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Echtzeitfähige Kommunikation auf 5G- und TSN-Basis

12. Februar 2021, 17:51 Uhr   |  Andreas Knoll

Echtzeitfähige Kommunikation auf 5G- und TSN-Basis
© Fraunhofer IPT

Das Projekt 5G-Comet soll eine Infrastruktur für durchgängig echtzeitfähige Kommunikation auf der Basis von 5G-Mobilfunktechnologie und TSN schaffen.

Eine Infrastruktur für durchgängig echtzeitfähige Kommunikation zwischen Maschinen, Anlagen und Cloud-Systemen auf der Basis von 5G-Mobilfunktechnologie und TSN zu schaffen – dieses Ziel verfolgt das Fraunhofer IPT jetzt gemeinsam mit Partnern aus Maschinenbau, Netzwerktechnik und Robotik.

Hochdynamische Produktionssysteme zuverlässig und sicher steuern und regeln zu können, erscheint nach wie vor vielen Unternehmen als Herausforderung. Edge- und Cloud-Systeme gewinnen hier an Bedeutung, jedoch fehlt es auch heute noch an entsprechender Ausrüstung und Infrastruktur, um bestehende Maschinen und Anlagen entsprechend den erforderlichen industriellen Anforderungen dauerhaft in digitale IT-Landschaften zu integrieren. Das Projekt „5G-Comet“ des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT aus Aachen mit Partnern aus Maschinenbau, Netzwerktechnik und Robotik will hier Abhilfe schaffen.

Für den schnellen und zuverlässigen Datenaustausch im 5G-Produktionsnetzwerk setzen die Forschungspartner des Projekts 5G-Comet auf eine Reihe von Standards, die zusammengefasst als Time Sensitive Networking (TSN) bezeichnet werden: Sie ermöglichen eine Datenübertragung mit sehr geringen Latenzen und hoher Verfügbarkeit und wurden von der Time-Sensitive Networking Task Group, einer Arbeitsgruppe des IEEE, erarbeitet. Die Partner im Projekt 5G-Comet wollen die ursprünglich für kabelgebundene Netze entwickelten TSN-Standards nun mit der 5G-Mobilfunktechnologie in einem echtzeitfähigen Gesamtsystem kombinieren. Ziel ist eine hochverfügbare, zuverlässige und sichere Kommunikation aller Komponenten und Module: von der Sensorik und Aktorik auf Feldebene über 5G-Netze und Ethernet-Verbindungen bis in die Fraunhofer Edge Cloud (FEC).

Die Fraunhofer Edge Cloud fungiert im 5G-Produktionsnetzwerk als Steuerungszentrale für alle angeschlossenen Systeme: Die Daten sämtlicher Komponenten im Netzwerk laufen hier zusammen. Die hohen Speicher- und Rechenkapazitäten der Cloud, der schnelle Datentransfer zwischen 5G und Ethernet sowie die zuverlässigen Schnittstellen ermöglichen dann, dass die zahlreichen Einzelprozesse innerhalb des Netzwerks nicht mehr lokal gesteuert werden müssen, sondern auf Cloud-Basis. So lassen sich mit speziell programmierten virtuellen Anwendungen echte Prozessketten adaptiv aufeinander abstimmen.

Damit dies verlässlich funktioniert, kombinieren die Aachener Forschungspartner den TSN-Standard für Ethernet jetzt auch mit 5G, so dass das gesamte Produktionsnetzwerk über eine einheitliche Kommunikationsinfrastruktur verfügt. Die standardisierten Schnittstellen zwischen dem mobilen und dem kabelgebundenen Netz sollen sich damit positiv auf die Zuverlässigkeit der Datenübertragung auswirken.

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1. Echtzeitfähige Kommunikation auf 5G- und TSN-Basis
2. Erste Anwendungen in der Erprobung
3. Testumgebung für das 5G-Comet-Forschungsprojekt

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