Das Forscherteam des Fraunhofer IOSB-INA testet die Datenübertragung per Licht unter realen Bedingungen in der Smart Factory OWL in Lemgo

Das Forscherteam des Fraunhofer IOSB-INA testet die Datenübertragung per Licht unter realen Bedingungen in der Smart Factory OWL in Lemgo. Fraunhofer IOSB-INA

WLAN und Bluetooth bieten nur eine begrenzte Bandbreite, das Funkspektrum ist angesichts der zunehmenden Nutzer, Empfänger und Geräte überlastet. Zwar wird die 5G-Technologie dieses Problem verringern, doch lassen sich die Herausforderungen lizenzfrei und effektiver meistern – durch Datenkommunikation mit sichtbarem Licht. Dieser Ansicht sind die Forscher am Institutsteil für industrielle Automation (INA) in Lemgo, einem Teil des Fraunhofer Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB). „Das Lichtspektrum ist etwa 4000-mal größer als das gesamte verfügbare Funkspektrum, es reicht von 380 bis zu 800 Nanometern Wellenlänge“, sagt Daniel Schneider vom Fraunhofer IOSB-INA. Gemeinsam mit seinen Kollegen und der Technischen Hochschule OWL arbeitet er daran, VLC in die Industrie zu übertragen.

Bedingungen für VLC im industriellen Umfeld

Eingesetzt wird sichtbares Licht bereits für die drahtlose Datenübertragung, auch Visible Light Communication (VLC) genannt, und zwar in Büro-, Heim- und Laborumgebungen sowie für Indoor-Navigationssysteme in Einkaufszentren. In Fabrikhallen sind die Hürden für diese Kommunikationstechnik aufgrund der möglichen Störfaktoren jedoch hoch. Künstliche Lichtquellen, Abschattungen, Reflektionen und Staub in Luft können die Datenübertragung per Licht beeinflussen. Inwiefern und in welchen Bereichen und Höhen sie das tun, hat das Institut zusammen mit fünf Industrieunternehmen im Rahmen einer Messkampagne untersucht. Im Fokus standen dabei drei Einflussgrößen: Umgebungslichtquellen, Partikel und Umgebungsreflektionen.

Die Tests ergaben, dass die typischen Partikelkonzentrationen in Fabrikhallen kein Problem für optische Signale darstellen. Umgebungslichtquellen hingegen beeinflussen VLC-Systeme. Dazu gehören Schweißprozesse, Leuchtstoffröhren und optische Tracking-Systeme. Sie treten jedoch nur lokal auf und nicht ortsübergreifend. VLC-Systeme müssen daher in der Lage sein, adaptiv auf die Lichtverhältnisse zu reagieren und derartige Störeinflüsse zu minimieren. An einem solchen System wird derzeit gearbeitet. Dabei werden auch Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität durch Lichtreflexionen berücksichtigt. Noch liegen die VLC-Systeme als Demonstrator vor. Bereits Mitte 2021 können die finalen Systeme für die vernetzte Produktion eingesetzt werden.

Unterdessen wird die VLC-Technik anhand eines Demonstrators, der Smart Factory OWL in Lemgo, unter realen Bedingungen getestet. Die Hardware dafür besteht aus der Deckenbeleuchtung, einem Internetzugang sowie einem Transceiver, der an das Endgerät angeschlossen ist. Mitte 2021 sollen Unternehmen von dem fertigen System profitieren können.