WiTECK

Wireless Industrial Technology Konsortium

Die Abkürzung WiTECK steht für das „Wireless Industrial Technology Konsortium“, wohinter sich eine Non-Profit-Organisation verbirgt, die offen zugänglich ist und der Implementierung von drahtlosen Standards bei der Automatisierung von Prozessen innerhalb der Fabrikproduktion dient. Sie verfolgt demnach das Ziel, innerhalb dieser Branche für eine Technologie zu sorgen, die weder von den Herstellern noch von den Plattformen abhängig ist. WiTECK ist eine amerikanische Erfindung von führenden Herstellern der Automatisierungslösungen und von Wireless Komponenten, die seit 2008 besteht. Der Sitz der Organisation findet sich heute im US-Bundesstaat Delaware.

Der Aufbau von WiTECK

Auch wenn sich diese Organisation selbst als ein offenes Non-Profit-Konsortium ansieht, so gibt es innerhalb der Hierarchie doch Unterschiede, da zwei Formen von Mitgliedern unterschieden werden:

  • Promoter – Diese Mitglieder tragen durch ihre Aufnahmegebühr und die jährlichen Beiträge die finanzielle Hauptlast der Organisation, obgleich das Geld für die Entwicklung von WirelessHART eingesetzt wird. Durch die Übernahme der Kosten stehen diesen Mitgliedern die Quellcodes der Standards zum Einbau in eigene Produkte zu Verfügung und auch die Mitbestimmung bei Versammlungen sammelt sich nur innerhalb dieser Gruppe, zu der auch die Unterteilung der Licensing Agents zählt.
  • Adopter – Hierbei handelt es sich um eine theoretische Mitgliedergruppe, die bestenfalls in der Zukunft aus Forschungslaboren, Universitäten, Behörden sowie Organisationen zur Normung und Standardisierung bestehen soll. Auch hier wird ein Jahresbeitrag fällig, der den Zugang zu Programmierschnittstellen, den Mailinglisten, der internen FAQ-Plattform und dem gemeinsamen Support bieten soll.

Die Aufgaben von WiTECK

Auch WiTECK arbeitet mit der Technologie von Feldbussen. Durch solche Bussysteme werden innerhalb eines Netzwerks die Sensoren, dies sind die Messfühler, und die Aktoren, die die Stellglieder bezeichnen, miteinander verbunden, um den Zweck einer Kommunikation zu einem Steuergerät zu erfüllen. Zudem kommt hier auch die Nutzung von normierten Protokollen zum Einsatz, da bei der Sendung von mehreren Nachrichten über dieselbe Leitung geregelt sein muss, welche Kennung nach welcher Initiative die Messwerte und Befehle erhält.

Doch das „Wireless Industrial Technology Konsortium“ verabschiedet im Gegensatz zu den bisherigen Organisationen keine Standards. Vielmehr wird bei der Arbeit des Konsortiums darauf abgezielt, dass die Spezifikationen in eine Art der Software umgesetzt werden können, die mit den bereits festgelegten Standards konform ist. Somit ist die höchste selbstgestellte Aufgabe der Organisation die Entwicklung und Pflege von Software.
WiTECK und seine Erfindung „WirelessHART“

Die Arbeit von WiTECK basiert derzeit auf der Entwicklung von WirelessHART, ebenso einer Software, die mit den bereits vorhandenen Standards konform sein soll. Durch die Technik wird der Aufbau eines Netzes fast automatisch durchlaufen. Einzige Ausnahme ist hierbei die Planung. Um diesen Nutzen für die Prozess-und Fabrikautomation zu realisieren, bedarf es kompatibler Feldgeräte und Gateways. Darüber hinaus ist auch ein Network-Manager erforderlich, der auf einem separaten PC integriert werden kann und sich dort im Gateway oder dem Controller befindet.

Mittels dieser Komponenten wird ein Mesh-Netzwerk geschaffen, in welchem die Feldgeräte die Funktion eines Routers einnehmen und die Übermittlung der Nachrichten zwischen anderen Feldgeräten und dem Gateway leiten. Hierdurch lässt sich ein Netzwerk beliebig erweitern, da die Feldgeräte nur die Distanz bis zum nächsten Feldgerät überbrücken müssen. Zudem hat die Entwicklung eines solchen Software-Stacks den positiven Aspekt, dass die Interoperabilität gesichert werden kann und auch die Entwicklerkosten entlastend verteilt sind.

Verhinderung von Störungen durch WiTECK Technologie

Bei der Software WirelessHART werden Funkverbindungen automatisch aufgebaut, sodass die Verwaltung eines Netzwerks erleichtert wird. Die Übertragung erfolgt dabei wie bei Bluetooth und WLAN. Bei den Störungen, die die Software zu vermeiden versucht, handelt es sich um zwei wesentliche Probleme:

  • Die Gefahr von Kollisionen wird bei der WiTECK Technologie verhindert, indem der „Time Division Multiple Access“, kurz TDMA, zum Einsatz kommt. Durch dieses Verfahren werden die Informationen durch die Feldgeräte nur während festgelegter Zeitspannen übermittelt, sodass der Verlust von Datenpaketen und der Zusammenstoß von Nachrichten wegfallen.
  • Interferenzen mit anderen Funksystemen werden durch das „frequency hopping“ ausgeschlossen, bei welchem die Funkmodule der jeweiligen Feldgeräte stets zwischen den Kanälen 11 bis 26 „herumspringen“, sodass die Kanäle, die durch WLAN belegt sein könnten, umgangen werden.

Darüber hinaus wird bei der WiTECK Technologie auch die Robustheit des Ausgangssignals verbessert, damit Datenpakete nicht zerstört werden können, wenn es zu redundanten Übertragungswegen, einer zeitversetzten Nachrichtenübermittlung oder anderen Störfaktoren kommt.

Der Aspekt der Sicherheit beim WirelessHART

WiTECK sorgt bei seiner Entwicklung auch dafür, dass ein hohes Maß an Sicherheit besteht. So gibt es verschiedene Schritte, um Fehler und Störungen, aber auch den Missbrauch durch einen unbefugten Zugriff, zu vermeiden:

  1. Für den Zugriff auf das Netzwerk erfolgt eine Anmeldung jedes Feldgeräts über einen „Join Key“, der nur durch den Anlagenbetreiber vergeben werden kann.
  2. Bei jedem Übertragungsvorgang kommt es zur Vergabe von regelmäßig wechselnden „Session Keys“.
  3. Generell werden alle Nachrichten verschlüsselt übertragen
  4. .Zur Vermeidung der Manipulation während der Übertragung erhalten die Datenpakete einen „Message Integrity Code“, der die Erwartungen des Empfängers erfüllen muss, damit dieser die Nachricht nicht verwirft.
  5. Der Network-Manager muss bei der Änderung der zeitlichen Abfolge einer Datenübertragung auf den Netzwerkschlüssel zurückgreifen, sodass die Anweisungen nur die angeschlossenen Geräte erreicht.
  6. Durch die redundanten Übertragungswege werden Frequenzwechsel und Denial-of-service-Attacken verhindert.