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Donnerstag, 14. Dezember 2017

Funktechnik

Die 2,4-GHz-Falle

Von Christiane Schulzki-Haddouti | 13. Februar 2015 | Ausgabe 07

Ob Automatisierer, Pharma- oder Automobilbranche – Deutschlands Industrie leidet an einer schiefgelaufenen Normierung im Bereich der drahtlosen WLAN-Netze rund um 2,4 GHz. Experten warnen, dass damit die Spitzenposition als „Fabrikausrüster der Welt“, aber auch das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 gefährdet sei.

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Foto: dpa/Igor E.

Reger Funkverkehr herrscht im freien Spektrum rund um 2,4 GHz – auch über Smartphones und Tablets. Ein Grund, warum die Normungsgremien hier für neue Regeln sorgen mussten.

Erst vor Kurzem schlugen die Verbände ZVEI, VDMA und Namur Alarm: Die neue europäische Norm schränke das Innovationspotenzial von Funkanwendungen „erheblich ein“. Weil es solche Nutzungsbeschränkungen außerhalb der EU nicht gibt, würden europäische Produktionsstandorte benachteiligt. Es ginge nicht nur um die Wettbewerbsfähigkeit der Industrieautomation und des Maschinenbaus, sondern „um die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Produktionsstandorte insgesamt“.

Was war geschehen? Seit 1. Januar gelten mit der Norm EN 300 328 V.1.8.1 neue europäische Frequenzanforderungen für Funkanlagen im 2,4-GHz-Frequenzbereich. Sie stammen vom European Telecommunications Standards Institute, kurz Etsi, und regeln mit einem sogenannten „Listen before Talk“-Mechanismus den Frequenzzugang. Echtzeitanforderungen der Industrie werden damit kategorisch ausgeschlossen.

Foto: dpa/Rakusen

Ob in der Pharma-, der Chemie-, der Automobilbranche oder im Maschinenbau – alle Branchen trifft die fehlende Echtzeitkommunikation im Funkverkehr.

Die frühere Norm hatte dies erlaubt. Jetzt aber werden nicht alle, aber wichtige Funkvernetzungen in der Produktion obsolet. Gunther Koschnick vom Fachverband Automation im ZVEI weiß, dass Funk ohne Echtzeitfähigkeit nur zum Monitoring eingesetzt werden kann. „Alle echten Regelkreise, also bis zu 70 % der Signale, können somit nie auf Funk basieren.“

Alle Anbieter von Funksystemen arbeiten jetzt intensiv an anwendungsspezifischen Lösungen. Betroffen sind Neuaufträge und Nachrüstungen. Das trifft auch Kunden aus anderen Branchen, beispielsweise aus der Automobil- und Chemieindustrie.

Der 2,4-GHz-Frequenzbereich ist für die Industrie deshalb so wichtig, weil er der einzige ist, der weltweit frei verfügbar ist. Genutzt wird er vor allem für WLAN-Anwendungen.

Weil immer mehr Smartphones, Tablets und andere Geräte in diesen Bereich drängen, verlangte die EU-Kommission vom Etsi eine Lösung zu finden, die dafür sorgt, dass das Spektrum „effizient“ genutzt wird. Zudem sollte verhindert werden, dass es durch die Konkurrenz zu vieler Geräte zu Problemen kommt.

Die gefundene Lösung gilt als „fairer Zutrittsmechanismus“, ist aber so gestrickt, dass sie ausschließlich die Bedürfnisse des Verbrauchermarkts bedient und nicht die der produzierenden Industrie.

Gleichwohl spielen Funkanwendungen in der Industrieautomatisierung eine wichtige Rolle. Konkret bedeutet es, dass in der Etsi-Norm der Zugangsmechanismus „Listen before Talk“ implementiert wurde: Ein Gerät muss also erst einmal warten, bevor es eine frei werdende Frequenz nutzt. Wartezeiten, seien sie auch nur Zehntelsekunden lang, sind jedoch bei Regelungsprozessen in der automatisierten Fertigung nicht zu tolerieren.

Foto: Tristan Rösler

„Offenbar sind beim europäischen Standardisierungsgremium Etsi Vertreter der Ingenieurskunst auf marktorientierte Kaufleute gestoßen, die taktisch besser gespielt haben.“ Peter Früauf, stellv. Geschäftsführer vom Fachverband Elektrische Automation im VDMA.

Peter Früauf vom Fachverband Elektrische Automation im VDMA stellt fest: „Für die Fertigungsautomation ist das ein erhebliches Problem. Die Verfügbarkeit der Anlagen ist nicht aufrechtzuerhalten, weil ein solches Antwortzeitverhalten im Netz für die Fertigung, die in Millisekunden rechnet, nicht machbar ist.“

In den letzten fünf Jahren versuchten verschiedene Vertreter der Automatisierungsindustrie wiederholt im Etsi-Standardisierungsgremium auf Ausnahmen für die Industrie hinzuwirken. Unter anderem etwa mit dem naheliegenden Vorschlag des Koexistenzmanagements, das in der VDI/VDE-Richtlinie 2185 dokumentiert ist und das in den nächsten zwei Jahren in internationale Standards einfließen soll.

Sämtliche Lösungsvorschläge, für deren Konzeptionierung die deutsche Automatisierungsindustrie erheblich Geld in die Hand genommen hat, sind gescheitert. Gleichwohl stellt das Etsi heute offiziell fest, dass die Norm geschäftsgemäß „im Konsens“ verabschiedet wurde.

Wer aber stellte den Konsens im Etsi-Gremium fest? Den VDI nachrichten liegen mehrere Protokolle zu entscheidenden Sitzungen vor. Demnach entschied in der Regel der Vorsitzende des Gremiums, in diesem Fall Edgard Vangeel, ein Vertreter des US-Netzwerkausrüsters Cisco, wie mit einem Problem abschließend umzugehen sei. Abstimmungen fanden kaum statt, zeigen die Protokolle. Von der Anzahl der Stimmen her wären die Automatisierer ohnehin unterlegen gewesen.

Mehrfach vorgetragene Einwände der Branche, ihre Lösungen seien samt und sonders abgelehnt worden, konterte der Vorsitzende damit, dass man deren Vorschläge eingehend diskutiert und mehrere Alternativen aufgezeigt habe. Vangeel sei daher „enttäuscht“ über diesen Vorwurf.

Es gibt unterschiedliche Bewertungen des Vorgangs: Der IT-Branchenverband Bitkom, der auch Cisco vertritt, hält wie Etsi den Standardisierungsverlauf für „ordnungsgemäß“.

Die Verbände der klassischen Industrie wie der ZVEI und VDMA finden ihn hingegen „merkwürdig“. Peter Früauf dazu: „Offenbar sind bei Etsi Vertreter der Ingenieurskunst auf marktorientierte Kaufleute gestoßen, die taktisch besser gespielt haben.“

Seinem Empfinden nach haben die Vertreter der deutschen Fertigungsautomatisierung im Normungsprozess „die Bedeutung der Lage nicht richtig erfasst“. Früauf benennt auch ein Motiv: „Cisco ist auf dem US-Markt stark, aber in der Fertigungsautomation ist Europa weltweit führend. Hier will Cisco Fuß fassen.“

In Kooperation mit dem US-Konzern Honeywell soll Cisco über eine Technik verfügen, die mit den neuen Anforderungen keine Probleme habe. Das habe Honeywell im Arbeitskreis Standardisierung des Bitkom erklärt. Frank Hakemeyer von Phoenix Contact bezweifelt solche Lösungen. „Meines Erachtens ist die EN 300 328 V1.8.1 da ziemlich präzise und lässt wenig bis keinen Spielraum zu.“

Die bei Etsi in der Diskussion aufgeworfenen Alternativen für die Automatisierungsindustrie erwiesen sich bei näherer Untersuchung jedenfalls allesamt als Sackgassen: so etwa eine Frequenznutzungszuteilung im Bereich 5,725 GHz bis 5,875 GHz für Anwendungen, die eine definierte Priorisierung brauchen. In der Praxis ist das nur auf lange Sicht umsetzbar. Das Funkspektrum ist rar, es müsste weltweit im selben Bereich zur Verfügung stehen.

 Auch der Vorschlag, bei der Bundesnetzagentur eine eigene Lizenz zu erwerben, gilt als nicht praktikabel – zumal dies mit Personal- und Geldaufwand verbunden ist.

Eine weitere Alternative wäre die Weiterverwendung der herkömmlichen Automatisierungssteuerungen, wobei von der Bundesregierung an die Kommission gemeldete „notified bodies“, also besonders qualifizierte Testlabore, eine Unbedenklichkeitsbescheinigung ausstellen könnten.

 In der Praxis macht das aber bislang kein Labor, weil sie über zu wenig spezifisches Fachwissen verfügen und die Entscheidung zudem mit Haftungsfragen verbunden ist.

Derzeit versucht die Automatisierungsindustrie noch das Konzept der „10-mW-Fabrik“ (s. Beitrag rechts) durchzubringen. Im kommenden Normungsentwurf, der in den nächsten Tagen als Etsi EN 300 328 V.1.9.1 veröffentlicht wird, ist aber dieser Lösungsvorschlag wieder nicht enthalten.

Für Beobachter ist daher klar: Bei Etsi wird es kaum in absehbarer Zeit zu einer Lösung kommen. Jetzt ist die Politik gefragt. EU-Kommissar Günther Oettinger soll sich bereits mit dem Thema befassen. 

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