Funk statt Kabel für sicherheitskritische Anwendungen

Die Wireless-Netzwerkarchitektur ermöglicht Funkübertragungen mit hoher Übertragungssicherheit und geringster Latenz für sicherheitskritische Anwendungen bis SIL 3 ohne Kabel. Die virtuell bereits auf der diesjährigen embedded World Digital präsentierte und auf Bluetooth Low Energie (BLE) basierende Lösung ist nun am Markt verfügbar.

Im Zuge der Digitalisierung von Prozessen und im Bereich Industrie 4.0 sind flexible und skalierbare Lösungen zunehmend gefragt. Bisher kommen allerdings bei kritischen Prozesssteuerungsaufgaben und sicherheitsrelevanten Anwendungen fast ausschließlich Kabel zum Einsatz. Nur vereinzelt gibt es proprietäre Funklösungen. Die sind zwar mit bestimmten Eigenschaften entsprechend den jeweiligen Einsatz-Anforderungen den Standardfunksystemen überlegen. Für einen darüber hinaus gehenden Einsatz in anderen Szenarien – zum Beispiel beim Informationsaustausch zwischen sich schnell bewegenden Werkzeugen und Maschinen oder im Bereich der Mensch-Roboter-Zusammenarbeit – fehlen ihnen dann aber wichtige Eigenschaften. Diese Lücke schließt nun NT Star Echo. Dank seiner sternförmigen Wireless-Netzwerktopologie mit einer variablen Anzahl kooperierender Echoknoten erfüllt NT Star Echo auch höchste Anforderungen an Zuverlässigkeit und Übertragungsgeschwindigkeit (geringe Latenz) und bietet gleichzeitig eine hohe Ausfallsicherheit und Skalierbarkeit.

Die einzelnen Teilnehmer eines Funknetzes, die Device-Knoten, senden dabei ihre Nachrichten an eine definierbare Anzahl an Echoknoten. Der erste verfügbare Echoknoten leitet daraufhin die Nachricht an den bzw. die adressierten Device-Knoten weiter. Im Zusammenspiel mit dem flexiblen, an der Hochschule Offenburg entwickelten Kommunikationsprotokoll ermöglicht diese Topologie eine für kabellose Verbindungen einzigartig robuste Kommunikation mit minimaler Latenz. Dabei können Energieaufwand, Latenz und Übertragungssicherheit sehr variabel und bedarfsgerecht gestaltet werden. So ist es möglich, durch die Erweiterung der Anzahl eingebundener Echoknoten die Latenz zu senken und die Übertragungssicherheit zu erhöhen.

Zum Aufbau einer NT Star Echo-Architektur eignen sich verschiedene marktübliche BLE-Komponenten. Die Echoknoten sollten aber bei raumsparender Bauweise und wirtschaftlicher Ausführung ausreichend performant sein, um große Datenmengen in Echtzeit und mit geringstmöglicher Latenz verarbeiten zu können. Besonders geeignet ist eine Architektur, die auf Newtecs NT Star Echo BLE 100 als Sensorknoten basiert. Damit kann eine NT Star Echo-Architektur nicht nur schnell und reibungslos umgesetzt werden. Auch hohe Anforderungen an Informationssicherheit (Security) und Funktionssicherheit (Safety) bis SIL 3 und MDD Class IIa sind realisierbar, sodass sich die Funklösung auch für Safety- und Security-relevante Anwendungen in Industrieautomation, Robotik oder Medizintechnologie eignet.