Industrie

Ericsson: Vernetzte Roboter kommuni­zieren ohne Kabel

Per Kabel vernetzte Roboter in der Industrie sollen bald der Vergangenheit angehören. Im Rahmen unserer Ericsson-Serie beschreiben wir, wie per 5G vernetzte Roboter mit einer Latenzzeit von einer Millisekunde kommunizieren.
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Ericsson: Vernetzte Roboter kommunizieren ohne KabelEricsson: Vernetzte Roboter kommunizieren ohne Kabel Die Technik der Mobilfunknetze wird sich in den kommenden Jahren rasant verändern - die Einsatzszenarien aber auch. In Deutschland wird beispielsweise am Ericsson Eurolab in Herzogenrath-Kohlscheid bei Aachen an der Zukunft des Mobilfunks geforscht.

Im zweiten Teil unserer Artikelserie zur Arbeit von Ericsson in Deutschland ging es um den zukünftigen LTE-Nachfolger 5G. Im heutigen dritten Teil beschäftigen wir uns mit komplett drahtlos per 5G vernetzten Fabriken und virtuellen Mobilfunk-Netzfunktionen.

Industrie-Netze: Wir bleiben unter uns

Trotz aller Diskussion um "Industrie 4.0", sollen sensible Daten bei Industriebetrieben möglichst im eigenen Haus bleiben. Das "5G MIN - Modular Industrial Network" wird das "Industrial Ethernet" über Kabel ablösen. Viele Sensoren liefern über das Netz Informationen, der Traffic soll die Firma aber nicht verlassen. Deswegen werden lokale Sendeeinheiten (eNodeB) in den Firmen aufgestellt, woran direkt die Firmen-Server angeschlossen sind. Die Daten bleiben im Haus, die Geschwindigkeiten steigen. Der Kern ist ein Open flow switch, im Kern ein Stück Software.

Beim Smart Network EDGE werden in Zusammenarbeit mit Vodafone Signale auf ihre Wichtigkeit untersucht. Die Ergebnisse sollen im Rahmen einer "Distributed Cloud", die so nahe wie möglich an den Kanten des Netzes aufgebaut wird, genutzt werden. Dabei wird gefiltert was wichtig ist.

Ein Beispiel ist eine Gesichtserkennung. Eine App läuft lokal, welche die Gesichter vor Ort analysiert. War der Besucher noch nie da, ist er vielleicht bei einer anderen Außenstelle schon vorbeigekommen. Es werden nur relevante Bilder übertragen, der IPSEC-Tunnel hat eine Datengeschwindigkeit von 2-3 MBit/s.

Die drahtlose Fabrik

In einer modernen Wireless-Fabrik stehen heute Roboter, die die Werkstücke bearbeiten und auf Fließbänder heben oder von dort aufnehmen. Da kommt es auf extrem kurze Reaktionszeiten an. Bisher wurden in den Hallen Steuerkabel verlegt, doch bei immer wechselnden Produktionen ist das unflexibel, mit Funk fallen die meisten Kabel weg. Mit Servern direkt in der Halle sowie mit der Analyse von Datenströmen kann einiges an Geschwindigkeit herausgekitzelt werden. Was man direkt vor Ort braucht, wird vor Ort berechnet, wo die Daten entstehen und gebraucht werden; eine App kann verteilt auf einem lokalen und einem entfernten Rechner laufen. Arbeiten zwei entfernte Produktionsstandorte miteinander, können sich die Systeme austauschen und auf dem neusten Stand halten.

In der modernen Fabrik sind alle Geräte vernetzt. Der kleine Transportwagen muss wissen, wo es hingeht. Damit unterwegs nichts passiert, muss das System jederzeit wissen, wo es lang geht. Kameras streamen alle wichtigen Ereignisse in die Leitstelle.

5G erweitert die Bandbreite, weil viel mehr gleichzeitige Verbindung und eine geringere Latenz (kürzere Ping-Zeit) möglich sind. Durch Korrelation der Daten kann 5G auch angepasst werden. Nutzer A bekommt 4 GBit/s, Nutzer B sendet nur einen Status (30 kBit/s reichen), Nutzer C braucht 1 GBit/s und nachher reichen ihm 512 MBit/s) usw.

Während früher viel mehr firmenspezifisch entwickelt wurde, sind heute Open-Source-Protokolle gefragt. Dabei ist die Herausforderung, die Dinge zum Laufen zu bekommen und Schnittstellen zu schaffen, die mit anderen Produkten anderer Hersteller funktionieren.

Netze werden virtuell und Software-gesteuert

Ein Netz bestand früher aus festen Komponenten, die eine feste Aufgabe hatten. Ein Schalter schaltet etwas ein oder aus, ein Wählgerät wählte Verbindungen. Das war robust und zuverlässig, aber sehr unflexibel, insbesondere beim Ausfall von Komponenten oder einer temporären Überlastung.

Deswegen werden Netze heute von einer Software gestaltet und gesteuert (SDN). Netzfunktionen (NFV) finden in der Software statt, beispielsweise Filterkennlinien, Signalaufbereitung und Entschlüsselung, aber auch Kostenkontrolle, Tarifoptionsverwaltung und Guthabenaufladung für ein Prepaid-Produkt. Diese Software muss entwickelt und getestet werden.

Durch die zunehmende Virtualisierung können Hardwarekomponenten wie Server schnell ausgetauscht werden, das System läuft gleich weiter. Die Software könnte beispielsweise einen alten X86-Prozessor simulieren oder veraltete Programme oder Betriebssysteme (zum Beispiel Windows XP) in einer virtuellen Maschine laufen lassen, ohne Kontakt zu schädlichen Einflüssen oder Gefahren von außen.

Der vierte Teil unsere Serie beschäftigt sich damit, wie Netzfunktionen in die Cloud ausgelagert werden. Die Sicherheit wird immer wichtiger, die Zuverlässigkeit von Netzen aber auch. Es gibt sogar Pläne für ein Notfall-Kommunikationssystem, das im Katastrophenfall ohne Basisstation auskommt.

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