5G-COMPASS

Um was es geht

Gebäudevernetzung in industriellen Innen- und Außenbereichen.

In Gebäuden werden heute mehr als 80% der drahtlosen Daten generiert bzw. konsumiert, mit steigender Tendenz. Für zukünftige Anwendungen im industriellen Internet der Dinge (IIoT) steigen gleichzeitig die Anforderungen an die Dienstgüte. Heutige 5G-Lösungen sind überwiegend für den Außenbereich ausgelegt und dort auch konkurrenzlos. Lösungen für die 5G Vernetzung in Gebäuden benötigen eine zusätzliche Infrastruktur, die jedoch sehr teuer ist. Der innovative Ansatz in 5G-COMPASS ist ein heterogenes indoor-RAN, basierend auf kostengünstigen, weiterentwickelten LAN und WLAN Komponenten, welches sich ebenso wie das konventionelle 5G RAN, mit einer offenen Schnittstelle in das 5G Kernnetz integrieren lässt. Diese Technologien spezifizieren nur die physikalische und Data Link Ebene, was mehr Flexibilität bzgl. der Architektur erlaubt. Sie sind für den Massenmarkt konzipiert und vergleichsweise kostengünstig. Das Projekt „5G-COMPASS“ steht für Convergent Open Mobile and secure Provider-ASSisted 5G indoor and hotspot network. Also eine konvergente offene mobile und sichere provider-assistierte 5G Gebäudevernetzung.

Ziele des Forschungsprojekts

5G-COMPASS entwickelt die neuen optischen Übertragungsverfahren Fibre-to-the-Room (FttR) und optische Drahtloskommunikation (LiFi) sehr anwendungsnah, und die verfügbaren Technologien Powerline Communiation (PLC) und WLAN so weiter, dass sie die Anforderungen fortschrittlicher Anwendungen bzgl. Datenrate, Energieeffizienz, Latenz und Benutzerfreundlichkeit erfüllen. 5G-COMPASS verfolgt eine disaggregierte Netzarchitektur (Open RAN) mit offenen Schnittstellen und fortschrittlichen Steuermechanismen für (W)LANs, um die verfügbaren Netzressourcen effizienter zu nutzen und eine höhere Dienstgüte zu gewährleisten. Langfristig sollen die in 5G-COMPASS entwickelten Ansätze die Leistungsfähigkeit von Provider-Hotspots, Unternehmens- und Heimnetzen verbessern. Ein Ziel u.a. ist ein für den Benutzer nahtloser Wechsel zwischen den Technologien innerhalb und außerhalb von Gebäuden.

Die Partner stellen vier Testfelder zur Verfügung, statten jedes mit geeigneten Konfigurationen eines konvergenten Zugangsnetzes aus und führen Anwendungsdemonstrationen durch. Dazu gehören:
• Identifizierung kritischer Funktionen in den konvergenten Gebäudenetzwerken.
• Spezifizieren von Testszenarien und Testverfahren.
• Anwendungen über die konvergenten Zugangsnetze zu implementieren und zu testen und die Vorteile von 5G-COMPASS in unterschiedlichen Anwendungen mess- und erlebbar zu machen und das breite Anwendungspotenzial zu adressieren.

Die Testfelder decken Nutzungsszenarien aus den Bereichen Industrie, Medizin, Büro- und Heimvernetzung ab und adressieren dabei ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten, aber auch anwendungsgetriebene technische Herausforderungen des konvergenten Zugangsnetzes.

Das WvSC wird innerhalb des Projektes für den Anwendungsfall im industriellen Sektor einen Demonstrator in einer mit 5G ausgestatteten Werkshalle aufbauen. Mobile Roboter, die teilweise über 5G auch im Aussenbereich operieren können, führen in der Halle kommunikationstechnisch anspruchsvolle Aufgaben wie semantische Objekterkennung, Objektmanipulation, autonome Steuerung und Präzisionsnavigation durch. Im LiFi-Hotspot kommen netzgestützte Assistenzfunktionen mit besonders hohen QoS-Anforderungen wie visuelle 3D-Echtzeitüberwachung oder intervenierende Fernsteuerung zum Einsatz. Mittels der WiFi-Hotspots können das Substitutionspotenzial für die (kostenintensivere) 5G-Indoor-Versorgung und die QoS-erhaltende durchgängige Vernetzung gezeigt werden. Die Wirkung veränderter Netzwerk-QoS auf das Fahrzeug- bzw. Anwendungsverhalten kann anhand von Dashboards und teilnehmender Beobachtung direkt erlebbar gemacht werden.

Motivation

5G-COMPASS trägt dazu bei, ein funktionierendes Innovations-Ökosystem im Bereich der Gebäudenetze zu schaffen, die Vernetzung in der deutschen Industrie zu stärken, Skaleneffekte durch abgestimmte Beiträge in der Standardisierung zu nutzen, die Implementierung voranzutreiben, die Technologie in verschiedenen Szenarien zu testen, die Rolle Deutschlands in diesem Netzsegment zu stärken und eine breite Verwertung zu ermöglichen.