LINCNET - LiFi-unterstütztes 5G für industrielle und medizintechnische Netzwerke

Projektbeschreibung
Das Projekt LINCNET soll die optische Drahtloskommunikation weiterentwickeln, sodass sie in branchenspezifischen Anwendungen als Alternative zur mobilen 5G Funkkommunikation eingesetzt werden kann. Die LiFi-Technologie nutzt das optische Spektrum hierfür aus und ergänzt den Funk hinsichtlich höherer Datenraten auf kleinen Flächen und in Gebäuden. Es hat zudem das Potenzial höhere Sicherheit und mehr Zuverlässigkeit, z. B. bzgl. elektromagnetischer Verträglichkeit, zu gewährleisten. Die natürlichen Eigenschaften des Lichts als drahtloses Medium bieten diverse Vorteile in der digitalen Medizin und für die industrielle Kommunikation. Während LiFi in diesen Bereichen ein hohes Anwendungspotenzial hat und bereits exemplarisch demonstriert wurde, fehlen noch kostengünstig integrierte, marktfähige Lösungen. Powerline Geräte transportieren die Daten über das Stromkabel. Dadurch kann die LiFi-Technologie die bestehende elektrische Infrastruktur nutzen - vom Sicherungskasten bis zu den Steckdosen bzw. zur Beleuchtung. Dadurch können die Installationskosten deutlich verringert werden. Eine integrierte Infrastruktur für LiFi mit Powerline ermöglicht es, die branchenspezifischen Anforderungen effizient und kostengünstig zu erfüllen.

Marktperspektive und Produktversprechen
Durch die Verbindung mit LiFi in erweiterten 5G Netzwerken wird es möglich sein, in der Intensivmedizin störende Kabel durch drahltlose Verbindungen zu ersetzen. Ein anderer Anwendungsfall sind Roboter im industriellen Umfeld. Durch eine drahtlose, optische Vernetzung ist eine flexible Prozessgestaltung möglich. Im Rahmen der Digitalisierung von den medizinischen und industriellen Bereichen stellte bislang die physikalische Eigenschaft von Funk in den Umgebungen eine Herausforderung dar, wenn es um drahtlose Kommunikation ging. Mit der Übertragung mittels Lichts (LiFi) können viele Prozesse zukünftig leistungsfähiger und effizienter gestaltet werden.

Die LiFi-Technologie ist zu diesem Zeitpunkt bereits grundsätzlich funktionstüchtig, bedarf aber weiterer Schritte, um sie für die o. g. Anwendungen einsetzbar und kosteneffizient zu machen. Die Lifi-Technologie wird bereits außerhalb von Deutschland eingesetzt, allerdings ist die Installation aufwändig und teuer, wenn diese an das Telekommunikationsnetz angeschlossen wird. Durch die Nutzung bzw. Verbindung mittels Powerline-Technologie und der LiFi-Verbindung ist es möglich, ohne große aufwändige und teure Installation ein Netzwerk zu realisieren, wo ein Stromkreis vorhanden ist. In den globalen Märkten ist bislang kein Produkt verfügbar, das die LiFi- und Powerline Technologie miteinander vereint.

Herausforderung und Innovation
Die Herausforderung besteht in der Verwendung von vernetzten Geräten und digitalen Diagrammen, die in den Praxen, Behandlungsräumen und am Krankenbett stetig zunimmt sowie die jeweilige digitale Krankenakte der Patienten. WLAN ist in kritischen Bereichen wie OP-Sälen oder sicherheitskritische Bereiche schwierig aufgrund von Interferenzen, Lauschangriffen und Breitbandkonflikten. Die in diesem Förderprojekt erprobte LiFi-Technologie ist elektromagnetisch verträglich und resistent gegen Interferenzen und Störungen durch benachbarte Netzwerke und deren Übertragungseigenschaften. Mittels Tablets und anderen Geräten kann LiFi in diesen Geräten integriert zur Verfügung stehen.

Im industriellen Umfeld ist eine höchstmögliche Verfügbarkeit für die Fertigungs- und Produktionslinien bei steigender Flexibilität notwendig. Im medizinischen Sektor können zudem elektromagnetische Störungen eine funkbasierte Drahtlostechnologie erschweren. LiFi-Technologie kann aber auch in rauen Produktionsumgebungen eingesetzt werden. Die Sicherheit der Informationen wird durch lichtbasierte Übertragung mittels LiFi erhöht. Die angeschlossenen LiFi-Netzwerke können komplett unabhängig von Funk betrieben werden, was die Planungssicherheit zusätzlich erhöht. So ist sie flexibel einsetzbar, auch dort wo WiFi oder andere Funktechnologie unerwünscht sind.

Use Cases
Die folgenden Use Cases sollen im Rahmen des Projektes evaluiert werden.

  • Ausstattung von medizinischen Geräten mit LiFi-Modulen (Ultraschallgeräte, Endoskope, mobile C-Bögen, OP-Roboter).
  • An der Decke verbaute Access-Points, die die Übertragung der Daten von den LiFi-Modulen weiterleiten via Powerline (an ein dahinter angeschlossenes System wie 5G oder ein weiteres Netzwerk).
  • Datenübertragung in abgeschirmten medizinischen Umgebungen (wie Strahlentherapie), wo eine Verbindung zum Mobilfunknetz nur eingeschränkt möglich ist und mit LiFi-Technologie realisiert wird.
  • Patientenidentifizierung und Patientenüberwachung mittels LiFi-Technolgie an angeschlossenen medizinischen Geräten.
  • Bereitstellung einer Überwachungssoftware (Netzwerkmanagementsoftware) für leitungsgebundene und drahtlose Netzwerke.
  • Erhöhung der Produktivität in den Fertigungslinien mittels LiFi-Technologie (Prototypen resistent gegen elektromagnetische Störungen in den Werkshallen).

Alle Anwendungsfälle werden ganzheitlich betrachtet. Neben der technischen Umsetzung werden die Herausforderungen bei Betrieb und Zulassung adressiert.

Konsortium
Devolo AG (DEV, Konsortialführer), Frauenhofer HHI (HHI), BISDN GmbH, Smart Mobile Labs AG (SML), Indu-Sol GmbH (INDU), IAF GmbH, Technische Universität Berlin (TUB), Thiem-Reserach GmbH (CTK), Deutsche Bahn (DB), Rhode und Schwarz (RS), MHP Management und IT Beratung GmbH (MHP), VPIphonics (VPI), Siemens AG, Volkswagen AG (VW), Weidmüller Interface & Co. KG (WEID).

Laufzeit
Januar 2021 – Dezember 2024

Budget
Gesamtmittel: 5,3 Mio. €
Fördersumme: 3,3 Mio. €