Sucht man im Internet nach Bildern zu „Datenübertragung“, dann findet man schnell Fotos von Kabeln oder Grafiken, die verschiedene Funkverbindungen (z.B. via Bluetooth oder WLAN) andeuten. Drähte und Funk sind aber nicht die einzigen Möglichkeiten für den Datenaustausch: Auch mit Hilfe von Licht kann dieser gelingen.
Um mehr über die Kommunikation und Sensorik mittels sichtbaren Lichts zu erfahren, organisierte die Plattform Industrie 4.0 kürzlich ein Technology Insight zu diesem Thema.
Die Einblicke zu Visible Light Communication (VLC) und Visible Light Sensing (VLS) ermöglichte Andreas Weiss. Hr. Weiss forscht am Institut für Oberflächentechnologien und Photonik (MATERIALS) bei Joanneum Research und leitet seit kurzem die Forschungsgruppe „Smart Connected Lighting“ in Pinkafeld.
Begriffsbestimmungen
Anfangs schilderte Hr. Weiss, wie die Datenübertragung mit Hilfe von Licht (VLC) zustande kommt. Bei VLC werden für den Menschen nicht wahrnehmbare Signale in hoher Frequenz eingesetzt. Eine LED wird beispielsweise so schnell hintereinander ein- und ausgeschalten, dass Sensoren Daten auslesen können. Durch diese Vorgehensweise sind Datenübertragungen von mehreren hundert Megabits pro Sekunde realisierbar.
VLS wiederum generiert Information auf Basis des empfangenen Lichts. Das können insbesondere Zustände oder Änderungen von Objekten sein. So können z.B. in einer industriellen Lagerhalle Positionsdaten mit Hilfe von VLS erhoben werden.
Hr. Weiss erklärte auch den Unterschied zwischen VLC und Li-Fi. Bei Li-Fi steht die Nutzung von Licht zur Verwendung des Internets im Mittelpunkt – VLC ist ein breiterer Begriff mit mehr Anwendungsmöglichkeiten, z.B. in der Vehicle to Vehicle Kommunikation (V2V) oder im Bereich Infrastructure to Vehicle (I2V).
VLC und VLS in der Praxis und in der Zukunft
Die Datenübertragung mit Hilfe von Licht baut auf dem direkten Sichtkontakt zwischen Sender und Empfänger auf. Der Einsatz der genannten Technologien ist folglich dann besonders interessant, wenn klare räumliche Grenzen existieren oder wenn Funkverbindungen nicht ohne Probleme möglich sind.
Mit Hilfe von VLC kann man beispielsweise Daten in Flugzeugen übertragen, in denen Rundfunk-Verbindungen nicht immer verwendet werden können. VLC kann auch im Bereich der Mobilität eine wichtige Rolle spielen – z.B. bei Ampeln oder bei Rücklichtern von Kraftfahrzeugen.
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Ein Video des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts zum Einsatz von Licht im Verkehr
Im Bereich Industrie 4.0 sind verschiedene Anwendungen durch die lichtbasierte Datenübertragung möglich. VLS hilft dabei, Informationen abzuleiten und Zustände zu erkennen. So kann z.B. die Vibration von Maschinen mit Hilfe von Licht gemessen werden, was für Anwendungen im Condition Monitoring interessant ist. Auch die Verschmutzung des Bodens kann z.B. über dessen Reflexion abgeleitet werden.
In seinem Input ging Hr. Weiss auch auf die Herausforderungen des Einsatzes der Technologie ein. Wetterbedingungen können beispielsweise die Technologie beeinträchtigen, wenn z.B. die direkte Sonneneinstrahlung zur Sättigung der Empfangselemente führt.
In Zukunft wird VLC/VLS laut Hrn. Weiss an Bedeutung gewinnen. Es gibt zunehmend Anwendungsbeispiele für die Technologien, so wird derzeit der Einsatz von VLS zur Wahrung der Privatsphäre oder im Bereich der Energieeffizienz erprobt. Gemeinsam spielen VLC und VLS auch in der Definition des 6G-Standards eine wesentliche Rolle.
Technology Insights der Plattform Industrie 4.0
Wir bedanken uns bei Andreas Weiss von Joanneum Research für den spannenden Input!
Die Technology Insights der Plattform Industrie 4.0 beleuchten aktuelle und spezifische Entwicklungen zu Zukunftstechnologien, die für den produzierenden Bereich relevant sind. Sie sind für alle Mitglieder der Plattform Industrie 4.0 zugänglich. Sollte Ihr Unternehmen Mitglied, Sie aber nicht auf unseren Verteilern sein, melden Sie sich gerne bei michael.fellner@plattformindustrie40.at.
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Foto von Johannes Plenio on Unsplash
