Echtzeitüberwachung von industriellen Funknetzen

Um Industrie-4.0-Anwendungen wie mobile Roboter oder fahrerlose Transportfahrzeuge zu realisieren, müssen industrielle Kommunikationsnetze eine sehr hohe Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und in vielen Fällen eine niedrige Latenz sicherstellen. Die 5G-NR-Technologie einschließlich der neuesten, in 3GPP Release 16 spezifizierten Features ermöglicht eine zuverlässige Kommunikation mit kurzen Latenzzeiten (Ultra-Reliable Low Latency Communications, URLLC) – ideal für den Einsatz in privaten Campusnetzen. Wie bei jedem Funksystem sind die Kommunikationsverbindungen jedoch anfällig für potenzielle Störungen in den benutzten Frequenzbändern.

Das Industrial Radio Lab (IRL) Dresden widmet sich der Erforschung und Erprobung von Funksystemen für industrielle Anwendungen. Dabei arbeitet das Labor mit Rohde & Schwarz zusammen, einem Anbieter von 5G-NR-Testlösungen, die auch tragbare Testgeräte für die Analyse der Netzperformance im Feld umfassen. Rohde & Schwarz hat IRL Dresden seine Hochleistungs-Netzwerkscanner für die verteilte Echtzeitüberwachung von Funkspektrum und Funkstörungen zur Verfügung gestellt. Mit dieser Anwendung gewinnen die Forscher wichtige Daten darüber, wie Störungen erkannt, lokalisiert und vermieden und lokale Frequenzbänder von Störungen freigehalten werden können, um eine zuverlässige Funkkommunikation zu gewährleisten.

Laborverbund Radio Lab Germany (IRLG), der sich die Erforschung und Entwicklung aktueller und zukünftiger Funktechnologien für Industrieanwendungen auf die Fahnen geschrieben hat. Das IRLG entwickelt Lösungen, unterstützt Unternehmen und arbeitet mit Vertretern aus Wirtschaft und Politik zusammen, um den Wissenstransfer auf dem Weg in eine digitale Gesellschaft zu fördern. Das IRL Dresden befasst sich insbesondere mit der Erkennung, Lokalisierung und Reduzierung von Funkstörungen und der Verbesserung der Netzresilienz durch Echtzeitmessungen an zeitvarianten Kanälen sowie gemeinsame Spektrumserfassung.

Dr. Norman Franchi, Projektleiter bei IRL Dresden, führt aus: »Die Möglichkeiten zur Bewältigung vorhersehbarer und unvorhersehbarer Störungen sowie zur Realisierung geeigneter Selbstoptimierungs- und Selbstheilungsmechanismen sind heute noch unzureichend. Automatisierte und zuverlässige Methoden auf Basis von Echtzeitmessungen und KI-Analysen zur Erkennung, Lokalisierung und Vermeidung unbeabsichtigter Eigenstörungen sowie beabsichtigter Störungen wie Jamming werden immer wichtiger und technisch herausfordernder. Dies gilt insbesondere für dynamische industrielle Anwendungen und Kommunikationsszenarien. Ziel der Zusammenarbeit ist es, die Anforderungen an die Mess-Sensoren und das Netzwerk zu analysieren und zu bewerten und daraus abzuleiten, welche Echtzeitperformance erzielt werden kann.«

Anne Stephan, Vice President Mobile Network Testing bei Rohde & Schwarz, kommentiert: »Industrielle Campusnetze, ob sie nun auf privaten Frequenzressourcen basieren oder Netzwerk-Slices eines öffentlichen Betreibers nutzen, stellen ganz allgemein ein anspruchsvolles Anwendungsszenario dar. Durch die Zusammenarbeit mit einem führenden Forschungsinstitut wie dem IRL Dresden unterstützen wir nicht nur die Grundlagenforschung, sondern gewinnen auch Erkenntnisse aus erster Hand, die wir nutzen können, um unsere führenden Mobilfunknetz-Testlösungen an die Anforderungen von Industrie 4.0 anzupassen.«

Rohde & Schwarz ist darüber hinaus vor Kurzem dem Fira Consortium beigetreten, um die Etablierung eines Zertifizierungsprogramms für Geräte, die Ultra-Wideband-Kommunikation (UWB) unterstützen, zu fördern. Rohde & Schwarz steuert dafür sein Know-how aus den Bereichen Prüfung und Zertifizierung von Mobilfunkgeräten bei.