Aan de Universiteit Kaiserslautern-Landau werkt een team van onderzoekers aan concepten voor draadloze interconnectiviteit via speciale ‘subnetwerken’. Voor het testen gebruikten zij een CNC-freesmachine, die zij ook op de Hannover Messe zullen laten zien.
“Moderne bedrijven hebben een aanpasbaar productiesysteem nodig om concurrerend te blijven. Alleen zo kunnen ze op maat gemaakte producten efficiënt produceren en snel reageren op verstoringen zoals knelpunten in de supply chain”, zegt Jan Mertes, onderzoeksmedewerker bij het Instituut voor Productietechnologie en Productiesystemen. De productie kan dit prestatieniveau bereiken door digitalisering en een hoog niveau van interconnectiviteit tussen de verschillende machines en apparaten. Deze interconnectiviteit maakt nieuwe, intelligente oplossingen mogelijk voor productiecontrole, planning en systeeminteractie.
De huidige draadloze oplossingen voldoen niet aan deze eisen of zijn vanwege hun eigen ontwerp niet compatibel met andere communicatiearchitecturen. “De besturing van productiemachines stelt extreem hoge eisen aan vooral de latentie, dat wil zeggen de tijd die signalen nodig hebben om van de zender naar de ontvanger te reizen”, zegt Daniel Lindenschmitt, onderzoeksmedewerker bij de afdeling Draadloze Communicatie en Navigatie. samen met Mertes onderzoek doen naar 6G-concepten. “Het gaat niet alleen om hoe lang de vertraging is. Ook de aankomsttijd van het signaal moet voorspelbaar en dus betrouwbaar zijn. Met andere woorden, ons onderzoekswerk houdt zich bezig met wat bekend staat als ‘ultrabetrouwbare communicatie met lage latentie’. Deze visie moet eindelijk werkelijkheid worden met de 6G-standaard voor mobiele telefoons.”
Netwerk-in-netwerksysteem
De twee onderzoekers gebruiken voor hun concept draadloze netwerken-in-netwerken (NiN). Dit is een gespecialiseerde architectuur die voldoet aan de verschillende vereisten van verschillende industriële toepassingen door subnetwerken te integreren in holistische 6G-architectuur. Lindenschmitt en Mertes combineren hun resultaten over NiN, ook wel onderlaagnetwerken genoemd, in een demonstrator: we hebben een CNC-freesmachine ontwikkeld die wordt bestuurd met een gesloten regelkring – een zeer complexe toepassing.
“Tot nu toe werd de hardware van besturingscomponenten via een draad verbonden met productiemachines en -systemen. Ons concept maakt nu de virtualisatie van besturingscomponenten van de freesmachine mogelijk dankzij de communicatie met lage latentie en de betrouwbaarheid van de signaaloverdracht.”
Op de Hannover Messe zullen de twee onderzoekers een eenvoudig voorbeeld presenteren om de invloed van verschillende eigenschappen van netwerken op besturingstechnologieën te illustreren. Ze tonen een omgekeerde slinger waarvan de besturing is geïntegreerd in een NiN-systeem. Om rechtop te kunnen blijven staan, is een betrouwbare en extreem snelle signaaloverdracht vereist. “Hierdoor kunnen geïnteresseerde partijen direct ervaren wat de voordelen zijn van netwerken-in-netwerken-concepten en wat we willen bereiken met ons 6G-onderzoek”, vat Lindenschmitt samen.
Deelproject in de “Open6GHub”
Het project maakt deel uit van de “Open6GHub”, een project gefinancierd door het Federale Ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF). Professor Dr.-Ing. Hans D. Schotten, hoofd van het Instituut voor Draadloze Communicatie en Navigatie aan de Universiteit Kaiserslautern-Landau en hoofd van de onderzoeksafdeling Intelligente Netwerken van het Duitse Onderzoekscentrum voor Kunstmatige Intelligentie (DFKI), coördineert het project. Het Instituut voor Productietechnologie en Productiesystemen van de Universiteit Kaiserslautern-Landau, onder leiding van Professor Dr.-Ing. Jan C. Aurich draagt ook zijn expertise bij.
Naast RPTU en DFKI zijn ook andere universiteiten en onderzoeksinstituten betrokken bij het Open6GHub-project. Binnen deze onderzoeksalliantie willen de partners bijdragen aan de ontwikkeling van een algehele 6G-architectuur en ook end-to-end-oplossingen lanceren op de volgende gebieden: netwerktopologieën met zeer flexibele zogenaamde organische netwerken, beveiliging en veerkracht, Thz en fotonische transmissiemethoden, integratie van sensorfunctionaliteiten in de netwerken en hun intelligente gebruik en verdere verwerking en toepassingsspecifieke radioprotocollen.
De onderzoekers staan open voor dialoog en samenwerking: “We zijn op zoek naar een vroege en interactieve dialoog met het publiek en zijn net zo klaar voor samenwerkingen met de industrie als gebruikers”, zegt Schotten. “Om dit te bereiken, zullen we open labs en open proefvelden installeren. Last but not least willen we een open innovatiesysteem bevorderen door het MKB en start-ups en hun resultaten erbij te betrekken.”