5G-Connected Sensing

5G als Zukunftstechnologie für heterogene Sensorik und Multi-Sensorsysteme?

HINTERGRUND

Dieses Arbeitspaket beschäftigt sich mit dem Einsatz und der Analyse des 5G Standards für die unterschiedlichen Applikationen von vernetzten Sensoren innerhalb des gesamten iCampus Projektes. Beispiele umfassen die Kommunikation von Drohnen, intelligenten Maschinen sowie neuartige Gas- und Brechungsindexsensoren. Hierbei soll nicht am 5G-Funkstandard selbst geforscht werden, sondern vielmehr mit der 5G-Technik und deren Einsatz in einer automatisierten Welt heterogener Anforderungen.

TECHNOLOGIE

Dienstmerkmale von 5G sind eine hohe Bandbreite mit geringer Latenz, Energieeffizienz und Sicherheit. Jedoch ist es je nach Anwendungsfall sinnvoll, auf bestimmte Dienstmerkmale zu fokussieren und somit eine Systemoptimierung zu erreichen. Folgende Untersuchungen sind deshalb durchzuführen:

• Evaluation von Robustheit von 5G Netzen durch Einstreuen von Fehlern und/oder Abschalten von Knoten
• Optimierung der Energieeffizienz durch gezieltes Abschalten nicht benötigter Netzteilnehmer
• Evaluation und Demonstration der Echtzeitfähigkeit anhand praxisrelevanter Beispiele der Maschinensteuerung
• Untersuchung von Methoden zur lokalen Daten(vor)verarbeitung zur Entlastung des Netzes

VORTEILE VON 5G

Durch die niedrige Latenz und den garantierten Datendurchsatz verspricht 5G eine massive Erleichterung bei der Erstellung von Echtzeitanwendungen. Neben der hohen Datenrate und dem Zeitslot-basierten Ansatz wird dies durch die garantierte Störungsfreiheit erreicht, da die Funkfrequenz (in der Regel 3.8 GHz) bei der Bundesnetzagentur exklusiv für den ausgewählten Bereich reserviert wird.

Im Industrial Internet of Things finden sich häufig Steuer- und Regelkreise, welche auf die Einhaltung von harten Deadlines angewiesen sind. Mit Hilfe von 5G können diese nun auch drahtlos umgesetzt werden.
Im Projekt iCampus werden beispielsweise Methoden zur Sensor-Aktor Kommunikation über 5G untersucht.

5G-KNOTEN AN DER BTU

Das 5G-Campusnetz der BTU erfasst sowohl Außen- als auch Innenbereiche. Eine Außenantenne erweitert die Abdeckung vom IKMZ bis zum Panta Ray, die Innenräume im LG 3 A sind ebenfalls mit 5G-Konnektivität ausgestattet sind. Eine Basisbandeinheit, die sich im BTU-Rechenzentrum befindet, unterstützt beide Bereiche. Diese Einrichtung gewährleistet einen nahtlosen Betrieb, die in der dynamischen Landschaft der 5G-Technologie unerlässlich sind. Die Architektur des Netzwerks erleichtert die Erforschung der Interaktionen zwischen verschiedenen Endgeräten und Edge-Servern.

Das Betreiber- und Sicherheitskonzept unseres 5G-Knotens kann hier heruntergeladen werden.