TSN und Li-Fi: Große Datenmengen in Echtzeit übertragen

| Redakteur: Hendrik Härter

Roboter lassen sich per Licht und TSN in Echtzeit und deterministisch völlig kabellos steuern.
Roboter lassen sich per Licht und TSN in Echtzeit und deterministisch völlig kabellos steuern. (Bild: Fraunhofer IPMS)

Roboter und Maschinen kommunizieren bisher vor allem über Kabel mit speziellen Feldbussystemen. Doch kombiniert man Li-Fi mit TSN, dann lassen sich Daten in Echtzeit und deterministisch ohne Kabel übertragen.

Mit Licht lassen sich schnell große Datenmengen übertragen. Beispielsweise bietet Signify (ehemals Philips Lighting) nicht nur eine Büroleuchte an, die Daten mit 30 MByte/s überträgt. Geplant ist auch, per Licht Daten in Bussen zu übertragen.

Doch lässt sich Li-Fi, also die Datenübertragung mit Licht, auch auf die Industrie übertragen? Denn hier sind ganz andere Anforderungen gegeben. Ein Stichwort ist die Echtzeitübertragung. Bisher erfolgte die echtzeitfähige Übertragung der Informationen über Kabel mit speziellen Feldbussystemen. Nachteil ist, sie eignet sich nicht für mobile Anwendungen für die Industrierobotik und der Automatisierungstechnik. Um das Problem anzugehen, hat das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS jetzt Li-Fi und Time Sensitive Networking kombiniert. Nun soll es möglich sein, große Datenmengen in Echtzeit und deterministisch drahtlos zu übertragen. Damit können mobile Anwendungen wie Industrieroboter oder dynamische Fertigungszellen drahtlos und in Echtzeit via TSN Standard kommunizieren.

Große Datenmengen übertragen

„Li-Fi ist eine Technik zur drahtlosen Datenübertragung mittels Licht und bietet die Möglichkeit Übertragungszeiten im Mikrosekundenbereich zu realisieren. Zudem ist die Datenverbindung mit Li-Fi zuverlässig und bietet eine gleichbleibende Qualität“, erläutert Dr. Alexander Noack, Entwicklungsleiter am Fraunhofer IPMS. „Für die echtzeitfähige und deterministische drahtlose Datenkommunikation ist Li-Fi daher ein ideales Medium. Auf diese Weise kann Time Sensitive Networking auch ohne Kabel umgesetzt werden“.

Time Sensitive Networking (TSN) erweitert bisherige Ethernet-Standards, um die deterministische und echtzeitfähige Datenübertragung durch ein gemeinsames Netzwerk. Vor allem für die moderne Produktion werden hohe Bandbreite und garantierte Zykluszeiten unter einer Millisekunde benötigt. Eine zeitkritische und priorisierte Steuerung der Datenströme ist hierfür unabdingbar.

TSN mit Li-Fi als eine echte Alternative

„Bisher war die echtzeitfähige Datenübertragung für TSN kabelgebunden. Eine Übertragung mit Funk wäre eine Alternative unterliegt jedoch klaren Grenzen“, erläutert Dr. Noack weiter. „Mit heutigen Funkstandards wie 4G, LTE,W-LAN oder auch dem zukünftigen Funkstandard 5G sind geforderte Latenzzeiten aus der Automatisierung im Mikrosekundenbereich nicht erreichbar. Das Fraunhofer IPMS integriert deswegen TSN in einen Li-Fi-Hotspot.“

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