O+P Fluidtechnik 11-12/2022

5G-NETZ MOBILES

5G-NETZ MOBILES CAMPUSNETZ MIT 5G TEMPORÄRES NETZ FÜR ALLE FÄLLE MOBILE MASCHINEN Es gibt Ereignisse, die ein lokal und zeitlich begrenztes, zuverlässiges sowie sicheres 5G-Netz benötigen. Für so ein temporäres Netz ist es wichtig, dass es für eine optimale Netzabdeckung im gesamten Bereich sorgt. Mit dem 5G+ Nomadic Node des Fraunhofer-Instituts Fokus lässt sich ein solches nichtöffentliches, temporäres Netz kurzfristig aufbauen, um zum Beispiel Einsatzkräfte miteinander zu vernetzen oder Löschroboter fernzusteuern. Autor: Mitra Motakef-Tratar, Referentin Corporate Communications, Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme FOKUS, Berlin Bei der Bekämpfung von Waldbränden wird oft ein lokal und zeitlich begrenztes, aber zuverlässiges sowie sicheres 5G-Campusnetz benötigt. Aber nicht nur im Katastrophenfall sondern auch bei der Überwachung von Baustellen oder für Multimediadienste bei Sport- und anderen Massenveranstaltungen ist so ein Netz hilfreich. Wichtig ist auf jeden Fall, dass es für eine optimale Netzabdeckung auf dem gesamten Gelände sorgt. Mit dem 5G+ Nomadic Node des Fraunhofer Instituts Fokus lässt sich ein solches nichtöffentliches, temporäres Netz kurzfristig aufbauen, um zum Beispiel Einsatzkräfte miteinander zu vernetzen oder Löschroboter fernzusteuern. Die komplette Hard- und Software passt in wenige mobile Serverkoffer. Waldbrände richten nicht nur in südlichen Ländern oder Amerika katastrophale Schäden an, auch Deutschland ist betroffen: Sehr viele Waldbrände hierzulande ereigneten sich in Brandenburg. Das Bundesland mit seinen ausgedehnten Kiefernwäldern, geringem Niederschlag und leichten Sandböden weist bundesweit einer der höchsten Waldbrandgefährdung auf. Jährlich brennt es dort über hundert Mal. Polizei und Feuerwehr müssen bei der Bekämpfung der Feuer die Aufklärung, Überwachung, Absicherung und Lageerfassung einer Fläche von jeweils mehreren Quadratkilometern bewerkstelligen. Hier setzt das Projekt Aladin (Advanced Low Altitude Data Information System) an, das vom 48 O+P Fluidtechnik 2022/11-12 www.oup-fluidtechnik.de

5G-NETZ 01 Eingepackt: Das gesamte Setting besteht aus wenigen robusten, transportablen Serverkoffern für die notwendige Hard- und Software 02 Erfasst: Das Projekt Aladin setzt unter anderen bei der Absicherung und Lageerfassung einer Fläche von mehreren Quadratkilometern an Bundesministerium für Digitales und Verkehr BMDV gefördert wird: Durch den Aufbau eines mobilen 5G Campusnetzes soll eine bedarfsgerechte 5G-Vernetzung von Einsatzkräften und -mitteln ermöglicht werden. Ziel ist es, bei Einsätzen in nicht zugänglichen Gebieten ein Echtzeitlagebild der Brandsituation mithilfe von Drohnen zu erhalten, Löschfahrzeuge zu steuern und die Einsatzkräfte miteinander zu vernetzen. Dies gelingt mithilfe des 5G+ Nomadic Node des Fraunhofer-Instituts für Offene Kommunikationssysteme Fokus. SCHNELLER STAND-ALONE-BETRIEB Im Nomadic Node kommt mit dem standardbasierten Open5G- Core des Instituts ein softwarebasiertes Kernnetz zum Einsatz, in dem die Steuerprogramme für die Kommunikation laufen. Der Open5GCore ermöglicht es, ein 5G-Netz im Stand-Alone-Betrieb sehr schnell aufzusetzen und verfügbar zu machen. Dabei steht dem Anwender der volle Funktionsumfang des Mobilfunkstandards zur Verfügung. Dies geht über die verbreiteten Non-Stand- Alone-Lösungen hinaus, die lediglich 5G Basisstationen mit 4G Kernnetzen kombinieren. Der Open5GCore ist mit 5G Basisstationen unterschiedlicher Hersteller interoperabel und seit vielen Jahren das Versuchskernnetz für Mobilfunkbetreiber und -hersteller in aller Welt, um neue Funktionen für zukünftige Mobilfunksysteme zu testen und innovative Use Cases zu validieren. Aufgrund seiner Modularität eignet sich der Open5GCore ebenso für diverse Debugging-, Integrations- und Abnahmetests. Darüber hinaus erlaubt das modulare, virtualisierte Kernnetz eine flexible Kombination von Netzfunktionen für optimierte Anwendungsunterstützung auf Edge Clouds. „Private 5G-Netze in Kombination mit Edge Computing ermöglichen sichere, echtzeitnahe Kommunikationsnetze sowohl im industriellen Umfeld als auch in Fabrikhallen. Dies auch in Gebieten ohne jegliche Kommunikationsinfrastruktur, in die man mit unserem Nomadic Node-Setting eine kompakte Variante einer Edge Cloud bringen kann“, äußert sich Marc Emmelmann, Projektleiter Aladin am Fraunhofer Fokus, zu der Technik. 5G IN KURZER ZEIT Das gesamte 5G Nomadic Node Setting besteht aus wenigen robusten, transportablen Serverkoffern für die notwendige Hardund Software, um ein mobiles, abgesichertes 5G Campusnetz in wenigen Minuten aufzuspannen. „In Waldgebieten existiert oft keine hinreichende Kommunikationsinfrastruktur, um unbe- mannte Löschroboter zu steuern oder Drohnenvideos zur Einsatzzentrale zu schicken. Feuerwehrpersonal kann die Wälder aus Sicherheitsgründen nicht betreten, da viele Flächen oft noch mit Munition sowie mit Bomben- und Granatblindgängern aus dem zweiten Weltkrieg kontaminiert sind, zum Beispiel in Brandenburg. Mit unserem Kernnetz, dem Open5GCore, können wir hier Abhilfe schaffen und ein geografisch begrenztes, flexibles und passgenaues 5G-Netz aufbauen“, erklärt Emmelmann. Der 5G+ Nomadic Node umfasst einen Server, auf dem der Open5GCore läuft, sowie eine Base Band Unit mit Funkkabel. Die Basisbandeinheit ist mit dem Kernnetz verbunden und verarbeitet die auszustrahlenden und zu empfangenen Daten digital. Ein zusätzlicher Serverkoffer enthält je nach Bedarf eine Batterie für die unterbrechungsfreie Stromversorgung oder einen Dieselgenerator. Darüber hinaus gehört optional ein Antennensystem mit Satellitenanbindung zur Ausstattung. „Eine Satellitenanbindung benötigen wir im Aladin Projekt etwa, um auf Wunsch eine Anbindung an das Lage- und Kommandozentrum der Feuerwehr zu realisieren. Unsere nomadische Zelle kann, je nach Anwendungsfall, auch über das Hausstromnetz versorgt werden“, erläutert Emmelmann. Bereits im Herbst 2019 konnte das Forscherteam rund um den Projektleiter mit Partnern in einem Feldversuch zeigen, dass es kurzfristig machbar ist, ein 5G-Netz vor Ort für den lokalen Einsatz aufzusetzen. Eine 180-Grad-Kamera nahm die Lichtkunstwerke des Festivals of Lights in Berlin auf. Über das temporäre Netz konnten Testpersonen das Video dann auf ihrem Smartphone oder anderen mobilen Geräten empfangen. Im nächsten Schritt planen die Forscherinnen und Forscher, den Nomadic Node um Open-RAN (Radio Access Network)- Technologien zu erweitern. Im Lauf des Jahres wird er dann im Rahmen von CampusOS, einem Leitprojekt des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz, auch auf mobilen Baustellen eingesetzt. „Mit dem 5G+ Nomadic Node können wir Campusnetze installieren, die sich an temporäre Bedarfe oder Ereignisse anpassen lassen. Diese Flexibilität gelingt durch Netzvirtualisierung. Wie in einem Baukasten lassen sich neue Funkkomponenten und Softwarefunktionen frühzeitig einbinden. Campusnetze sind damit Innovationstreiber für neue Technologien“, resümiert Emmelmann. Bilder: Aufmacher: Fraunhofer FOKUS, Bild 01: Paul Hahn, Fraunhofer FOKUS, Bild 02: Philipp Plum, Fraunhofer FOKUS www.fokus.fraunhofer.de www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/11-12 49