Sichere drahtlose Funksysteme für Augmented Reality-Anwendungen (PROWILAN)

Entwicklung von neuartigen drahtlosen Kommunikationslösungen für den industriellen Einsatz

PROWILAN

Durch Augmented Reality unterstützte Wartungsarbeiten (Quelle: DFKI GmbH)

Motivation

In der Industrie steigen die Anforderungen an Flexibilität und Kosteneffizienz. Dies führt zu einem schnell wachsenden Interesse an Funktechnologien, die industrielle und andere professionelle Anwendungen mit ihren hohen Anforderungen an Sicherheit, Robustheit, Datenrate und kurzer Antwortzeit unterstützen können. Beispielsweise ist die Fernsteuerung von Robotern mit haptischem Feedback bei Montage- und Wartungsarbeiten in gefährlichen und unzugänglichen Umgebungen derzeit nur eingeschränkt möglich. Ebenso können kooperative Augmented-Reality Anwendungen, bei denen Teams aus Technikern und Robotern zusammenarbeiten, nur schwer über etablierte Funktechnologien gesteuert werden, weil sie den hohen Anforderungen nicht genügen. Insbesondere bestehen beim Einsatz dieser Technologie Sicherheitsprobleme, die für professionelle Anwendungen mit potenziellen Schäden für Mensch oder Maschine nicht akzeptabel sind.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Projektes Professionelles Wireless Industrie LAN (PROWILAN) ist es, diese Lücke zu schließen und eine neuartige drahtlose Kommunikationslösung für professionelle und insbesondere industrielle Anwendungen zu entwickeln, die auch höchsten Anforderungen zukünftiger Anwendungen genügt. Als besonders kritisch werden dabei folgende Eigenschaften angesehen: Eine geringe und schwankungsarme Latenz im Bereich von einer Millisekunde; die Unterstützung von aggregierten und stabilen Datenraten von 100 Mbit/s – 1 Gbit/s; hohe Robustheit gegenüber Interferenzen und Störungen; hohe Sicherheit und Verfügbarkeit. Für viele Anwendungen sollen mobile Einheiten in der Lage sein, ihren Ort und die Orientierung im Raum zu bestimmen. Ebenso sollen die Anforderungen von Industrie 4.0 wie Nutzerfreundlichkeit und Flexibilität (Plug&Play / Plug&Trust) erfüllt werden. Die Systeme müssen dabei zuverlässig in der Lage sein, die Verfügbarkeit eines Kommunikationskanals zu bestimmen, um Anwendungen bei Ausfall warnen zu können (Selbstüberwachungsfähigkeit).

Innovationen und Perspektiven

Zu den notwendigen und geplanten Innovationen gehören unter anderem eine Multi-Band-fähige Funkschnittstelle, die sehr kurze Latenzen unterstützt und die hohen Bandbreiten des 60 GHz Bandes nutzt. Außerdem wird ein zweistufiges Lokalisierungskonzept erforscht, das sowohl in den Sen-der/Empfänger-Einheiten integriert ist als auch Kontextinformationen aus der Anwendung nutzt. Dazu werden die Funkzugangsknoten mit Computing Ressourcen ausgestattet, welche die Ausführung von besonders zeitkritischen Anwendungen und Diensten erlauben. Eine Ende-zu-Ende Sicherheits-lösung mit Diagnosefunktionalität für eine zuverlässige Selbstüberwachung wird ebenfalls erforscht.

Durch eine skalierbare Systemlösung aller Anwendungen sollen diese entsprechend kosteneffizient angeboten werden können und durch gezielte Steuerung der gegenläufigen Anforderung „Stabilität“ und „geringe Latenz“ werden verschiedenen Leistungsdimensionen ausgenutzt.

Projektinformation

Verbundkoordinator Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH

Volumen 7,2 Mio. €

Laufzeit 02/2015 - 01/2018

Partner DFKI GmbH, Kaiserslautern
ABB AG, Mannheim
IHP GmbH, Frankfurt (Oder)
IMST GmbH, Kamp-Lintfort
NXP Semiconductors Germany GmbH, Hamburg
Bosch Rexroth Aktiengesellschaft, Lohr am Main
Robert Bosch GmbH, Gerlingen-Schillerhöhe
Technische Universität Dresden, Dresden