Neue Technologien

System für echtzeitfähige Industrievernetzung

Das zukünftige Netz wird sehr hohe Datenraten erlauben und ein sogenanntes „taktiles Internet“ sein, also über Reaktionszeiten verfügen, die mit unter einer Millisekunde für den Menschen nicht mehr wahrnehmbar sind. Bild: 5G.co.uk
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14 deutsche Unternehmen und Organisationen haben sich im Projekt „TACNET 4.0 – Tactile Internet“ zusammengeschlossen, um ein einheitliches System für die industrielle Kommunikation in Echtzeit zu entwickeln. Auf Basis der 5G-Mobilfunktechnologie soll in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt das so genannte „taktile Internet“ für die Digitalisierung von Produktion und Robotik weiterentwickelt werden. Koordiniert wird das Projekt vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), gemeinsam mit Nokia Bell Labs.


Mit „5G“ startet im Jahr 2020 die 5. Generation mobiler Kommunikationsnetze. Das zukünftige Netz wird sehr hohe Datenraten erlauben und ein sogenanntes „taktiles Internet“ sein, also über Reaktionszeiten verfügen, die mit unter einer Millisekunde für den Menschen nicht mehr wahrnehmbar sind. Die für vernetzte Produktion (Industrie 4.0) notwendige höchste Zuverlässigkeit und eine Kommunikation in Echtzeit wird in der ersten Phase allerdings noch nicht Ende-zu-Ende unterstützt. TACNET 4.0 wird deshalb innerhalb des BMBF-Förderprogramms „5G: Taktiles Internet“ die hierfür benötigten Konzepte und Algorithmen entwickeln und damit die Voraussetzungen für viele Industrie 4.0-Anwendungen schaffen, wie etwa die direkte Interaktion zwischen Mensch und Maschine oder die drahtlose Prozesssteuerung.

Minimale Latenz als Basis für vielfältige Anwendungen

Einer der wichtigsten Aspekte von TACNET 4.0 ist die lokale und standortübergreifende sichere Übertragung von Daten mit minimaler Verzögerung, um beispielsweise Maschinen fernsteuern zu können. „Durch innovative 5G Technologien können anspruchsvolle und bisher nicht realisierbare Szenarien in der Prozess- und Fertigungsautomatisierung unterstützt werden“, erklärt Professor Dr.-Ing. Hans Schotten, Leiter des Forschungsbereichs Intelligente Netze am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern und Koordinator von TACNET 4.0 erläutert. Ein solches Szenario sei zum Beispiel die Fernsteuerung von mobilen Maschinen oder Robotern, die in gefährlichen Arbeitsumgebungen im Einsatz sind oder die Bedienung durch lokal nicht verfügbares Fachpersonal erforderten. Hierzu würden im Projekt auch neue Ansätze, wie Big-Data-Analytics, Edge-Cloud-unterstützte Echtzeitsteuerung und Ferndienste, untersucht.

„Taktiles Internet ist wichtig für eine umfassende Vernetzung von Menschen und Dingen, da diese Technologie zur industriellen Wertschöpfung beiträgt und das Leben der Menschen im Alltag erleichtern wird“, ergänzt Dr. Peter Rost, Nokia Bell Labs. Niemand entwickle die Anwendungsszenarien von morgen alleine. Es brauche eine übergreifende Zusammenarbeit unterschiedlicher Branchen.

Offene Schnittstellen garantieren Anpassungsfähigkeit

Die besondere Herausforderung von TACNET 4.0 ist es, künftige 5G-Netze und andere gängige sowie neuartige industrielle Kommunikationsnetze zu integrieren, um die unterschiedlichsten industriellen Anwendungen zu unterstützen, etwa die Einbindung von Feldbussystemen. TACNET 4.0 setzt dabei auf offene Schnittstellen, sodass die Netzwerkfunktionen zum Beispiel durch Apps erweitert werden können. Weiterhin wird erstmals versucht, das Mobilfunknetz zur Weitbereichsabdeckung zu nutzen, statt wie bisher nur lokale drahtlose Sensornetze oder WLAN.

Neben dem DFKI und Nokia Bell Labs als Gesamtkoordinatoren gehören dem TACNET-Konsortium das ABB Forschungszentrum, die Ascora GmbH, Robert Bosch GmbH, CommSolid GmbH, Götting KG, Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) der Hochschule OWL, MECSware GmbH, NXP Semiconductors Germany GmbH, OTARIS Interactive Services GmbH, Technische Universität Dresden mit dem Vodafone Lehrstuhl Mobile Communications Systems sowie mit dem Deutsche Telekom Lehrstuhl für Kommunikationsnetze, die Universität Bremen sowie die assoziierten und kooperierenden Partner BASF, Busch-Jaeger, Hirschmann Automation and Control GmbH, Innoroute GmbH, Phoenix Contact Electronics GmbH, Vodafone Germany, it’s OWL Spitzencluster, owl Maschinenbau e.V. und der VDMA an.

Die Projektleitung obliegt dem DFKI (Professor Dr.-Ing. Hans D. Schotten) und Nokia Bell Labs (Dr. Peter Rost). Der offizielle Start des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 6,3 Millionen Euro geförderten Projekts war im April 2017. Die Gesamtlaufzeit beträgt drei Jahre. Am 30.11.2017 fand in München ein Konsortialtreffen zum ersten Projekt-Meilenstein statt. Mit diesem wurde die Analyse der Anwendungsfälle und Industrieanforderungen abgeschlossen und in die 3GPP-Standdardisierung eingebracht, so dass nun die eigentliche Arbeit in den technischen Arbeitsgruppen die Vorbereitung der Demonstratoren in Angriff genommen werden kann. (ig)

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