Der Trend: Einsatz von Funkkommunikation in der Automatisierungstechnik

Ein Stück drahtlose Zukunft

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Kabellose Netzwerktechnik wird heute bereits im Office-Bereich in Form von Wireless LAN (WLAN) eingesetzt. Die Vorteile der drahtlosen Kommunikation wie Mobilität und Flexibilität, vergleichsweise einfache Installation oder geringer Material- und Kostenaufwand machen diese Technologie auch für den Einsatz im industriellen Umfeld interessant, beispielsweise in der Fabrik- und Prozessautomatisierung oder der Produktionslogistik.

Da Funkverbindungen bestimmte Bereiche des Hochfrequenzspektrums nutzen, unterliegen sie behördlichen Vorschriften. Jedoch sind in den meisten Staaten eine Reihe von Frequenzbändern unter bestimmen Auflagen freigegeben. Auf diese Bänder konzentrieren sich die Entwicklungen für den Einsatz im Automatisierungsbereich. Besondere Bedeutung kommt dabei dem 2,4 GHz-Band zu, das ein breites Übertragungsspektrum bietet und überall auf der Welt lizenzfrei zur Verfügung steht. Diese Frequenz nutzen auch die WLANs gemäß Standard IEEE 802.11b und 802.11g .

Resistent gegen HF-Störung
Auf dem 2,4 GHz-Band haben sich vor allem zwei Verfahren für die schnelle Übertragung großer Datenmengen durchgesetzt: das „Frequency Hopping Spread Spectrum“ und das „Direct Sequence Spread Spectrum“. Beide sind sehr resistent gegen HF-Störungen. Ob die Dateninformationen innerhalb einer bestimmten Zeit über eine Funkstrecke übertragen werden können, hängt aber ebenso vom räumlichen Umfeld der Verbindung ab. Versuche haben gezeigt, dass bei freier Sicht die Funkverbindung innerhalb einer Fertigungshalle bis etwa 30 Meter zuverlässig besteht. Beim Verlassen des Sichtbereichs kann die Funkverbindung aber auch schon bei kürzeren Entfernungen abbrechen.
Verschlüsselung von Daten
Da Funkstrecken offene Verbindungen sind, spielen auch Kriterien wie Abhörsicherheit oder Schutz gegen unberechtigte Zugriffe eine wichtige Rolle. Die Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmechanismen, die heute im IT-Bereich verwendet werden, waren bis vor kurzem für die Automatisierung nicht ausreichend. Dieses Problem ist jedoch inzwischen weitgehend behoben. Denn nachdem sich die WLAN-Verschlüsselung WEP (Wired Equivalent Privacy) aufgrund des statischen Schlüssels als unsicher erwiesen hatte, wurde der WPA-Standard (Wi-fi Protected Access) gemäß IEEE 802.11i entwickelt. Er bietet Schutz durch dynamische Schlüssel, die auf dem Temporal Key Integritiy Protocol basieren. Zudem wird der Schlüssel nur bei der Initialisierung verwendet und anschließend durch einen Ses- sion-Key ersetzt. Die Schlüssel können entweder auf einem zentralen Server verwaltet werden (Managed Key), oder alle Nutzer eines Netzes melden sich mit demselben Kennwort an (Pre-Shared-Keys/WPA-PSK).
Industrietaugliche WLAN-Geräte
Binnen weniger Jahre wird die Funkkommunikation in der Automatisierungstechnik zum Standard gehören. Die technologischen Voraussetzungen dafür sind schon heute weitgehend gegeben. Entsprechende industrietaugliche Geräte auf Basis Wireless LAN sind bereits verfügbar. So hat Hirschmann Electronics auf der Hannover Messe 2004 einen Access-Point zur Anbindung von Ethernet-Komponenten vorgestellt, der in einem Gerät die Funktionen einer WLAN-Basisstation und eines Workgroup-Access-Client verbindet. Mittels Roaming ist zudem eine unterbrechungsfreie Verbindung bei räumlichen Wechseln von Funkzelle zu Funkzelle innerhalb des 2,4 GHz-Frequenzbandes möglich. Eine sichere Kommunikation gewährleistet die Datenverschlüsselung gemäß WPA-PSK.
Weitere Informationen
WLAN-System Hirschmann
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