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R3 Communications: Drahtlos und trotzdem sicher

Für Safety-Anwendungen spielt Funk bisher kaum eine Rolle. Das Berliner Start-up R3 Communications möchte dies mit 'EchoRing' ändern, einem deterministischen und hochzuverlässiges Echtzeit-Funksystem.

Die beiden Geschäftsführer von R3 Communications Bildquelle: © R3 Communications

Die beiden Geschäftsführer von R3 Communications, Dr. Mathias Bohge (rechts) und Florian Bonanati, mit dem EchoRing-Testsystem, das Ende 2017 über den Webshop der Firma bezogen werden kann.

Grundlage des EchoRing-Ansatzes ist eine von R3 Communications entwickelte Software-Technologie, die auf einem logischen Token-Ring-Verfahren basiert. Hierbei wird das Token-Paket (Hilfspaket zur Steuerung eines deterministischen Kanalzugriffs) auch als Austauschplattform für Kanalzustände genutzt. „Anhand der dadurch vorhandenen vollständigen Kanalkenntnis kann für jede Übertragung ein perfekter Knoten – auch ‚Buddy‘ genannt - für eine gegebenenfalls notwendige Wiederholung bestimmt werden. Da somit potenziell jeder Knoten jeden andern Knoten unterstützen kann, wird diese Technik als ‚massive Kooperation‘ bezeichnet“, erklärt Dr. Mathias Bohge, einer der beiden Geschäftsführer von R3 Communications. Auf diese Weise lassen sich unter Verwendung von Standard-Funkmodulen eine deterministische Reaktionszeit des Systems in der Größenordnung von einer Millisekunde und eine Verfügbarkeit der Kommunikation von bis zu 99,9999999% erreichen.

Auf der SPS IPC Drives 2017 stellt das Berliner Unternehmen nach zweijähriger Entwicklungszeit das erste auf EchoRing basierende Serienprodukt vor. Das sogenannte ‚EchoRing Radio Board‘, welches zusammen mit der Firma Schleicher Electronic entwickelt wurde, kann ähnlich einem WLAN-Modul für beliebige Systeme genutzt werden kann. In einer ersten anschaulichen Anwendung dient es als Basis für ein HMI von Schleicher, bei dem Consumer Tablets unter Verwendung von Profisafe fit für Wireless-Safety-Anwendungen gemacht werden können. Die Funk-Hardware basiert dabei auf der Technologie der Firma Texas Instruments, mit der R3 Communications eng zusammenarbeitet und damit die Software-Umsetzung von EchoRing ermöglicht hat.

Auf die Frage, was EchoRing konkret von anderen Funksystemen unterscheidet, die ansatzweise für drahtlose Safety-Anwendungen eingesetzt werden, antwortet Bohge: „Um trotz des flüchtigen kabellosen Kanals SIL-Konformität ermöglichen zu können, laufen die Systeme üblicherweise nach dem ‚Black Channel‘-Prinzip. Das heißt: Eine Sicherungsschicht sorgt dafür, dass das System in einen sicheren Zustand fährt, sobald die Verbindung abbricht. Bestehende Funksysteme kranken daran, dass dieser Zustand sehr häufig auftritt – dank der Kombination von Token und massiver Kooperation ist EchoRing hier wesentlich performanter.“

Zwar zielt die erste realisierte Applikation mit Schleicher auf den Bereich HMI; Dr. Mathias Bohge stellt jedoch klar: „Die Anwendungsmöglichkeiten von EchoRing gehen weit darüber hinaus. In letzter Konsequenz kann die Technologie überall da eingesetzt werden, wo Kabel zu anfällig oder unflexibel sind.“ Und sein Geschäftsführungskollege Florian Bonanati fügt hinzu: „Außerdem ermöglicht die hochzuverlässige Funkkommunikation neue Anwendungsszenarien, wie etwa bei Closed-Loop-Roboteransteuerungen aus der Edge-Cloud.“ Diese Technologie wird derzeit von R3 Communications im Rahmen des Forschungsprojektes ‚fastRobotics‘ in einem Konsortium rund um den Roboter-Hersteller Kuka erforscht. Ziel dabei ist, die Entwicklung einer innovativen Systemlösung mit der Roboter sowohl untereinander, als auch mit Sensoren in der Umgebung sowie mit mobilen Endgeräten durchgängig drahtlos kommunizieren können.“

Nach den Kosten von EchoRing gefragt, antwortet Florian Bonanati: „Es war von Beginn an klar, dass unsere Lösung EchoRing absolut wettbewerbsfähig zu den bestehenden kabelbasierenden Lösungen sein muss. Da wir bereits entwickelte und erprobte Standard-Hardware verwenden ist diese Kostenbasis im Vergleich zu Hardware-Neuentwicklungen schon einmal geringer. Dazu kommt, dass wir ‚lediglich‘ durch eine neue Software die Performance erreichen. Der jeweilige Stückpreis hängt, dann natürlich immer davon ab, welches Performance-Cluster wir adressieren und garantieren müssen, sowie von den angefragten Mengen.“