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Für eine problemlose Schnittstelle zwischen den Bauteilen entwickelte das Fraunhofer IPMS einen Transceiver, der den Datentransfer gewährleistet.

Li-Fi GigaDock Transceiver vom Fraunhofer IPMS
Baukastensystem soll Lebensdauer von Satelliten verlängern

Astronaut auf der International Space Station ISS bei der Montage der Bauteile. Bild: NASA

Für mehr Nachhaltigkeit von Satellitensystemen sollen diese zukünftig im Baukastensystem erstellt werden, um einzelne Bauteile austauschen zu können und so die Lebensdauer der Satelliten zu verlängern. Für eine problemlose Schnittstelle zwischen den Bauteilen entwickelte das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS einen Transceiver, der den Datentransfer zwischen den Bauteilen gewährleistet. Dieser wurde in dem Interface der iBoss GmbH integriert und befindet sich seit Februar 2022 zu Testzwecken auf der Raumstation ISS (International Space Station).

In der Raumfahrt herrscht internationaler Konsens, was die Modularität von künftigen Satellitensystemen anbelangt. Zukünftig sollen sich solche Systeme wie im Baukastensystem flexibel auseinander und wieder zusammenbauen lassen.

Der Vorteil bei modularen Plug & Play-Systemen besteht darin, dass sich defekte Bauteile austauschen lassen und so die Lebensdauer und Funktion eines Satelliten deutlich erhöht werden kann. Die neue Satellitengeneration soll die althergebrachte Architektur durch ein nachhaltigeres und modular aufgebautes Konzept ersetzen.

– Welche weiteren Projekte die Fraunhofer-Institute bezüglich Luft- und Raumfahrttechnik am Start haben lesen Sie hier:

Technologie, die abhebt

Um Module direkt im Weltraum flexibel an- und abmontieren zu können sind vor allem einfach zu koppelnde und standardisierte Bausteine wichtig. Neben der mechanischen Koppelung der einzelnen Module geht es im Wesentlichen darum, den Daten- und Energietransfer zwischen den einzelnen Bausteinen zu gewährleisten, um auf diese Weise Satelliten beliebig kombinieren zu können.

Die RWTH Aachen hat deswegen schon vor Jahren ein Patent angemeldet, das nun über die Ausgründung der iBoss GmbH als iSSI (intelligent Space System Interface) auf den Markt gebracht wurde und eine Standardschnittstelle für solche Systeme bildet.

Li-Fi GigaDock Transceiver für die Datenübertragung mit Licht auf kurze Distanzen und hohen Datenraten
Bild: Fraunhofer IPMS

Ein Teil des Interface ist eine Entwicklung des Fraunhofer IPMS und auch bekannt unter dem Namen Li-Fi GigaDock. Der Kern der Technologie ist ein optisch drahtloser Transceiver, ein hochintegrierter Baustein, der eine kontaktlose Voll-Duplex und bidirektionale Datenübertragung mit einer Datenrate bis zu 5 Gbps ermöglicht.

Die mögliche Übertragungsdistanz der optischen Datenschnittstelle liegt bei fünf Zentimetern. Auch bei der Übertragung von Rotor zu Stator kann der Baustein eingesetzt werden, da der Transceiver selbst bei hohen Drehzahlen einwandfrei funktioniert.

„Aufbauend auf dieser Komponente hat das Fraunhofer IPMS für iBoss ein Kommunikationsmodul entwickelt, das es nun auch in das All geschafft hat, genauer gesagt sogar auf die ISS“, freut sich Alexander Noack, Entwicklungsleiter für die optische drahtlose Kommunikation.

Noack weiter: „Neben der Raumfahrt findet man die Komponente in industriellen Kommunikationssystemen, in der Medizintechnik als auch in Docking-Applikationen.“

Im Februar flog das Interface zu Test- und Demonstrationszwecken in den Weltraum und wurde durch einen Roboter erstmalig am japanischen Teil der ISS montiert. Bis Mitte Dezember soll das Modul dort verbleiben und seine Einsatzfähigkeit unter Vakuumbedingungen und Strahlungseinfluss beweisen. (eve)


Was ist das Li-Fi Gigadock?

Das Li-Fi GigaDock bietet Datenübertragung mit Licht auf kurze Distanzen und hohen Datenraten. Es ist besonders für Industrieanwendungen geeignet. Im Kontext der Industrie 4.0, in der immer größeren Datenmengen übertragen werden, eignet sich der Transceiver für die Übertragung auf kurze Distanzen und einer maximalen Datenrate von 12,5 Gbit/s. Geringe Latenzen ermöglichen zudem den Einsatz in Anwendungen mit harten Echtzeitanforderungen.

Li-Fi GigaDock für die Datenübertragung mit Licht auf kurze Distanzen und hohen Datenraten.
Bild: Fraunhofer IPMS

Eigenschaften Li-Fi GigaDock:

  • Datenrate: kBit/s bis zu 12,5 Gbit/s
  • Reichweite: ≤10 cm
  • Wellenlänge: sichtbar, infrarot
  • Uni- und bidirektional, vollduplex
  • Echtzeitfähig bis <1us
  • Punkt-zu-Punkt Datenübertragung
  • 360 ° rotierbar
  • Bauform: ≥2×2×2 mm3
  • Laser Class 1
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