Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) hat ein neues Testbed für Time-Sensitive Networking (TSN) vorgestellt. Die Plattform ermöglicht es, Echtzeit-Datenübertragungstechnologien unter realistischen Bedingungen hinsichtlich Energieeffizienz, Latenz und Zuverlässigkeit zu analysieren und zu optimieren. Besonderes Augenmerk liegt auf dem Zusammenspiel von TSN mit der optischen Funktechnologie Li-Fi.

Mit dem neuen Testbed konnte das IPMS erstmals eine drahtlose TSN-Verbindung über Li-Fi realisieren. Diese Kombination ist insbesondere für mobile Industrieanwendungen wie autonome Roboter relevant, bei denen eine kabellose und latenzarme Kommunikation erforderlich ist.

„Wir haben drei unserer Li-Fi-Links getestet. Alle bieten eine hohe Datenrate, Zuverlässigkeit und niedrige Latenz“, erklärt Dr. 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.“

Das Testbed unterstützt zentrale TSN-Standards wie IEEE 802.1AS gPTP, IEEE 802.1Qbv-2015 und IEEE 802.1Qbu-2016. Diese ermöglichen eine präzise Zeitsynchronisation und redundante Datenpfade zur Erhöhung der Ausfallsicherheit. Die Plattform erlaubt Untersuchungen in einfachen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ebenso wie in komplexen Netzwerken mit mehreren Switches und Endpunkten. Grundlage ist ein Portfolio an IP-Cores des IPMS mit Datenraten bis zu 25 Gbit/s.

Ein besonderes Merkmal des Testbeds ist die Möglichkeit zur energietechnischen Bewertung von TSN-Systemen in praxisnahen Szenarien. Da bisher vergleichbare Benchmarks fehlten, bietet die Plattform erstmals valide Referenzwerte. Künftige Forschungsarbeiten sollen die Energieeffizienz weiter steigern.

Das Fraunhofer IPMS stellt das Testbed auch Industriepartnern zur Verfügung, um eigene Anwendungen zu testen und weiterzuentwickeln.