Drahtlose, echtzeitfähige, sichere Datenübertragung für die Industrie

Bestehende 5G-Kommunikationstechnologien erweitern, um eine industrietaugliche Plattform aufzubauen, die eine drahtlose, robuste, echtzeitfähige und sichere drahtlose Datenübertragung für industrielle Anwendungsfälle ermöglicht. Das wollen 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. 

Vernetzung in industrieller Anlagen

Hintergrund und Motivation des von den deutschen und französischen Wirtschaftsministerien geförderten Projekts liegen im zunehmenden Bedarf an einer immer stärker werdenden Vernetzung in industriellen Anlagen und der damit verbundenen Vervielfachung der daran beteiligten Geräte. Zudem steigen die Anforderungen an die Flexibilität solcher Anlagen stetig, sodass drahtlose Technologien immer beliebter werden. 

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 sollen industrielle Standard-Kommunikationsprotokollen (PROFINET/PROFIsafe) integriert, die Nutzbarkeit solcher Netze im industriellen Umfeld erhöht und die Erweiterung bestehender industrieller Netzwerke ermöglicht werden. 

Dies ermöglicht zahlreiche neue Anwendungsfällen, 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). 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 hervorragend. Während durch die Expertise der beiden Partner TU Dresden und Firecell die Kernbestandteile des zu entwickelnden 5G-Campusnetztwerks 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.

Integration von industriellen und sicherheitsrelevanten Endgeräten

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 werden die Geräte und ihre Anwendungen selbst in das echtzeitfähige Netzwerk eingebunden, indem auf Geräte-Seite ein Device-Side TSN-Translator (DS-TT) umgesetzt und in das echtzeitfähige 5G-TSN Netz integriert wird. 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.

Kontakt: Moritz Faller, Hahn-Schickard
Moritz.Faller@Hahn-Schickard.de