Kabel versus Funk – warum dieses 'Duell' zwei Sieger hat

Eines gleich vorweg. Das Duell zwischen drahtloser und drahtgebundener Industriekommunikation existiert gar nicht. Kabel oder Funk ist einfach nicht die richtige Frage. Denn die beiden Technologien verdrängen sich nicht. Sie wachsen vielmehr beide und haben jeweilis ihre eigenen Stärken.

So berichtet Sven Seibert, Leiter des Produktmanagements bei der Firma TKD Kabel: „Nach uns vorliegenden Studien geht man aktuell für den Zeitraum 2019 bis 2021 von einem weltweiten Wachstum des industriellen Kabelmarkts um gut 10 Prozent aus.“ Größere Wachstumsschübe würden dabei vor allem für den asiatischen Markt – mit China und Indien als Treiber – prognostiziert.

Für Dynamik sorgen dabei laut Seibert globale Trends wie digitale Produktion mit vernetzten Maschinen und Anlagen, Roboter und Cobots sowie die forcierte Elektromobilität, die allesamt nicht ohne drahtgebundene Kommunikation auskommen. „Angesichts des schwierigen Umfelds mit Handels-und Zollkriegen und nationaler Abschottung, die zu einer deutlichen Eintrübung des konjunkturellen Klimas führen, bin ich skeptisch, ob diese Prognosen so Bestand haben werden“, gibt Seibert jedoch zu Bedenken.

Der ‚Kabelmarkt‘ als Ganzes ist sehr divers, weil er von vielen unterschiedlichen Anwendungsmärkten bestimmt wird. Das teilt Guido Ege, Leiter Technik und Produktentwicklung für die Regionen LA und EMEA bei der Firma Lapp, mit. Eigentlich spreche man dabei über eine Vielzahl separater Märkte. Für Datenleitungen zum Beispiel sind die Aussichten laut Ege anders als für Steuer- und Anschlussleitungen oder gar für Produkte, die im Infrastrukturbereich genutzt werden.

Da Drahtlostechnologien wie Funk vor allem für die Datenübertragung zum Einsatz kommen, und sich Industrial Ethernet in der Industrie als Standard durchgesetzt hat, ist der Vergleich mit Industrial-Ethernet-Leitungen aus Sicht von Ege vermutlich am sinnvollsten: „Hier sehen wir für Leitungen ein jährliches Wachstum von rund 23 Prozent, bei Drahtlostechnologien sogar von 32 Prozent – allerdings bei einem Marktanteil von nur sechs Prozent“, erläutert der Experte für Industriekommunikation.

Er unterstreicht noch einmal: „Es findet hier aber kein Verdrängungswettbewerb statt, im Gegenteil: Entsprechend ihrer jeweiligen Stärken und Schwächen ergänzen sich beide Technologien viel eher, als dass es einen Wettbewerb gäbe.“ So erschließen Funktechnologien laut Ege oft neue Anwendungen, die mit kabelgebundenen Systemen gar nicht möglich oder sinnvoll wären.

Wo sollte man also auf Kabel und wo auf Funk setzen? „Die Vorteile der drahtgebundenen Kommunikation liegen noch in der Robustheit der Übertragung und der hohen erreichbaren Datenrate“, sagt Bernhard Niemann, Abteilungsleiter Breitband und Rundfunk beim Fraunhofer IIS. Damit werden fest verdrahtete Leitungen Niemanns Einschätzung nach in statischen Aufbauten sowie in Anwendungsfällen mit hohen Datenraten auch weiterhin zum Einsatz kommen. Er erwartet jedoch, dass diese Anwendungen zukünftig auch von Funktechnologien im Millimeterwellenbereich adressiert werden, insbesondere für die Kommunikation mit hohen Datenraten über kurze Distanzen.

Auch Christian Bauer, zuständig für die 5G-Entwicklung bei Trumpf, sagt, dass der Anteil von Funk-Verbindungen deutlich zunehmen wird. Insbesondere mit der Einführung von 5G. Denn damit würden insbesondere auch Anforderungen der Industrie erfüllt.

Vom FTF bis zum mobilen Endgerät - hier lohnt sich Wireless

Drahtlose Kommunikation sieht Bauer im Vorteil, wenn bestehende Infrastruktur um zusätzliche Fähigkeiten ergänzt werden soll und wenn flexible Lösungen gefragt sind. „Beispiele hierfür sind nicht nur Fahrerlose Transportsysteme, sondern auch die Teileverfolgung mittels Ladungsträgerverfolgung oder die Möglichkeit, über mobile Endgeräte an jedem Ort der Produktionsanlage in das Geschehen eingreifen zu können“, erläutert der Experte für Industriekommunikation.

Kabelgebundene Kommunikation hat laut Bauer oft noch in puncto Zuverlässigkeit und Robustheit der Systeme die Nase vorn: „Beim Datendurchsatz sind drahtgebundene Lösungen aktuell noch im Vorteil“, lautet sein Statement. Hier könnten geringe Übertragungszeiten bislang besser garantiert werden als bei mobiler Datenkommunikation.

Ein entscheidendes Kriterium bei der Wahl der richtigen Kommunikationstechnik ist Geschwindigkeit. Wie sieht es also in Sachen Echtzeit bei Kabeln beziehungsweise bei Funk aus? In der Industrie wird derzeit vorrangig WLAN als Funknetz genutzt. „Der aktuelle WLAN-Standard 802.11ac erlaubt theoretisch eine Geschwindigkeit von knapp 7 Gbit pro Sekunde“, berichtet Seibert von TKD. 

Bei handelsüblichen Geräten liege das Maximum aber immer noch zwischen 867 und 1 299 Mbit/s. Formal betrachtet entspricht das laut Seibert etwa dem, was auch heute übliche Kabelnetzwerke mit Gigabit-Ethernet (rund 1 000 Mbit/s) maximal erreichen.

„Trotzdem ist das Netzwerkkabel in der Praxis deutlich schneller“, erläutert der Experte für Industriekommunikation. Es erreicht seine Maximalgeschwindigkeit nämlich auf einer Strecke von bis zu 100 Metern. Bei WLAN ist das Seibert zufolge nur unter optimalen Empfangsbedingungen möglich, was – vereinfacht ausgedrückt – einer Sichtverbindung zwischen Access Point und Computer entspricht. „Schon die erste Wand reduziert die Geschwindigkeit je nach Bauart rasch um die Hälfte“, sagt Seibert.

In Sachen Echtzeitfähigkeit sind Kabel gegenüber Drahtlostechnologien prinzipbedingt im Vorteil. Das bestätigt auch Ege von Lapp: „Die Laufzeit der Information lässt sich bei Kabeln einfach aus der Naturkonstante Lichtgeschwindigkeit und der Entfernung berechnen, die Latenzzeit ist somit kein Thema.“

Funktechnologien holen hier aber auf. „Durch die Entwicklung robuster drahtloser Übertragungssysteme mit geringen Reaktionszeiten rückt der Einsatz der Funktechnologien für Steuerung und Regelung von Maschinen in einer voll automatisierten Produktion in greifbare Nähe“, ist sich Niemann vom Fraunhofer IIS sicher.

Und was ändert sich im Rahmen der fortschreitenden Digitalisierung? „Kabel ermöglichen die sichere und zuverlässige Übertragung von Daten und Leistung – sie sind sozusagen die Nerven- und Blutbahnen der smarten Fabrik“, bringt es Ege von Lapp auf den Punkt. Das bestätigt auch Seibert von TKD: „Kabel sorgen, oft etwas verborgen, für die Strukturen aller Netzwerke – auch in der digitalen beziehungsweise smarten Produktion.“

Es geht somit laut Seibert nicht ohne Kabel – auch in Zukunft. Vielmehr ermöglichten Kabel erst große Zukunftstrends wie Industrie 4.0, Gigabit-Infrastruktur, Energiewende und Elektromobilität. „Selbst die Kommunikation in Mobilfunknetzen ist ohne sie nicht denkbar – Kabel verbinden zum Beispiel die Basisstationen miteinander“, verdeutlicht Seibert.

Voraussetzung für smarte Lösungen sei in der Regel eine Infrastruktur mit Kabeln und Leitungen. Und damit schließt sich der Kreis. Es bleibt dabei. Kabel- und Funktechnologien wachsen miteinander, anstatt sich zu verdrängen. Auch wenn die Digitalisierung voranschreitet und 5G Einzug in die Fabriken hält.