Icon zu Network Coded Cooperation vor einem elektronischen Netzwerk.
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Icon Network Coded Cooperation

Verbesserung von Funksystemen durch Kodierung

Ultra Reliable Communication durch Network Coded Cooperation NCC

Ob Industrie 4.0, smarte Warenströme oder vernetzte Mobilität: Digitalisierung braucht viel Kommuni­kation in vernetzten Systemen, insbesondere drahtlos vernetzte, eingebettete, elektronische Systeme - überall dort wo Mobilität, Flexibilität oder Nachrüstung in ein bestehendes Umfeld Anforderungen sind.
Auf Anwendungsebene wachsen dabei die Wünsche nach Detailgrad der Digitalisierung und nach Datenqualität immer weiter an. Auch datengetriebene Ansätze wie lernende Systeme oder KI sind auf riesige Datenmengen angewiesen. Als Folge entstehen immer mehr Daten, die bei drahtlosen Systemen über eine gemeinsame Funkressource übertragen werden müssen.

Sprechen Sie mit unseren Experten über die Möglichkeiten ihr Funksystem durch Kodierverfahren zu verbessern.

Balkendiagramm über Paketverluste bei Funksystemen.
© Fraunhofer IIS/Pachl
Resultierende Paketverlustraten unter Einsatz unterschiedlicher Fehlersicherungsmechanismen.

Bei vielen mobilen Teilnehmern/Funksensoren oder hohen Anforderungen hinsichtlich Latenz oder Zuverlässigkeit entstehen aufgrund der begrenzten Funk-, Energie- und Verarbeitungsressource schnell Probleme alle Daten mit ausreichender Datenqualität zu übertragen.

Heutige Kommunikationsnetze profitieren von leistungsfähigen Fehlerkorrekturverfahren. Hier setzen wir bereits seit vielen Jahren Verfahren zur Kanalkodierung wie Reed-Solomon-Codes oder Turbo-Codes ein.

Network Coded Cooperation besitzt als Netz-basiertes Kodierverfahren das Potenzial den Kommunikationsbedarf im Funknetzwerk zu reduzieren und gleich­zeitig die Robustheit zu steigern. Dabei besteht auch die Möglichkeit, dass der einzelne Funkknoten mit einer geringeren Sendeleistung auskommt oder dass auf Antennendiversität verzichtet werden kann, denn über die Kooperation kann dies kompensiert werden.

Einsatz von Network Coded Cooperation

Network Coded Cooperation kommt bei Fraunhofer IIS bereits bei einigen Technologien zum Einsatz:

Ultra reliable Industrial Network
© Fraunhofer IIS/Pachl
Drahtlose Echtzeitkommunikation bei höchster Zuverlässigkeit.

UWIN – Ultra reliable Wireless Industrial Network

Drahtlose Echtzeitkommunikation bei höchster Zuverlässigkeit

In Anlagen der Industrieautomatisierung befindet sich typischerweise ein Teil der Sensoren und Aktuatoren sowie andere Automatisierungskomponenten auf beweglichen Subsystemen. Werkzeuge an Roboterarmen, Schlittenbahnen sowie Dreh- und Koordinatentische sind Beispiele solcher Subsysteme, für deren Regelung eine Anbindung mit sehr kurzen Zykluszeiten im einstelligen Millisekunden-Bereich an die übergeordnete Steuerung notwendig ist. Die heutzutage dafür verwendeten Kabelschleppketten, Drehdurchführungen und Schleifkontakte bringen zahlreiche Nachteile mit sich, wie etwa Verschleißanfälligkeit, hohes Gewicht, beschränkte Erweiterungsfähigkeit oder Restriktionen der Bewegungsfähigkeit.

Zur Lösung dieser Problematik entwickelt das Fraunhofer IIS die Funktechnologie »Ultra reliable Wireless Industrial Network« (UWIN), die als drahtlose Erweiterung oder als Ersatz von drahtgebundenen Feldbussen eingesetzt werden kann. Im Vergleich zu heutigen Funktechnologien wird so eine echtzeitfähige Signalübertragung mit extrem kurzen Latenzzeiten bei höchster Zuverlässigkeit ermöglicht.

Erfahren Sie mehr über UWIN

WSN – Wireless Sensor Networks

Vermaschte Funknetze

Das Einsammeln von verteilten Sensorwerten in großflächigen Installationen ist eine gängige Anwendung für die vermaschte Funknetze eingesetzt werden können. Etablierte Standards für drahtlose vermaschte Funknetze (IEEE802.11s, Bluetooth® mesh) basieren auf einer einfachen Paketweiterleitungs-Strategie, die dadurch gekennzeichnet ist, dass Funkknoten Datenpakete, die nicht an sie adressiert sind, an benachbarte Funkknoten weiterleiten. Dabei können Flooding-Effekte zu Problemen mit dem Datendurchsatz führen. Network Coded Cooperation bietet hier die Chance die Zuverlässigkeit, den Datendurchsatz und damit die Skalierbarkeit zu erhöhen.

Funktionsweise Wireless Sensor Networks
© Fraunhofer IIS/Pachl
Wireless Sensor Networks