Technologietrends für die Konnektivität von morgen Hochgradig und effizient vernetzt

Um die intelligenten Fabriken der Zukunft zu betreiben, sind Konnektivitätslösungen gefragt, die auf engem Raum und möglichst energieeffizient hohe Datenraten liefern – und das sicher und in Echtzeit. Für eine individuelle Fertigung gemäß Industrie 4.0 und bis hin zu Losgröße Eins wird die Kommunikation zwischen Geräten, Maschinen und Anlagen auf Feld­ebene deutlich intensiver ausfallen als bisher – ein Blick auf Technologietrends und aktuelle Entwicklungen.

Kleiner, einfacher, leichter und kostengünstiger

Single Pair Ethernet (SPE) ist ein neuer Ansatz für eine verbesserte Konnektivität, der die Zukunft der Industrie maßgeblich prägen wird. Statt zwei oder vier Leitungspaaren zur Übertragung von Strom und Daten werden künftig zwei Leitungen ausreichen – Energie kann dank PoDL (Power over data line) über dieselbe Doppelader geliefert werden. Die Vorteile einer solchen Technologie liegen auf der Hand: kompaktere Steckverbinder und deutlich weniger Verkabelungsaufwand und -kosten. Industrial Ethernet wird damit auch in Bereiche vordringen, wo es bisher kaum oder gar nicht eingesetzt wurde, etwa zur Anbindung und Stromversorgung von Geräten, Sensoren und Aktoren auf Feldebene.

Für den Automotive-Bereich wurden bereits Standards in IEEE 802.3 definiert, so dass die Technologie einsatzfähig ist und nach und nach ältere Bussysteme wie etwa CAN ersetzen kann. Im nächsten Schritt wird auch die Fabrikautomation von den Vorteilen von SPE profitieren. TE Connectivity (TE) arbeitet aktiv in den entsprechenden Gremien mit – unter anderem im Unterkomitee IEC/SC 48B „Electrical connectors“, das sich auch mit SPE-Steckverbindern befasst, – um Anforderungen und Prüfungen für solche Steckverbinder zu definieren. Mit der aktuell in IEEE 802.3cg entwickelten Ergänzung „10BASE-T1L“ sind Übertragungsraten bis 10 Mbit pro Sekunde über ein einzelnes Adernpaar bis zu einer Länge von 1.000 Metern möglich – erste standardkonforme Steckverbinder werden in diesem Jahr erwartet. Bereits verfügbar ist „1000BASE-T1“, das 1 Gbit pro Sekunde bei einer Bandbreite von 600 MHz liefern kann. TE setzt hier auf eine offene Auslegung der Steckverbinder mit zwei zusätzlichen Kontakten, die mit Strömen oberhalb des PoDL-Limits eine höhere Energie übertragen können.

Quantensprung in der Drahtloskommunikation

Ein zweiter entscheidender Schritt hin zu einer hochgradig vernetzten Welt wird 5G sein, der Mobilfunkstandard der fünften Generation. Auf mindestens drei Ebenen wird 5G eine Revolution in Sachen Konnektivität einläuten: Erstens Geschwindigkeit: 5G erlaubt bis zu 100fach höhere Übertragungsraten als der bisher schnellste Standard LTE. Zweitens Interkonnektivität: 5G bietet ein Vielfaches an Vernetzungspunkten zwischen Maschinen – bis zu 1.000 Mal mehr Verbindungen als bisher. Und drittens Latenzzeit: Mehr als eine Millisekunde ist für einige Applikationen eine inakzeptable Verzögerung– das gehört mit 5G der Vergangenheit an.

TE beschäftigt sich intensiv mit 5G aus der Perspektive der Infrastruktur und besonders im Bereich Antennensysteme, sowohl bei festinstallierten Systemen als auch im Automobilbereich. War eine Antenne früher ein passives elektromechanisches Bauteil, wird sie künftig zu einer smarten Komponente der 5G-Infrastruktur. Kunden von TE entwickeln neue Empfangsgeräte und Basisstationen, um den Weg hin zu mehr Konnektivität zu bahnen. Autonom fahrende Autos, sich selbst optimierende Gebäude und eine vernetzte Welt voller innovativer IoT-Anwendungen werden die Lebensqualität von Millionen von Menschen verbessern.

Komfort, Effizienz und Sicherheit

Wo wir gerade vom IoT sprechen: Die Voraussetzung dafür wie auch für Industrie 4.0 sind leistungsfähige Sensoren, die klein, robust und stromsparend sind. Millionenfach eingesetzt, werden sie zur Basis neuer Anwendungen wie Wearables, Smart Home und Fahrzeugkonnektivität. Bezogen auf Industrieanwendungen führt die Sensorisierung zu einer effizienteren, präziseren und weniger fehleranfälligen Fertigung von Produkten mit höherer Qualität. TE Connectivity stellt für alle diese Bereiche spezifische Lösungen bereit, vom ultrakleinen Drucksensor für tragbare Geräte über Feuchtesensoren zur Raumklimabestimmung bis hin zum kombinierten Temperatur-, Luftfeuchte- und Drucksensor für die Umfelderkennung von Fahrzeugen. Die gesammelten Daten schaffen die Voraussetzung für mehr Komfort, höheren Automatisierungsgrad und innovative Dienstleistungen und Geschäftsmodelle.

Im industriellen Umfeld sind Sensoren unverzichtbar für die Sicherheit von Menschen, den Maschinenschutz, die vorausschauende Wartung und die Bestandsüberwachung – Letzteres etwa bei in flüssiger Form vorgehaltenen Ausgangsstoffen in der Prozessindustrie. Ein neues, für die Zukunft sehr wichtiges Feld ist die Überwachung von Datenspeichern. Die Menge der weltweit übertragenen und gespeicherten Daten übersteigt nicht nur längst die Vorstellungskraft – sie wird auch zunehmend zur Gefahr: Dann nämlich, wenn Speicherbausteine Ziel von Angriffen werden und damit sensible Informationen drohen, verloren zu gehen. Neue Sensoren von TE sorgen auch hier für effizienten Speicherschutz bei sehr geringem Energieverbrauch.

Jede Verbindung zählt

Was Verkehrsverbindungen für das 20. Jahrhundert gewesen sind, sind Datenströme für das laufende – nicht umsonst spricht man von Daten als dem Öl des 21. Jahrhunderts. TE Connectivity leistet mit seinen Produkten einen wichtigen Beitrag, um Konnektivität leistungsfähiger, kostengünstiger und ressourceneffizienter zu gestalten – und das in nahezu jedem Bereich, vom autonomen Fahren über die intelligente Infrastruktur in Gebäuden bis hin zur Sensorisierung und Digitalisierung der Industrie.