Taktiles Internet für sichere und zeitsensitive Anwendungen der Industrie- und Prozessautomation
Die Bedeutung der Kommunikationstechnologien für die Automatisierung nimmt stark zu. Dabei spielen drahtlose Kommunikationslösungen eine immer wichtigere Rolle. Diese sind aber aktuell kaum in der Lage, die weiterhin steigenden Anforderungen von industriellen Anwendungen an Sicherheit, Zuverlässigkeit, Echtzeitfähigkeit und Universalität zu erfüllen.
Moderne zellulare Mobilkommunikationslösungen erlauben flexiblere, besser skalierbare und einfacher zu verwaltende Netzwerke. Dies gilt insbesondere für die Narrowband IoT (NB-IoT) Funktechnologie. NB-IoT ist eine Funktechnologie mit niedrigem Energiebedarf sowie hoher Gebäudedurchdringung und Reichweite und somit eine innovative Lösung für das Internet der Dinge. Insbesondere auf niedrige Latenzzeiten sowie auf Zuverlässigkeit ausgelegte Anwendungen können hiervon profitieren.
Auf dieser Basis werden im Projekt neuartige Lösungen für eine eventbasierte, flexible und skalierbare Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) entwickelt. Diese sind beispielsweise für die Steuerung und Regelung von Maschinen und Robotern in der Industrie notwendig. Trotz möglicher Störungen der Funkwellen in industriellen Umgebungen müssen funktional kritische Anwendungen zuverlässig funktionieren: Dafür werden mehrere Frequenzbänder sowie die Mehrwegeausbreitung genutzt. Die verwendeten Frequenzbänder haben zudem nur eine kleine Bandbreite, so dass sie möglichst flexibel in ungenutzte Bereiche des bestehenden Frequenzspektrums eingebettet werden können. Ein intelligentes und verteiltes Antennensystem wird in das Gesamtsystemkonzept integriert, um die Zuverlässigkeit der Funkübertragung auch über weiträumige industrielle Anlagen sicherstellen zu können.
Die hohe Skalierbarkeit, also die Unterstützung einer sehr großen Anzahl von Geräten, erfordert neue Verfahren, um Daten und Kontrollinformationen zu trennen. Diese Trennung sowie der Entwurf neuer Zugriffsverfahren ermöglichen es, dass viele Geräte in der industriellen Produktion gleichzeitig kommunizieren können. Die im Projekt entwickelten Verfahren werden abschließend sowohl im Labor als auch in zwei realen Anwendungsszenarien aus der Industrie- und Prozessautomation getestet. Insbesondere evaluieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch Anwendungen, wie sie bei kleinen und mittelständischen Unternehmen üblich sind. So ermöglicht die Technologie beispielsweise die direkte Kooperation zwischen Mensch und beweglichem Roboter oder den Einsatz drahtloser Not-Aus-Schalter.