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Der Energieverbrauch moderner Telekommunikationsinfrastrukturen wächst rasant. Um diesen Anstieg bewältigen zu können, müssen zukünftige Netzwerktechnologien wie 6G zunehmend energieeffizient gestaltet werden. Das Fraunhofer IPMS hat in diesem Zusammenhang ein fortschrittliches Testbed für Time-Sensitive Networking (TSN) entwickelt. Es ermöglicht nicht nur die präzise Analyse und Optimierung des Energieverbrauchs in Echtzeitnetzwerken, sondern zeigt auch die erfolgreiche drahtlose TSN-Datenübertragung via Li-Fi – ein Durchbruch für mobile Industrieanwendungen wie autonome Roboter oder Maschinen in der Fabrikautomation.
TSN, Time Sensitive Networking, ermöglicht die Übertragung von zeitkritischen Informationen in Echtzeit, was für die nächste Entwicklungsstufe der Digitalisierung entscheidend ist. In Kombination mit Li-Fi, einer optischen Datenübertragungstechnologie, hat das Fraunhofer IPMS eine drahtlose TSN-Echtzeitverbindung realisiert. Das spart nicht nur Kosten, da eine umfangreiche Verkabelung wegfällt, sondern ermöglicht neue, mobile Anwendungen.
„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.“
Für mobile Anwendungen ist die Energieeffizienz von besonderer Bedeutung, da sie sich direkt auf die Einsatzzeit auswirkt. Allerdings gab es bisher keine Vergleichswerte für den Energieverbrauch von TSN in einer praktischen Umgebung. Das vom Fraunhofer IPMS entwickelte Testbed bietet nun erstmalig ein solches Benchmark. Die weiteren Arbeiten der Forschenden fokussieren sich darauf, die Energieeffizienz von TSN noch weiter zu verbessern.
Modulares, realistisches Testumfeld für TSN-Systeme
Das TSN-Testbed unterstützt mehrere kritische TSN-Standards, darunter IEEE 802.1AS gPTP, IEEE 802.1Qbv-2015 und IEEE 802.1Qbu-2016. Diese Standards sind entscheidend für eine präzise Zeitsynchronisation und sorgen für eine redundante Datenübertragung. Falls also ein Datenpfad ausfällt – sei es aufgrund einer unterbrochenen Internetverbindung oder eines defekten Steckers – werden die Daten trotzdem ohne Verzögerung übertragen. Dies vermeidet Ausfallzeiten und steigert die Zuverlässigkeit und ist somit besonders wichtig in sicherheitskritischen Anwendungen.
Durch seine modulare Struktur eignet sich das Testbed sowohl für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen als auch für komplexe Netzwerke mit vielen Komponenten wie Endpunkte und Switches. Es basiert auf einem umfangreichen Portfolio an TSN IP-Core-Technologien des Fraunhofer IPMS, die Datenraten von 1 Gbit/s, 10 Gbit/s und 25 Gbit/s bieten.
Praxisnahe Unterstützung für die Industrie
Das Testbed ermöglicht Unternehmen und Anwendern, die Leistungsfähigkeit von TSN und Li-Fi für ihre Anwendungen zu erproben und mit bestehenden Lösungen zu vergleichen. Aspekte wie Echtzeitfähigkeit, Energieeffizienz und Zuverlässigkeit lassen sich gezielt analysieren. Zudem bietet das Testbed Raum für die Erprobung völlig neuer Anwendungen mit TSN und Li-Fi. Das Fraunhofer IPMS unterstütz dabei mit seiner umfassenden Expertise in der Entwicklung, Simulation und Validierung von TSN- und Li-Fi-Lösungen.
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Was ist ein Testbed?
Ein Testbed ist eine kontrollierte, realitätsnahe Testumgebung, in der neue Technologien, Systeme oder Protokolle unter realistischen Bedingungen zu testen und zu validieren. So können verschiedene Parameter wie Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit einfach gemessen und verglichen werden. Gerade für komplexe Kommunikationstechnologien wie Time-Sensitive Networking (TSN) ist ein Testbed unerlässlich, um praxisnahe Erkenntnisse zu gewinnen und Innovationen effizient in die Anwendung zu überführen.
Dr. René Kirrbach, rene.kirrbach@ipms.fraunhofer.de
Meißner, P.;Kirrbach, R.; Bär, F.: Time Sensitive Networking Testbed with Wireless Real-Time Connectivity via Li-Fi, 21st International IEEE Conference on Factory Communication Systems (WFCS 2025), Rostock, Germany, 10.06.2025 – 13.06.2025, accepted for publication.
TSN-Testbed mit vier Li-Fi-Links des Fraunhofer IPMS
Fraunhofer IPMS
Fraunhofer IPMS Li-Fi GigaSpot 1GHS
Fraunhofer IPMS
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wissenschaftler
Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik / Astronomie
überregional
Forschungs- / Wissenstransfer, Forschungsprojekte
Deutsch
TSN-Testbed mit vier Li-Fi-Links des Fraunhofer IPMS
Fraunhofer IPMS
Fraunhofer IPMS Li-Fi GigaSpot 1GHS
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