Datenübertragung für die Industrie: Drahtlos, echtzeitfähig und sicher

• Das Institut für verlässliche Embedded Systems und Kommunikationselektronik (ivESK) der Hochschule Offenburg, die Technische Universität Dresden, das Hahn-Schickard-Institut für Mikro- und Informationstechnik  mit Sitz in Villingen-Schwenningen, der Anbieter für 5G-Campus-Netzwerke Firecell aus Nizza sowie die Universität und Forschungseinrichtung für Telekommunikation und Multimedia Eurecom im Technologiepark Sophia Antipolis in der Region Provence-Alpes-Côte d’Azur wollen bestehende 5G-Kommunikationstechnologien erweitern.
• Das Ziel: der Aufbau einer industrietaugliche Plattform, die eine drahtlose, robuste, echtzeitfähige und sichere drahtlose Datenübertragung für industrielle Anwendungsfälle ermöglicht.

Der Hintergrund des von den deutschen und französischen Wirtschaftsministerien geförderten Projekts stic5G liegt im Bedarf an der Vernetzung industrieller Anlagen. Damit verbundenen ist eine Vervielfachung der daran beteiligten Geräte. Zudem steigen die Anforderungen an die Flexibilität solcher Anlagen stetig. Somit werden drahtlose Technologien für die Datenübertragung immer beliebter. Gleichzeitig darf aber die Zuverlässigkeit nicht hinter das Niveau der bisher genutzten drahtgebundenen industriellen Kommunikationssysteme zurückfallen.

Daher wollen die Projektbeteiligten 5G-Campusnetze aufbauen, konfigurieren, erweitern und in sogenannte Time Sensitive Networking (TSN) Netze integrieren. Hierbei will man industrielle Standard-Kommunikationsprotokollen (PROFINET/PROFIsafe) integrieren und die Nutzbarkeit solcher Netze im industriellen Umfeld erhöhen. Außerdem steht die Erweiterung bestehender industrieller Netzwerke für die Datenübertragung im Fokus. Dies ermöglicht zahlreiche neue Anwendungsfälle, die in den industriellen Produktionsanlagen der assoziierten Anwendungspartner Airbus Operations GmbH (Deutschland), Airbus S.A.S (Frankreich), Robert Bosch GmbH (Deutschland), Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG (Deutschland) und MGA Technologies (Frankreich) umgesetzt und evaluiert werden. Dabei geht es zum einen um die Flugzeugmontage, zum anderen um die Steuerung und Koordination sogenannter Automated Guided Vehicles (Fahrerloser Transportfahrzeuge).

Demonstrator: Das kann das neue 5G-TSN-Campusnetz

In dem Projekt soll ein Demonstrator den Betrieb und die Leistungsfähigkeit des neuen industriellen 5G-TSN Campus-Netzes zeigen. „Das Projekt stic5G wird die Entwicklung von zeitsensitiven 5G-Campusnetzwerken eine Stufe weitertreiben. Mit einem einmaligen Konsortium aus Key-Playern der Branche aus Frankreich und Deutschland, zwei sich ergänzenden Core-Netzwerk-Ansätzen und leistungsfähigen Anwendungspartnern werden wir uns der Integration in bestehende Anwendungen und den damit verbundenen Anforderungen an die funktionale Sicherheit widmen“, erklärte ivESK-Leiter Prof. Dr. Axel Sikora beim zweitägigen Kick-off-Treffen bei Airbus in Hamburg-Finkenwerder.

Die einzelnen Partner ergänzen sich für die Zielsetzungen des Projekts. Während durch die Expertise der beiden Partner TU Dresden und Firecell die Kernbestandteile des zu entwickelnden 5G-Campusnetzwerks abgedeckt werden, bringt die Forschungseinrichtung Eurecom die notwendige Erfahrung mit, um Entwicklungen und Erweiterungen am sogenannten Radio Access Network (RAN) durchzuführen. Die Anbindung der 5G-Endgeräte sowie der finale Aufbau der Demonstratoren erfolgen durch die Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung.

Einheitliche Lösung für die Datenübertragung

Das Teilvorhaben von Hahn-Schickard befasst sich mit der Integration von industriellen und sicherheitsrelevanten Endgeräten und -anwendungen in echtzeitfähige 5G-Campus-Netzwerke auf der Geräteseite (Device Side) der 5G-TSN-Brücke. Dabei bindet man die Geräte und ihre Anwendungen selbst in das echtzeitfähige Netzwerk ein. Auf Geräte-Seite wird dazu ein Device-Side TSN-Translator (DS-TT) umgesetzt und in das echtzeitfähige 5G-TSN Netz integriert. Dieser DS-TT bildet die erforderlichen Funktionen ab, um die echtzeitfähige Kommunikation zu ermöglichen. Hierzu zählen unter anderem die Integration der Synchronisierungsmechanismen und Funktionen zur Steuerung des Netzwerkverkehrs.

Am Ende soll eine einheitliche europäische Lösung entstehen, die die Souveränität der entwickelten Technologiekomponenten und deren Einsatz garantiert. Diese Lösung soll dazu beitragen, die Konnektivität in industriellen Umgebungen für Mitarbeitende, Maschinen und Werkzeuge sowohl in Innen- als auch in Außenszenarien zu erhöhen und flexiblere Produktionsprozesse zu realisieren.

Weitere Informationen: https://www.hahn-schickard.de/

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