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Berlin5GWeek: Private Industrienetze und temporäre 5G-Inseln

Entscheidend für den Erfolg von 5G ist die Entwicklung innovativer industrieller Anwendungen auf Basis von optimierten 5G-Netzen. Fraunhofer FOKUS bietet dafür die Testumgebung »Berlin 5G Playground«. Während der Berlin5GWeek vom 13.-16. November zeigen die Forscher in dieser Testumgebung verschiedene Anwendungen und Ausprägungen der intelligenten Software-basierten 5G Netzinfrastruktur – von zukünftigen Fabriksteuerungen in privaten Netzen bis hin zu temporär errichteten 5G-Netzinseln für Spezialeinätze oder ländliche Regionen.

Berlin-Charlottenburg, ein Kleintransporter parkt am Straßenrand. Er ist mit diversen Modems und Antennen ausgestattet. Der Wagen ist ein temporärer Knoten im 5G-Mobilnetz am Fraunhofer-Institut FOKUS und ist ein Beispiel für Elemente in zukünftigen privaten Unternehmensnetzen. Auf Baustellen kann das Fahrzeug beispielsweise zu einem Bestandteil des Spezialmobilnetzes des Bauunternehmens werden. Das Fahrzeug kann als temporäre 5G-Insel in nahezu Echtzeit die Videodaten der Überwachungskamera übermitteln und so dabei helfen, Diebstähle schneller zu entdecken.

Die ersten 5G-Standards liegen vor, Gerätehersteller sind dabei, 5G-fähige Basisstationen und Endgeräte auf den Markt zu bringen, und Netzbetreiber bereiten die kommerzielle Einführung für 2020 vor. Prof. Dr. Thomas Magedanz, Leiter des Geschäftsbereichs Software-based Networks, empfiehlt: »China, Südkorea und Japan haben zwar einen Vorsprung in der Bereitstellung von kommerziellen 5G-Multimediadiensten ab 2019. Deutschland besitzt aber hervorragendes Know-how im Bereich Industrie 4.0 und sollte das Innovationspotenzial von 5G für industrielle Anwendungen nutzen.«

Zur Erprobung neuer Anwendungen bietet Fraunhofer FOKUS mit dem »Berlin 5G Playground« eine Ende-zu-Ende-Testumgebung, die aus folgenden Teilen besteht:

• einer übergreifenden Testinfrastruktur im Indoor- und Outdoor-Bereich. Mittels eines 100 Gbit-Breitbandanschlusses können auch Partner in Berlin und Deutschlandweit an das schnelle 5G-Testnetz angeschlossen werden.

• einer breitgefächerten Netzinfrastruktur-Hardware: Hierfür haben die Forscher im Gebäude und um das Institut herum Geräte wie Antennen, Sensoren, Switches und Endsysteme installiert.

• von FOKUS entwickelten Softwarebausteinen zur Verwaltung der Infrastruktur und Netzfunktionen (Open Baton).

• einem von FOKUS entwickelten 3GPP konformen Software-basierten 5G-Kernnetz (Open5GCore).

• von FOKUS entwickelten Edge Computing-Technologien, die eine dezentrale Bearbeitung der Daten ermöglichen und so für erhöhte Schnelligkeit und Sicherheit in industriellen Anwendungen sorgen.

• ersten Demonstrations-und Anwendungsszenarien als Basis für kundenspezifische Anwendungen.

5G bietet hohe Datenraten bei geringsten Latenzzeiten, die durch große Fortschritte im Funkbereich möglich sind. Mindestens ebenso wichtig sind die Änderungen im Kernnetzbereich, die den Aufbau von bedarfsspezifischen komplexen Netzstrukturen erst ermöglichen. Bei der Software-basierten Realisierung werden Netzfunktionen dynamisch zu einem individuellen, virtuellen Spezialnetz kombiniert – je nach benötigter Latenzzeit, Sicherheitsstufe und Anzahl der zu vernetzenden Geräte. Edge Computing, also die Nutzung von dezentralen Rechenressourcen nah am Einsatzort, und Network Slicing, durch das virtuelle, bedarfsgerechte Netze im Netz zur Verfügung stehen, sind hierbei die zentralen Technologien.

5G erlaubt die Integration der bisherigen drahtlosen Technologien in einem Kernnetz. Im »Berlin 5G Playground« sind daher momentan 4G, 5G, Wifi und auch Satellitenkommunikation verfügbar. Das Testnetz verfügt über »Small Cells« und eine »Makrozelle«, also unterschiedlich großen Funkzellen, die aus Basisstationen mit Mobilfunk-Antennen bestehen, in denen hauptsächlich Frequenzen in 3,7GHz-3,8 GHz zum Einsatz kommen. Darüber kann auch ein Spektrum im 700 MHz-Frequenzbereich genutzt werden, so dass vom Dach des Instituts noch das Brandenburger Tor erreicht werden kann. Die im »Berlin 5G Playground« eingesetzte Software von Fraunhofer FOKUS ist nicht an den Standort Berlin gebunden. Fraunhofer FOKUS bietet die Softwarepakete »5G Cube« und »5G Ready Trial Platform« an, mit dem bereits weltweit 5G Testnetze aufgebaut und innovative 5G-Anwendungen erprobt werden.

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