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Schneller als 5G: Wie Licht die Fabrik der Zukunft vernetzt

Maschinen, die sich in Echtzeit abstimmen – per Licht statt per Funk. Das wird in der Fabrik der Zukunft immer wichtiger, damit Kommunikation störungsfrei möglich ist.
In der Fabrik der Zukunft arbeiten Menschen und Maschinen eng zusammen. Forschende des Fraunhofer IPMS in Dresden arbeiten daran, dass die Kommunikation mit den Maschinen reibungslos funktioniert. © pixabay/Vilius Kukanauskas (KI-generiert)
Von: Wissensland
Kein Kabel, kein Funk: Forschende des Fraunhofer IPMS in Dresden schicken Industriedaten per Lichtstrahl durch die Fabrik. Das passiert schneller als 5G, störungsfrei und in Echtzeit. Was dahinter steckt und warum das für die Produktion von morgen wichtig ist.

Daten sollen immer schneller und zuverlässiger fließen. Doch Funk stößt dabei oft an seine Grenzen. Forschende aus Dresden gehen deshalb einen anderen Weg. Sie übertragen Informationen nicht per Funk, sondern über Lichtsignale. Mit deutlich geringerer Verzögerung als bei Funktechnologien wie 5G.

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) in Dresden hat dafür eine Technologie namens Li-Fi Grathus entwickelt. "Li-Fi" steht für "Light Fidelity", also Datenübertragung per Licht, ähnlich wie "Wi-Fi" für Funk steht. Das System erreicht Übertragungsraten von mindestens einem Gigabit pro Sekunde. Das ist der Hochgeschwindigkeitsbereich moderner Datennetze. 

Besonders auffällig sind die Werte für die Latenz, also die Verzögerung bei der Datenübertragung. Sie liegt bei unter 100 Nanosekunden. Eine Nanosekunde ist eine Milliardstel Sekunde. Funkverbindungen wie 5G brauchen unter vergleichbaren Bedingungen deutlich länger. Für Roboter, die in Millisekunden reagieren müssen, ist das ein wesentlicher Unterschied. Zudem ist diese Verzögerung nicht nur sehr kurz, sondern auch vorhersagbar.

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In Fabriken stören Motoren, Schweißgeräte und andere Maschinen ständig Funksignale. WLAN versagt dann, Kabel sind unflexibel. Li-Fi Grathus sendet und empfängt Daten gleichzeitig per Licht und bleibt von elektromagnetischen Störungen unbeeindruckt. Das System funktioniert auch in Metallhallen, wo Funk kaum durchdringt, und überbrückt Distanzen von bis zu zehn Metern.

Die Technologie lässt sich ohne große Umbaumaßnahmen in bestehende Industrieanlagen einbauen. Sie ist kompatibel mit gängigen Industrienetzwerken. Auch Roboter, fahrerlose Transportfahrzeuge und rotierende Maschinen lassen sich so anbinden. Das System arbeitet mit augensicherem Laserlicht und kann ohne Schutzbrille betrieben werden.

15 Jahre Forschung, jetzt im Praxistest

Die Dresdner Entwicklung ist Teil eines größeren Trends. Weltweit wird daran geforscht, Licht als zusätzlichen Übertragungsweg zu nutzen. Klassische Funkfrequenzen sind zunehmend ausgelastet und stoßen an physikalische Grenzen. Besonders in Bereichen mit hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit, etwa in der Industrie oder in sensiblen Infrastrukturen, rückt Li-Fi deshalb stärker in den Fokus. Noch befindet sich die Technik vielerorts zwischen Labor und Anwendung. Li-Fi Grathus zeigt jedoch, dass sie für spezialisierte Einsatzfelder zunehmend praxistauglich wird.

"Der Li-Fi Grathus baut auf über 15 Jahren Li-Fi-Erfahrung am Fraunhofer IPMS auf", sagt Dr. René Kirrbach, Gruppenleiter Li-Fi am Fraunhofer IPMS. "Mit unserer neuesten Entwicklung liefern wir schnelle und sichere optisch-drahtlose Industriekommunikation in Echtzeit." Die Technologie sei zudem in robuster Bauweise für den anspruchsvollen Industrieeinsatz konzipiert.

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