Erforschung der Möglichkeiten des 5G Mobilfunkstandards am Beispiel von autonom
fahrenden Einschienen-Fahrzeugen
„5G SIMONE“ (sicher.mobil.vernetzt. mit 5G) ist ein Forschungsprojekt aus dem 5G.NRW Förderwettbewerb. Hier werden innovative 5G Projekte gefördert, um die Digitalisierung des Standorts NRW zu beschleunigen. So wird unter anderem die Vernetzung von fahrerlosen Transport-Systemen, wie zum Beispiel dem MonoCab, getestet. Diese Art von innovativen Einschienen-Fahrzeugen sollen auf stillgelegten Gleisabschnitten fahren und dort den ÖPNV wieder attraktiver machen. Die Fahrzeuge sind batteriebetrieben und fahren automatisiert bis perspektivisch autonom. Diese Art von Beförderungssystemen können ein großer Schritt hin zu einer deutlich effizienteren, schnelleren und zuverlässigeren Transportmöglichkeit sein.
Das Ziel von 5G SIMONE: effizienter Fahrbetrieb durch Vernetzung mit 5G
Das automatisiert fahrende Einschienen-Fahrzeug soll mittels 5G Technologie so vernetzt werden, dass ein effizienter und komfortabler Betrieb der Bahn ermöglicht wird. Dazu gehören die Vernetzung in Echtzeit der Fahrzeugregler, die Kommunikation mit der Umwelt, um mögliche Gefahren frühzeitig zu erkennen, die Kommunikation mit dem Leitstand, die Kommunikation der Fahrzeuge untereinander sowie die Übertragung hochauflösender Videostreams. Im Projekt wird das 5G Funknetz mit seinen Diensten als ein Netz für alle Anwendungen erforscht. Die Bereitstellung von 5G-Diensten erfolgt dabei hybrid: Zum einem wird ein 5G Standalone-Campusnetz von Fraunhofer IOSB-INA eingesetzt (das private Netz), zum anderen wird das öffentliche Mobilfunknetz der deutschen Telekom genutzt. Es soll mit verschiedenen Anforderungen und Übertragungsszenarien erforscht werden, wie leistungsfähig das 5G-Campusnetz sowie das öffentliche 5G Mobilfunknetz bereits sind und welche Möglichkeiten diese heute bieten. Zudem wird eine experimentelle Basis zum Aufbau von weiteren Diensten ermöglicht, welche zukünftige, innovative Mobilitätslösungen bieten können.
Die Herausforderung
Die Fahrzeuge werden in das private und in das öffentliche 5G Mobilfunknetz eingebunden. Nach der Implementierung der Netzwerkinfrastruktur werden die einzelnen Anwendungen eingebunden. Diese umfassen die Perzeptionstechnik (hochauflösende Kameras und Lidar-Sensoren), die Übertragung von Echtzeit-Regler-Daten zwischen den Fahrzeugen und die Echtzeitkommunikation mit dem externen Leitstand. Dazu wird auf der gesamten Kommunikationsstrecke in bidirektionaler Richtung eine möglichst niedrige Latenz sowie ein geringer Jitter benötigt. Heutige drahtlose Vernetzungslösungen und die 4G-Technologie können die Anforderungen an Latenzzeit und Zuverlässigkeit nicht ausreichend erfüllen.
Weitere technische und wissenschaftliche Ziele
Die Erkenntnisse dieses Projektes sollen für andere closed-loop-control-Anwendungen verwendet werden können. „Hierdurch erwarten wir Forschungsergebnisse mit Mehrfachnutzen, auch in anderen Branchen“, sagt Sebastian Schriegel, Gruppenleiter für Industrielle Kommunikation am Fraunhofer IOSB-INA in Lemgo. „Außerdem bietet die Verbindung der Projekte „MONOCAB OWL“ und „5G Simone“ für uns die Möglichkeit, unsere Kompetenzen in den Bereichen IoT, Bildverarbeitung, Interoperabilität, Safety und Security effizient zu bündeln.“
Im Verbund erfolgreich – die Partner in 5G SIMONE:
- Fraunhofer IOSB-INA (Konsortialführer)
- Biqx GmbH
- DB Systemtechnik GmbH
- Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe
- T-Systems International GmbH
- Wireless.Consulting GmbH
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