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Das WLAN-Kabel

Das WLAN-Kabel

Strahlende Kabel im Vergleich zur Antenne

Strahlende Kabel sind zwar ‚Kabel‘, werden jedoch als Antennen genutzt. Die Konstruktion basiert auf der von Koaxialkabeln und besteht aus einem Innenleiter, der das Signal führt, und einem Außenleiter. Damit diese gut leiten, sollte ein gleichmäßiger Abstand gehalten werden und gleichzeitig sollte dieser ‚Abstandshalter‘ idealerweise aus Luft bestehen (Dielektrikum). Ein niedrig verdichtetes Schaummaterial kommt den Eigenschaften von Luft am nächsten und ist stabil genug, den Außenleiter zu tragen. Das geschlossene Koaxialkabel ist darauf ausgelegt, bei gleichbleibender Impedanz und möglichst niedrigem Leitungswiderstand ein hochfrequentes Signal von einem Ende zum anderen zu transportieren. Diese Technik macht es sich zu Nutze, dass hochfrequente Wellen jede Lücke in der Schirmung zum ‚Ausbrechen‘ nutzen.

Damit Funkwellen empfangen und gesendet werden können verfügt der Außenleiter über Schlitze. Jeder Schlitz kann als eine kleine Antenne verstanden werden. Das Besondere bei dem Design und der Entwicklung der Kabel besteht darin, dass die Leitungswiderstände trotzdem niedrig gehalten werden, obwohl jeder Schlitz einen Energieverlust darstellt, um möglichst viel nutzbare Kabellänge zu erreichen. Das Signal soll möglichst stark abgestrahlt werden. Und das Kabel soll in der Praxis leicht, stabil und nicht zu starr sein. Der natürliche Einsatzort von strahlenden Kabeln sind ‚geschlossene Bereiche‘. Erstmals eingesetzt wurden die Kabel in Tunneln und danach in Gebäuden, Gängen, Zwischendecken usw. In Eisenbahntunneln erreichen strahlende Kabel Längen von bis zu zweieinhalb Kilometern, was die Anzahl der notwendigen und teuren Zwischenverstärkern reduziert.

Spezialfall für Funk-Kommunikation mit Strahlenden Kabeln

Seit ca. 10 Jahren werden strahlende Kabel im Bereich der Automatisierung eingesetzt. Im Gegensatz zu Tunneln oder Minen ist die Umgebung in einer Produktionshalle z.B. wesentlich weniger ‚abgeschlossen‘. Eine Halle  ist, wenn sie leer ist, leicht mit nur einem Sender vollständig auszuleuchten. Die Herausforderungen entstehen mit der jeweiligen Ausstattung der Halle und den Anforderungen an das Funknetzwerk. Mit dem Wachstum des Internet-basierten Einzelhandels durch immer mehr Online-Händler wie Amazon, Zalando usw. steigt der Bedarf an Lagerfläche steil an. Hochregallager stellen die effektivste Bauform von Lagern dar und sind heutzutage vollautomatisiert. Bereits seit Beginn der WLAN-Entwicklungen gelten Hochregallager als besonders schwieriges Umfeld. Das liegt daran, dass einerseits ein stabiles Funkfeld gewährleistet sein muss, andererseits sich aber die Inhalte der Lager permanent ändern können und so auch die Rahmenbedingungen für die Funkausleuchtung. Die hohen und möglichst eng gestellten Regale teilen die Halle in mehrere schmale Gassen auf. In diesen Gassen bewegen sich die Gabelstapler oder Krane, die die Regale befüllen oder die dort gelagerten Teile entnehmen.

Hochregallager

Für den Betreiber eines solchen Hochregallagers ist der reibungslose und schnelle Lagerumschlag der wichtigste Faktor. Je schneller das Fahrzeug be- und entladen kann, desto effektiver wird das Lager betrieben. Das Ziel einer Steuerung des Lagers ist es also, die Leerfahrten der Fahrzeuge zu reduzieren und auch deren Transportwege so kurz wie möglich zu halten. Das ist am besten mit einer effektiven und permanenten Kommunikation zwischen der Steuerung und dem Fahrzeug zu bewerkstelligen. Also muss die Kommunikation echtzeitfähig oder besonders schnell sein. Viel wichtiger ist es, sie zuverlässig zu gestalten. Das bedeutet, dass Informationspakete sofort und ohne Unterbrechungen oder gar Wiederholungen übertragen werden. Sie müssen an jedem Ort des Lagers empfangen und gesendet werden können. Es darf nicht zu ‚Funklöchern‘ kommen, weil an manchen Stellen nur eine schwache Ausleuchtung stattfindet. Moderne Lager werden heutzutage komplett ohne menschliche Fahrer betrieben. Das heißt aber auch, dass das System umso stabiler und ausfallsicherer funktionieren muss.

Die Herausforderung an das Funksystem ist bereits hoch, wenn man die genannten Anforderungen erfüllen will. Hinzu kommt, wie erwähnt, dass sich der Inhalt des Lagers permanent ändert und damit die Funkbedingungen.

Typischerweise wird heutzutage WLAN als Funktechnik verwendet, weil es dafür entwickelt worden ist, um ein Ethernet-Netzwerk drahtlos zu verlängern.

Hier ein Beispiel…

150m Kabel müssen im Hochregallager so verlegt werden, dass einerseits die Gänge gut ausgeleuchtet werden und die Länge des Kabels noch ausreicht, um möglichst viele Gänge abzudecken. Nehmen wir an, dass die Breite des Gangs ca. 20m beträgt. Zudem befindet sich das Kabel jeweils über den Fahrwegen der Gabelstapler oder Krane. Deren WLAN-Empfänger haben eine direkte Sichtverbindung zum sendenden Kabel. Das erhöht die Übertragungsstabilität nochmal deutlich, da die Signale direkt zwischen Sender und Empfänger laufen und nicht auf Reflektionen angewiesen sind. Im Ergebnis zeigt sich, dass die gesamte Halle mit einem einzigen Access-Point und dem strahlenden Kabel homogen ausgeleuchtet wird. Die WLAN-Clients sind befreit von der zusätzlichen Last, auf mehrere Access-Points hören und reagieren zu müssen. Es findet kein Wechsel zu anderen Access-Points und damit keine Unterbrechung der Datenkommunikation statt.

Neue Lagertypen

Auch hier zeigt sich der Vorteil des strahlenden Kabels. Es sendet und empfängt bauartbedingt an jeder Stelle seiner Länge. Legt man es quer zu den Gängen, wird jeder geöffnete Gang ausgeleuchtet. Wieder ist nur ein Access-Point notwendig, um die ganze Anlage zu versorgen.

Vorteile auf einen Blick

  • Hochregallager: Automatisierung durch WLAN-Kommunikation
  • Hohe Ansprüche an Funkausleuchtung
  • Strahlende Kabel reduzieren Komplexität

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