einer sicheren Funkkommunikation im industriellen Umfeld Zuverlässige Funkkommunikation für funktional sichere Automatisierungssysteme

Transkript

1 InnoNet-Verbundprojekt Zuverlässige Funkkommunikation für funktional sichere Automatisierungssysteme 2 Forschungseinrichtungen: - Institut für Gerätesysteme und Schaltungstechnik (IGS) der Universität Rostock Projektkoordinator - Institut für Automation und Kommunikation (ifak) e.v. Magdeburg 6 Unternehmen: Amber Wireless GmbH, Aucoteam GmbH, Festo AG & Co. KG, Phoenix Contact Electronics GmbH, Stollmann E+V GmbH, Werma Signaltechnik GmbH & Co. KG Laufzeit: bis Universität Rostock, Institut Gerätesysteme und Schaltungstechnik k (IGS) 1 Projektziel: Zuverlässige Funkkommunikation für funktional sichere Automatisierungssysteme Basis: - Standard-Funktechnologien, z. B. IEEE /.3/.4 - nichtstandardisierte Lösungen im ISM-Bereich Anwendung F-Layer Kommunikation Sicheres Erkennen kritischer Zustände Verbesserung der Kanaleigenschaften Funkkanal Beeinflussung der Kommunikation Anwendung F-Layer Ausbreitungsbedingungen im Störung der Übertragung Kommunikation Universität Rostock, Institut Gerätesysteme und Schaltungstechnik k (IGS) 2 1

2 Hauptaufgaben des Projekts: 1. Erhöhung der Zuverlässigkeit der Funkübertragung durch Übertragungsredundanz und damit die Sicherstellung der Verfügbarkeit des Gesamtsystems 2. Die Weiterentwicklung und Anwendung von Maßnahmen zur Gewährleistung funktionaler Sicherheit für die Funkübertragung Einbeziehung der Positionsbestimmung mobiler Netzwerkteilnehmer zur Unterstützung tzung von Sicherheitsanforderungen Universität Rostock, Institut Gerätesysteme und Schaltungstechnik k (IGS) 3 Anforderungen an die Ortbestimmung (Location avarness) kontinuierliche Ortbestimmung der mobilen Geräte, die den Wirkungsbereich verlassen können Ortsbestimmung vorrangig im Indoor-Bereich (nicht auf GPS stützen) Toleranz der Ortsbestimmung im Wirkungsbereich sollte nicht mehr als einige Meter vom realen Ortpunkt abweichen das Verlassen des Wirkungsbereiches muß rechtzeitig festgestellt werden können Universität Rostock, Institut Gerätesysteme und Schaltungstechnik k (IGS) 4 2

3 Rahmenbedingungen Aufwand und Kosten: sollen im angemessenen Rahmen bleiben (niedrige Knotenkosten) Dynamikanforderungen: beziehen sich auf die max. Bewegungsgeschwindigkeit der mobilen Teilnehmer (< 5km/h); schnelle Ergebnisbereitstellung Reichweite: muß in die verwendete Funktechnologie integrierbar sein und den Bedingungen der jeweiligen Applikation entsprechen Universität Rostock, Institut Gerätesysteme und Schaltungstechnik k (IGS) 5 Festlegung nach eingehenden Untersuchungen: Signalstärkemessungen (RSSI Received Signal Strength Indicator) RSSI-Funktionalität ist bei fast jedem Funkmodul mit integriert! Aufgaben und Zielstellung: möglichst geringer Aufwand; Ermittlung der Anzahl notwendigen Referenzknoten Ermittlung der erzielbaren Genauigkeit Einflussvon Distanzen und Umgebungsbedingungen Universität Rostock, Institut Gerätesysteme und Schaltungstechnik k (IGS) 6 3

4 Testuntersuchungen durch Referenzmessungen Messumgebung Ort: Maschinenraum der Fakultät (12m x 24m) Messszenarium: ausgewählte Messpunkte mit verschiedenen Referenzierungen (einfaches System mit mindestens 6 Referenzknoten) ein mobiler Knoten (Blind Node) zur Bestimmung seiner Position, auch mit NLOS-Positionen Untersuchungen mit IEEE Funkmodulen und a) kommerzieller Technologie (Chipcon-Z-Location Engine) b) selbst implementiertem WCL-Algorithmus Universität Rostock, Institut Gerätesysteme und Schaltungstechnik k (IGS) 7 Messumgebung Maschinenhalle Positionen: rot - Referenzknoten grün - Bind Node Messpositionen Universität Rostock, Institut Gerätesysteme und Schaltungstechnik k (IGS) 8 4

5 Messumgebung Maschinenhalle Universität Rostock, Institut Gerätesysteme und Schaltungstechnik k (IGS) 9 Messumgebung Maschinenhalle Ergebnisse/Bewertung der Messungen: - Reale Messumgebung (entspricht weitgehend industriellen Anforderungen) - Chipcon Location Engine brachte unbefriedigende Ergebnisse; WCL-Algorithmus brauchbar, aber weitere Genauigkeitsverbesserungen notwendig - Folgerungen für weitere Arbeiten: Mit ausreichender Referenzknotenzahl sowie Empfangsdiversity und Multibandkorrelation kann die Zielstellung erreicht werden! Universität Rostock, Institut Gerätesysteme und Schaltungstechnik k (IGS) 10 5

6 Diese Arbeit wird gefördert durch das Programm Förderung von innovativen Netzwerken (InnoNet) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi). Universität Rostock, Institut Gerätesysteme und Schaltungstechnik k (IGS) 11 Kontakt: Prof. Dr.-Ing. habil. H. Beikirch Universität Rostock Fakultät für Informatik und Elektrotechnik (IEF) Institut für Gerätesysteme und Schaltungstechnik (IGS) A.-Einstein-Str. 2 D Rostock Tel.: Fax: Mail: helmut.beikirch@uni-rostock.de Web: www-gs.e-technik.uni-rostock.de Universität Rostock, Institut Gerätesysteme und Schaltungstechnik k (IGS) 12 6