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5G ermöglicht neue Anwendungen, Foto: AdobeStock, greenbutterfly

28. September 2021

Neue Forschungsinfrastruktur: 5G Exploration Space Salzburg

Die 5. Generation des Mobilfunks (5G) ist eine vielversprechende Technologie. Doch wie wird der Mehrwert der neuen Technologie auch tatsächlich nutzbar? Und werden die versprochenen Eigenschaften überhaupt erreicht? Unter der Leitung von Salzburg Research wurde 2020 eine 5G-Forschungsinfrastruktur geschaffen, die von Wissenschaft und Unternehmen zur Erprobung von Anwendungen und Produkten genutzt werden kann.

Die fünfte Mobilfunkgeneration verspricht nicht nur Spitzendatenraten bis zu 10 Gigabit pro Sekunde, sondern vor allem extrem niedrige Latenzzeiten, hohe Verfügbarkeit, hohe Zuverlässigkeit sowie eine hohe Energieeffizienz. Darüber hinaus kann jede 5G-Funkzelle deutlich mehr Geräte bedienen als ältere Standards.

5G kein „allumfassendes“ Netz

Gegenwärtige am Markt verfügbare Systeme sind noch nicht in der Lage, all diese Eigenschaften zu erfüllen. Die Konfiguration eines 5G-Netzes wird zudem ein ständiger Kompromiss bleiben, denn alle Eigenschaften können nicht gleichzeitig gleich gut erfüllt werden: „Einem Endgerät kann entweder höchste Bandbreite oder höchste Zuverlässigkeit zur Verfügung gestellt werden. Beides gleichzeitig ist nicht möglich, da die Ressourcen entweder für Bandbreite oder für Zuverlässigkeit benötigt werden. Es gibt also nicht das ”allumfassende” 5G-Netz“, erläutert 5G Exploration Space-Leiter Peter Dorfinger von Salzburg Research.

„Daten können über 5G in Echtzeit übermittelt werden, da die Latenzzeit unter optimalen Bedingungen zwischen einer Millisekunde und höchstens zehn Millisekunden betragen darf. Das ist jedoch noch eine Zukunftsvision. Aktuell am Markt verfügbare Systeme sind noch nicht in der Lage, diese versprochenen Eigenschaften zu erfüllen“, so Dorfinger weiter.

Der Betrieb und die tatsächliche Konfiguration eines 5G-Netzes müssen daher an die konkreten Anforderungen der Anwendung angepasst werden. Das 5G Exploration Space Salzburg testet vier relevante 5G-Use Cases in unterschiedlichen Themengebieten, um Wechselwirkungen auszuschließen sowie Sicherheit und Privatsphäre zu gewährleisten.

Anbieterunabhängige Kontrollwerkzeuge

„Neue Technologie sollte niemals Selbstzweck sein“, sagt Dorfinger. „Darum ist es wichtig, dass die versprochenen Eigenschaften von neutraler Stelle auch überprüft und dauerhaft sichergestellt werden können.“

Im 5G Exploration Space Salzburg werden daher zusätzlich anbieterunabhängige Überwachungswerkzeuge entwickelt. Damit kann diese Technologie auch für kritische Anwendungen sicher betrieben werden. Dazu zählt etwa die Fernüberwachung und Koordination von mobilen Robotern und AGVs (Autonomous Guided Vehicles). Verzögerungen in der Signalübertragung könnten hier schwere Unfälle zur Folge haben. „Speziell entwickelte 5G-Messwerkzeuge werden ständig die Einhaltung der geforderten Eigenschaften überprüfen“, erläutert Dorfinger. Damit soll gewährleistet werden, dass Nutzer:innen von 5G die Versprechen der Hersteller:innen oder Betreiber:innen unabhängig kontrollieren können.

Vier Salzburger Use Cases

Vier konkrete Anwendungen werden im 5G Exploration Space Salzburg erforscht. Sie legen den Fokus auf Anforderungen, die 4G-Netze derzeit noch nicht leisten können. Das 5G-Netz wird dazu in verschiedenen Konfigurationen betrieben, um zu evaluieren, mit welcher Konfiguration welche Leistungsmerkmale erreicht werden können:

  • 5D Smart Campus: Hier wird ein digitales Live-Modell der Science City Itzling entwickelt. 3D-Datengrundlagen, fix positionierte Sensoren und mobile Endgeräte werden dafür kombiniert. Smarte Services für Orientierung und zur Instandhaltung und besseren Nutzung von Ressourcen und Infrastruktur werden ermöglicht.
  • Fernsteuerung von (Industrie-)Robotern: Über ein 5G-Netz sollen Roboter in Echtzeit innerhalb von Labors sowie netzwerkübergreifend von anderen mobilen Standorten aus gesteuert werden.
  • Echtzeitfeedback im Sport: Erfassung der Bewegungen mittels Sensoren, intelligente Verknüpfung und Verarbeitung unterschiedlicher Sensordaten und Rückübertragung der Ergebnisse als Echtzeit-Feedback zu den Sportler:innen.
  • Kollaborative Gestaltung des urbanen Raums: In Echtzeit entsteht mit Augmented und Virtual Reality ein Raum, den Menschen gemeinsam gestalten und erleben können und der virtuell zum Beispiel mit Spielen angereichert wird.

Know-how für Salzburg

Das Know-how und die Technologien aus dem 5G Exploration Space Salzburg werden an Unternehmen aus der Region weitergereicht. Denn 5G kann mit vergleichsweise geringen Investitionen realisiert werden. In den meisten industriellen Anwendungsfällen wird kein flächendeckendes 5G-Netz benötigt, sondern lediglich ein lokales Netz innerhalb eines Werksgeländes oder einer Anlage.

Der 5G Exploration Space Salzburg schafft außerdem eine regionale Testumgebung für 5G-Anwendungen, in der Unternehmen aller Größen und Branchen eigene 5G-Anwendungen oder -Produkte testen können.

5G Exploration Space

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