Eine energieeffiziente Lösung für Echtzeit-Datenübertragung
Erfolgreiche drahtlose TSN-Datenübertragung via Li-Fi.
Der Energieverbrauch moderner Telekommunikationsinfrastrukturen wächst rasant. Um diesen Anstieg bewältigen zu können, müssen zukünftige Netzwerktechnologien wie 6G zunehmend energieeffizient gestaltet werden. Das Fraunhofer-IPMS hat in diesem Zusammenhang ein fortschrittliches Testbed für Time-Sensitive Networking, kurz TSN, entwickelt. Es ermöglicht nicht nur die präzise Analyse und Optimierung des Energieverbrauchs in Echtzeitnetzwerken, sondern zeigt auch die erfolgreiche drahtlose TSN-Datenübertragung via Li-Fi – ein Durchbruch für mobile Industrieanwendungen wie autonome Roboter oder Maschinen in der Fabrikautomation.
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TSN ermöglicht die Übertragung von zeitkritischen Informationen in Echtzeit, was für die nächste Entwicklungsstufe der Digitalisierung entscheidend ist. In Kombination mit Li-Fi, einer optischen Datenübertragungstechnologie, hat das Fraunhofer-IPMS eine drahtlose TSN-Echtzeitverbindung realisiert. Das spart nicht nur Kosten, da eine umfangreiche Verkabelung wegfällt, sondern ermöglicht neue, mobile Anwendungen.
„Wir haben drei unserer Li-Fi-Links getestet. Alle bieten eine hohe Datenrate, Zuverlässigkeit und niedrige Latenz“, erklärt René Kirrbach, Gruppenleiter am Fraunhofer-IPMS. „Damit können wir drahtlose Echtzeitverbindungen bereitstellen, die bisher mit Funktechnologien nicht möglich waren – auch nicht mit 5G. Wir erreichen damit die nächste Stufe der Digitalisierung und erschließen Anwendungen, die eine kabellose Echtzeit-Datenübertragung benötigen: beispielsweise autonom agierende Roboter in der Fabrikautomation.“
Für mobile Anwendungen ist die Energieeffizienz von besonderer Bedeutung, da sie sich direkt auf die Einsatzzeit auswirkt. Allerdings gab es bisher keine Vergleichswerte für den Energieverbrauch von TSN in einer praktischen Umgebung. Das vom Fraunhofer-IPMS entwickelte Testbed bietet nun erstmalig ein solches Benchmark. Die weiteren Arbeiten der Forscher fokussieren sich darauf, die Energieeffizienz von TSN noch weiter zu verbessern.
Das TSN-Testbed unterstützt mehrere kritische TSN-Standards, darunter IEEE 802.1AS gPTP, IEEE 802.1Qbv-2015 und IEEE 802.1Qbu-2016. Diese Standards sind entscheidend für eine präzise Zeitsynchronisation und sorgen für eine redundante Datenübertragung. Falls also ein Datenpfad ausfällt – sei es aufgrund einer unterbrochenen Internetverbindung oder eines defekten Steckers – werden die Daten trotzdem ohne Verzögerung übertragen. Das vermeidet Ausfallzeiten und steigert die Zuverlässigkeit und ist somit besonders wichtig in sicherheitskritischen Anwendungen.
Durch seine modulare Struktur eignet sich das Testbed sowohl für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen als auch für komplexe Netzwerke mit vielen Komponenten wie Endpunkte und Switches. Es basiert auf einem umfangreichen Portfolio an TSN IP-Core-Technologien des Fraunhofer-IPMS, die Datenraten von 1 Gbit/s, 10 Gbit/s und 25 Gbit/s bieten.
Das Testbed ermöglicht Unternehmen und Anwendern, die Leistungsfähigkeit von TSN und Li-Fi für ihre Anwendungen zu erproben und mit bestehenden Lösungen zu vergleichen. Aspekte wie Echtzeitfähigkeit, Energieeffizienz und Zuverlässigkeit lassen sich gezielt analysieren. Zudem bietet das Testbed Raum für die Erprobung völlig neuer Anwendungen mit TSN und Li-Fi. Das Fraunhofer IPMS unterstütz dabei mit seiner umfassenden Expertise in der Entwicklung, Simulation und Validierung von TSN- und Li-Fi-Lösungen.
Fh.-IPMS / RK
Weitere Infos
- Datenkommunikation, Fraunhofer-Institut für photonische Mikrosysteme, Dresden
