Innovative Ansätze zur industriellen Edge-Konnektivität durch Viasat

Viasats Vision für die industrielle Edge-Konnektivität

Viasat, ein etablierter Akteur im Bereich der Satellitenkommunikation, präsentiert mit seinem Tactical Mission Fabric (TMF) eine innovative Lösung für die Herausforderungen der Konnektivität am industriellen Edge. Diese Edge-to-Cloud-Konnektivitätslösung, die ursprünglich für militärische Anwendungen entwickelt wurde, dient als Blaupause für die zukünftige Gestaltung von Netzwerken in der Schwerindustrie. Die Fähigkeit, in extremen Umgebungen zu bestehen, macht militärische Technologien oft zu Vorreitern für kommerzielle Anwendungen, und TMF ist hier keine Ausnahme.

Multipfad-Orchestrierung am Edge

Die Schwerindustrie operiert oft in geografisch anspruchsvollen Regionen, die herkömmliche Kommunikationssysteme an ihre Grenzen bringen. Viasats Ansatz begegnet dieser Schwachstelle durch eine aktive Paketweiterleitung über den jeweils stärksten verfügbaren Kommunikationsweg in Echtzeit. Die TMF-Plattform bewertet kontinuierlich Satelliten- und terrestrische Übertragungen, um sicherzustellen, dass Daten ohne manuelle Eingriffe die zentrale Cloud erreichen. Die Integration von Multiorbit-Satellitenarchitekturen mit lokalen terrestrischen Netzwerken adressiert dabei das Problem der Latenz. Während Geostationäre Satelliten (GEO) oft hohe Latenzzeiten aufweisen, ermöglicht die Kombination mit Low Earth Orbit (LEO)-Satelliten und terrestrischen Verbindungen eine ausreichend niedrige Latenz für das aktive Maschinenmanagement.

Das Konzept des Software-Defined Wide Area Networking (SD-WAN) hat bereits im Unternehmensbereich gezeigt, wie verschiedene Verbindungstypen intelligent genutzt werden können. Viasat adaptiert diese Logik für den Einsatz in der Industrie, wo sich bewegliche Maschinen und physische Hindernisse wie Felswände oder Containerstapel ständig verändernde Bedingungen schaffen. Die Netzwerkarchitektur muss in der Lage sein, solche physischen Behinderungen vorherzusehen und den Datenstrom präventiv auf einen übergeordneten Satelliten umzuleiten, bevor die terrestrische Verbindung vollständig abbricht.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Technologie liegt in der Abstraktion der physischen Hardware. Anstatt Satellitenanbieter und Betreiber privater terrestrischer Netzwerke als separate Beschaffungskategorien zu behandeln, ermöglicht TMF eine einheitliche Steuerung. Netzwerkarchitekten können Richtlinien auf Basis der Datenpriorität festlegen, unabhängig vom Verbindungstyp. Dies ist besonders kritisch für Anwendungen, die Millimeterpräzision erfordern, wie etwa autonome Fahrzeuge in Logistikhäfen. Sollte eine lokale 5G-Verbindung durch Hindernisse beeinträchtigt werden, erkennt das orchestrierte Netzwerk den Verbindungsabbruch und leitet die Telemetriedaten sofort über einen alternativen Pfad um. Dadurch bleibt das Fahrzeug in Bewegung und die zentrale Leitstelle behält die volle Kontrolle.

Die Bedeutung von D2D und hybriden Netzwerken

Ein Bericht von Viasat und Vanson Bourne unterstreicht den Trend zu Direct-to-Device (D2D)-Technologien im industriellen IoT. 91% der Entscheidungsträger in fünf Schlüsselindustrien planen, D2D-IoT-Geräte innerhalb der nächsten 18 Monate in ihre Strategie zu integrieren. Diese Entwicklung wird durch 3GPP Release 17 ermöglicht, das es Standard-Chipsätzen erlaubt, nahtlos zwischen terrestrischen und nicht-terrestrischen Netzwerken (NTN) zu wechseln, ohne spezielle Modifikationen. Dies senkt die Einstiegshürden für Unternehmen erheblich, da keine teuren, proprietären Satellitenterminals mehr erforderlich sind.

Die Vorteile von D2D-Technologien sind vielfältig:

• Geringere Kosten und Komplexität: Neue Geräte können die Kosten und die physische Größe von IoT-Terminals reduzieren.
• Skalierbarkeit: D2D wird den globalen Rollout von IoT beschleunigen, da es die Bereitstellung in großem Maßstab ermöglicht.
• Abdeckung in entfernten Gebieten: Besonders in der Landwirtschaft, im Bergbau und in der Versorgungsbranche, wo Mobilfunkabdeckung oft fehlt, bietet D2D eine Lösung.

Die Studie zeigt auch, dass hybride Modelle, die Satelliten- und terrestrische Verbindungen kombinieren, rein terrestrischen Setups überlegen sind. 86% der Organisationen, die diesen Ansatz verfolgen, verzeichneten in den letzten 12 Monaten Fortschritte bei ihren IoT-Implementierungen, verglichen mit 70% derer, die sich ausschließlich auf terrestrische Netzwerke verlassen. Dies verdeutlicht den Wert einer robusten, ausfallsicheren Konnektivität, die über verschiedene Infrastrukturen hinweg agiert.

KI am Edge zur Datenanalyse und Sicherheitsstärkung

Die Investition in digitale Zwillinge und prädiktive Wartungsmodelle ist nur dann sinnvoll, wenn die zentrale Cloud die physischen Maschinen zuverlässig überwachen kann. Die lokale Verarbeitung von Daten am Edge erfordert intelligente Software, die wertvolle Telemetriedaten von irrelevanten Informationen trennen kann. TMF integriert KI-gestützte Datenanalyse direkt in die Netzwerkarchitektur, um Daten lokal zu überprüfen und nur Anomalien an die zentrale Cloud zu senden. Diese Edge-native Verarbeitung spart nicht nur teure Satellitenbandbreite, sondern stellt auch sicher, dass menschliche Bediener nur bei kritischen Ereignissen alarmiert werden, die tatsächlich menschliches Eingreifen erfordern.

Die Verteilung der Last über ein Multipfad-Netzwerk ermöglicht es Unternehmen, den Datenverkehr nach Wichtigkeit zu priorisieren. Während routinemäßige Telemetriedaten über langsamere, kostengünstigere Verbindungen gesendet werden können, erhalten sofortige Sicherheitsalarme oder autonome Steuerungsbefehle vorrangigen Zugriff auf die Verbindung mit der geringsten Latenz. Diese Orchestrierung stärkt auch die Sicherheitsarchitektur. Eine Abhängigkeit von einer einzigen Kommunikationsverbindung schafft einen Schwachpunkt, der anfällig für Störungen oder Abfangen ist. Durch die Aufteilung des Datenverkehrs über Mobilfunk, Wi-Fi und verschiedene Satellitenorbits wird das externe Abfangen nahezu unmöglich. Datenpakete durchlaufen unterschiedliche physische Infrastrukturen, bevor sie sicher im Unternehmens-Cloud-Umfeld wieder zusammengesetzt werden.

Herausforderungen und Zukunftsperspektiven

Trotz des großen Interesses an D2D-Technologien bestehen weiterhin Herausforderungen. 47% der Nutzer, die ausschließlich terrestrische Systeme verwenden, berichten von Schwierigkeiten bei der Integration von Satellitendaten in bestehende Plattformen. Zudem erfordert die Überzeugung der Unternehmensleitung oft erhebliche Anstrengungen, insbesondere aufgrund von Bedenken hinsichtlich Sicherheit und Integration. Dennoch ist der Ausblick positiv: Rund 89% der Organisationen erwägen, ihre derzeitige, isolierte IoT-Konnektivität innerhalb der nächsten zwei bis drei Jahre durch vereinheitlichte D2D-Lösungen zu ersetzen. Dies deutet darauf hin, dass der „industrielle tote Winkel“ in globalen Lieferketten, bei dem Assets außerhalb der Mobilfunkreichweite verschwinden, bald der Vergangenheit angehören könnte.

Viasat positioniert sich durch die Bereitstellung einer intelligenten Orchestrierungsarchitektur als Software- und Servicepartner, der über die reine Datenkapazität hinausgeht. Die Entwicklungen in der Militärtechnologie und die zunehmende Konvergenz von Satelliten- und terrestrischen Netzwerken bieten einen vielversprechenden Weg für die industrielle Konnektivität der Zukunft.

Anwendungsbeispiele und Branchenpotenziale

Die potenziellen Anwendungsfälle für diese fortschrittlichen Konnektivitätslösungen sind vielfältig und erstrecken sich über verschiedene Industrien:

• Bergbau: Automatisierte Transportfahrzeuge und Fernüberwachung der Sicherheit in abgelegenen und gefährlichen Umgebungen.
• Landwirtschaft: Überwachung von Erntelagern und Bodenfeuchtigkeit in weitläufigen Gebieten ohne terrestrische Abdeckung.
• Transport und Logistik: Echtzeit-Fahrzeugverfolgung und Routenoptimierung, um die Effizienz der Lieferketten zu verbessern.
• Versorgungsunternehmen: Überwachung von Wasserinfrastrukturen und intelligenten Stromnetzen, um Ausfälle zu minimieren und die Betriebssicherheit zu gewährleisten.
• Energie: Fernüberwachung von Bohrköpfen und Pipelines, um frühzeitig Risiken zu erkennen und die Wartung zu optimieren.

Diese Beispiele verdeutlichen, wie eine zuverlässige und durchgängige Konnektivität, kombiniert mit intelligenter Datenanalyse am Edge, zu erheblichen Verbesserungen in Bezug auf Sicherheit, Effizienz und Nachhaltigkeit führen kann. Die Anpassungsfähigkeit des Netzwerks an anspruchsvolle Umgebungen ist dabei ein entscheidender Faktor für den Erfolg industrieller IoT-Implementierungen.

Die Entwicklungen bei Viasat zeigen einen klaren Weg auf, wie die Herausforderungen der industriellen Edge-Konnektivität gemeistert werden können. Durch den Fokus auf Multipfad-Orchestrierung, KI-gestützte Datenanalyse und die Integration von D2D-Technologien entsteht eine robuste und zukunftssichere Infrastruktur, die für Unternehmen in der Schwerindustrie von großer Bedeutung sein wird.

Bibliographie

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