Das Projekt RTiPS-4-IIoT ist im Kontext des Industrial Internet of Things (IIoT) in einer zukünftigen Smart Factory angesiedelt, die sich durch eine nahtlose Vernetzung der gesamten Informationstechnologie, höchste Flexibilität und eine enge Kooperation von Menschen, Robotern und künstlicher Intelligenz auszeichnet. Anwendungen in einer Smart Factory reichen von der Steuerung der Produktion mit harten Echtzeitanforderungen über Augmented-Reality-Umgebungen mit weichen Echtzeitanforderungen bis hin zu Best-Effort-Verkehr zur Anbindung an innerbetriebliche Informationssysteme und die Office-IT. Diese unterschiedlich strikten Echtzeitanforderungen in einer konvergenten Netzinfrastruktur umzusetzen ist eine besondere Herausforderung. Eine konvergente Netzinfrastruktur für dieses Szenario sollte aufgrund der genannten Anforderungen eine flexible und weitgehend entkoppelte m:n Kommunikation ermöglichen und mehrere Echtzeitverkehrsklassen inklusive harter Echtzeit unterstützen. Zur Umsetzung bietet sich Publish/Subscribe-Kommunikation an, die bereits von einigen Standards, Produkten und Projekten im Kontext des IIoT propagiert und auch genutzt wird. Allerdings unterstützten existierende Ansätze keine harten Echtzeitbedingungen, da die Flexibilität von Publish/Subscribe bisher nur schwer mit der Vorhersagbarkeit harter Echtzeit kombinierbar war. Durch die neuen Möglichkeiten im Bereich Software-Defined Networking (SDN) und Time-Sensitive Networking (TSN) ist diese Kombination jetzt aber möglich und sehr vielversprechend. Das Projekt erforscht daher eine konvergente Netzinfrastruktur für eine zukünftige Smart Factory, die applikationsspezifische und unterschiedlich stringente Echtzeitanforderungen unterstützt und diese mittels Publish/Subscribe-Kommunikation und Software-Defined Networking realisiert. Es wird zunächst die Modellierung von Echtzeitanforderungen im Kontext von Publish/Subscribe-Kommunikation untersucht und dann basierend auf den entwickelten Modellen die Planung der Kommunikationsbeziehungen und deren Umsetzung im Netzwerk mittels SDN und TSN erforscht. Im weiteren Verlauf des Projekts werden Verfahren zur unterbrechungsfreien Rekonfiguration des Systems zur Laufzeit entwickelt, die bereits garantierte Echtzeitbedingungen nicht verletzen, und es wird sichergestellt, dass die Planung auch auf größere Szenarien skaliert.

01.11.2020 - 31.10.2023

Eike Schweissguth, Helge Parzyjegla, Peter Danielis, Gero Mühl, Dirk Timmermann, Stefan Mehner, Oliver Hohlfeld, David Hellmanns, Jonathan Falk:
TSN Scheduler Benchmarking
In Proceedings of the 19th IEEE International Conference on Factory Communication Systems (WFCS), pp. 1-8, DOI: 10.1109/WFCS57264.2023.10144227, Pavia, Italien, Juni 2023

Christian Wernecke, Helge Parzyjegla, Gero Mühl, Peter Danielis, Eike Schweissguth, Dirk Timmermann:
Evaluating P4-based Virtual Delivery Trees for Content-based Publish/Subscribe
In Proceedings of 7th IEEE Conference on Network Functions Virtualization and Software-Defined Networking, pp. 78-84, DOI: 10.1109/NFV-SDN56302.2022.9974746, Nevada, USA, November 2022

Peter Danielis, Helge Parzyjegla, Yasir Rashid, Eike Schweissguth, Gero Mühl, Dirk Timmermann:
A Simulation Model for Investigating Clock Synchronization Issues in Time-Sensitive Networks
In 3. KuVS-Fachgespräch "Network Softwarization", DOI: 10.15496/publikation-67445, Tübingen, Germany, April 2022