Resiliente 5G Vernetzung für industrielle Echtzeitanwendungen (FlexShield)

Abstract

Ziel des Projekts FlexShield ist die Entwicklung sicherer und robuster 5G-Kommunikationssysteme für industrielle Teleoperation – etwa für das präzise und sichere Andocken von LKW an Logistikstationen durch entfernte Steuerung. Ausgangspunkt war die Beobachtung, dass bestehende automatisierte Systeme in solchen komplexen Szenarien an ihre Grenzen stoßen, insbesondere durch begrenzte Genauigkeit und fehlende Flexibilität. Teleoperation bietet hier eine vielversprechende Ergänzung, stellt aber hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Sicherheit der zugrundeliegenden Kommunikation. Angeknüpft wurde an den aktuellen Stand der 5G-Technologie, insbesondere deren Fähigkeit zur echtzeitfähigen, zuverlässigen Kommunikation bei hohen Datenraten. Hier bieten insbesondere Millimeterwellen im 26 GHz-Bereich die nötige Bandbreite für Anwendungen wie Videoübertragung in Echtzeit. Ergänzt wird dies durch Time-Sensitive Networking (TSN), das bereits in der Industrie etabliert ist und die planbare Übertragung zeitkritischer Daten über Ethernet erlaubt. Wissenschaftliche Vorarbeiten zeigten zudem, wie durch adaptive Netzwerkmechanismen und hardwarebasierte Sicherheitslösungen eine hohe Resilienz gegenüber Ausfällen und Angriffen erreicht werden kann. Diese Erkenntnisse bilden die Grundlage für die im Projekt entwickelten Sicherheits- und Redundanzkonzepte.Ziel des Projekts FlexShield ist die Entwicklung sicherer und robuster 5G-Kommunikationssysteme für industrielle Teleoperation – etwa für das präzise und sichere Andocken von LKW an Logistikstationen durch entfernte Steuerung. Ausgangspunkt war die Beobachtung, dass bestehende automatisierte Systeme in solchen komplexen Szenarien an ihre Grenzen stoßen, insbesondere durch begrenzte Genauigkeit und fehlende Flexibilität. Teleoperation bietet hier eine vielversprechende Ergänzung, stellt aber hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Sicherheit der zugrundeliegenden Kommunikation. Angeknüpft wurde an den aktuellen Stand der 5G-Technologie, insbesondere deren Fähigkeit zur echtzeitfähigen, zuverlässigen Kommunikation bei hohen Datenraten. Hier bieten insbesondere Millimeterwellen im 26 GHz-Bereich die nötige Bandbreite für Anwendungen wie Videoübertragung in Echtzeit. Ergänzt wird dies durch Time-Sensitive Networking (TSN), das bereits in der Industrie etabliert ist und die planbare Übertragung zeitkritischer Daten über Ethernet erlaubt. Wissenschaftliche Vorarbeiten zeigten zudem, wie durch adaptive Netzwerkmechanismen und hardwarebasierte Sicherheitslösungen eine hohe Resilienz gegenüber Ausfällen und Angriffen erreicht werden kann. Diese Erkenntnisse bilden die Grundlage für die im Projekt entwickelten Sicherheits- und Redundanzkonzepte.