Kontaktlose Ethernet-Verbindung ohne nennenswerte Latenzzeit

In der industriellen Automatisierung basiert der Datenaustausch heute in der Regel auf Ethernet (100 Mbit/s). Bei einigen der verwendeten Protokolle – zum Beispiel Profinet IRT oder Ethercat – handelt es sich um sogenannte Echtzeitprotokolle, die eine Kommunikation mit besonders niedriger Latenz erfordern. Als Treiber für diese Entwicklung fungieren die Herausforderungen der digitalen Produktion sowie das hiermit verbundene Ziel einer wirtschaftlichen Fertigung in Losgröße eins. Zudem sollen die internationale Wettbewerbsfähigkeit des jeweiligen Unternehmens sowie die Effizienz über die gesamte Wertschöpfungskette– von der Entwicklung bis zum Anwender – gesichert werden. Vor diesem Hintergrund bestand die größte Herausforderung für Phoenix Contact darin, die richtige Funktechnologie zu finden. Um die Vision einer industriellen kontaktlosen Übertragung ohne Latenz realisieren zu können, musste das Unternehmen neue Wege beschreiten, damit die Daten anders als über die üblichen Funkstandards weitergeleitet werden.

Im Ergebnis stellt Phoenix Contact nun eine kontaktlose Ethernet-Verbindung ohne nennenswerte Latenzzeiten zur Verfügung. Der Datenaustausch gründet sich auf einer drahtlosen 60-GHz-Kommunikation im Nahfeldbereich. Auf diese Weise ist eine Bit-orientierte Übertragung möglich, wie sie beispielsweise bei der Lichtwellenleiter-Kommunikation genutzt wird.

Sämtliche anderen etablierten Funkübertragungs-Technologien setzen auf eine paketorientierte Weiterleitung der Daten, die stets zu erheblichen Latenzen führt. Denn die Pakete müssen erst empfangen, neu verpackt und drahtlos versendet werden. Ähnlich auf der Empfängerseite, welche die Pakete ebenfalls erhalten, auspacken und wieder ausgeben muss. Dieser Prozess umfasst viele asynchrone und Latenz-verursachende Vorgänge, die bei der neuartigen „NearFi“-Kommunikationstechnik komplett unterbleiben. Die Übertragung von Echtzeit-Ethernet-Protokollen bedingt darüber hinaus eine Vollduplex-Weiterleitung, also den gleichzeitigen Datenaustausch in beide Richtungen. Dieser Anspruch stellt etliche Funktechnologien – etwa WLAN oder 5G – vor ein Problem (Bild 4).