind Einfachheit und Wartungsfreundlichkeit. Automatisierer sind zumeist keine IT-Fachkräfte, und der sichere Betrieb eines WLAN-Netzwerks stellt bereits heute viele vor enorme Herausforderungen. Generell gilt: Maschinelle Kommunikationsfehler sollten ohne lange Produktionsausfälle, beispielsweise in der Nachtschicht, durch das Wartungspersonal ohne tiefgehendes IT-Wissen behebbar sein. Hier muss sich die Funktechnik mit der Einfachheit der Kabelnetze messen lassen: Denn ein defektes Kabel oder ein Switch lassen sich mit üblichem Elektrikerwissen einfach und schnell tauschen.

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1. Kein Funk ohne Kabel
2. Der 5G-Leitfaden des VDMA
3. Die Infrastruktur braucht Kabel

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