Competence Center 5G.NRW - Technische Eintrittshürden für Unternehmen reduzieren - wfg Kreis Soest
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Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
technische universität
Communication Networks Institute
dortmund Prof. Dr.-Ing. C. Wietfeld
Competence Center 5G.NRW
Technische Eintrittshürden für Unternehmen reduzieren
Produktion Digital Südwestfalen
Webmeeting, 02.03.2021
Stefan Böcker
Lehrstuhl für Kommunikationsnetze | Competence Center 5G.NRW
stefan.boecker@tu-dortmund.de
CNI Proposed Structure for AirBeam SP 7
Communication Networks Institute
Prof. Dr.-Ing. Christian Wietfeld
ComNets Institute (CNI) im Überblick
▪ Forschungsfokus: Funkbasierte Cyber Physical Networks für Industrie,
Smart Grids, Verkehr, Elektromobilität und Rettungsrobotik SFB 876
▪ Kernteam von 20+ Wissenschaftlern und Labortechnikern plus Studierende
▪ Zahlreiche Verbundforschungsprojekte (~75% drittmittelfinanziert)
▪ Hohe Praxisrelevanz durch umfangreiche Laborressourcen:
▪ SDR & SDN Multi-Radio-Network Technology Lab:
4G/5G (inkl. mmWAVE) aber auch WiFi6, LPWAN und UWB
▪ Forschungsnetzbetrieb im Feld mittels Mobile 5G Lab
und Outdoor Testing Site
▪ Modell-basierter Forschungsprozess:
HW/SW in the Simulation Loop
▪ Erfolgreicher Transfer:
Zitate pro Jahr
▪ Veröffentlichungen zitiert (5200+) und ausgezeichnet (14 „Best Paper Awards“)
▪ Beiträge zur Standardisierung (IETF, ISO/IEC) und zu Open Source/Open Data
Projekten (Simulatoren, Machine-learning Datensätze)
▪ Mehrfach ausgezeichnete Ausgründungen (35+ qualifizierte Arbeitsplätze) Preise
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Prof. Dr.-Ing. Christian Wietfeld
Aktuelle 5G Forschung am Beispiel der TU Dortmund:
Breites Spektrum an Einsatzfällen und Szenarien Ausgewählte Projekte mit
5G-Einsatz:
Enhanced Mobile
Broadband (eMBB) • Kompetenzzentrum 5G.NRW
Competence Center 5G.NRW: (Land NRW)
5G Transfer, Experimental Platforms and
Demonstration Laboratories, 5G and Beyond
• Steuerung des zukünftigen
Virtual Energiesystems (5Gain, BMWi)
5Guarantee Reality
Steuerung und Überwachung lokaler 5G Plan & Play • Deutsches Rettungsrobotikzentrum
Netze in der Produktion Netzplanung von temporären
lokalen 5G Netze (DRZ, BMBF)
AIN
Real-Time
Augmented Reality
UHD Streaming
• Seenotrettungsdrohne LARUS
Communication (BMBF)
Steuerung des zukünft.
Energiesystems
Future • Elektromobilität für die Smart City
Big Data Manufacturing
Smart Home Vernetzte (BMVI)
Seenotrettungsdrohne
Pu S
•
Parken und Laden in der Stadt
Smart Grid Maschinelles Lernen auf
Parken und Laden Smart Grid High Voltage eingebetteten Systemen für
in der Stadt (PuLS, BMVi) Low Voltage Robotics
Logistik und Verkehr
Smart City Logistics Autonomous Cars
(Sonderforschungsbereich 876, DFG)
Massive Machine Ultra-reliable and Low
Sonderforschungsbereich SFB 876
Type Communcation Machine-Learning for 5G Communications Latency Communication • Netzplanung, Steuerung und
(mMTC) (uRLLC) Überwachung lokaler 5G Netze
(Plan & Play| 5Guarantee, Land NRW)
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Aufstellung des Kompetenzzentrum 5G.NRW
5G Start-ups
Anwender 5G Service
(Verticals) Provider
CC5G.NRW
5G 5G-driven 5G Technology
Networking & Process Validation,
Knowlegde Innovation Demonstration
Multiplication & Evolution
Untersuchung von
Prozessinnovation
NRW-weiter Erprobung und
und -optimierung
Austausch und Validierung innovativer
mittels 5G
Transfer zu 5G Netz- &
Technologien
5G and beyond Computingkonzepte
Netzbetreiber Wissenschaft
Ausrüster
5G.NRW Orbit
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Nach dem Hervorragenden Start:
5G Hype in nachhaltiges Wachstum überführen
Erwartung
5G heute: hohe Erwartungen, erste Systeme
Ziel: 5G als
etablierter Leitmarkt
„Das Competence Center 5G.NRW
unterstützt Unternehmen bei der 5G
Einführung:
• 5G Kompetenz stärken
• Anforderungen konkretisieren
• 5G Netze und Dienste umsetzen
• Verbesserungspotential identifi-
zieren und Lücken schließen.“
Zeit
angelehnt an Hype-Kurve nach Gartner: https://www.gartner.com/smarterwithgartner/5-trends-appear-on-the-gartner-hype-cycle-for-emerging-technologies-2019
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5G Potentiale konkret und vor Ort aufzeigen
Anwendungen im Angebote des
5G Lösungsraum Gbit/s-Datenraten
Kompetenzzentrums für
Unternehmen:
▪ Chancen und Grenzen im
Big Data
Cloud „Lösungsraum“ 5G erkunden
Virtual
Reality UHDVideo ▪ Unternehmensspezifischen
„Sweet Spot“ identifizieren
Smart
Home
? Echtzeitfähige
Kommunikation
Telemedizin
▪ 5G Lösung im Unternehmen
erproben
Industrie 4.0 Zuverlässige
Extreme Dichte Echtzeitfähigkeit
Smart Grid
der Endgeräte Autonome
Smart City Logistik 4.0 Fahrzeuge
Darstellung nach ITU-R
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5G Kerninnovation: Campusnetze
Zukünftige Kommunikationsinfrastruktur der Industrie
Externe Clouddienste
5G Campusnetz Mobile Edge Cloud (MEC)
Sekundärstandort
Management
(Hersteller/Systemintegrator/ 5G-Campusnetz
Managed Service Provider) Lokale
Prozessautomation
Predictive Maintenance
(z.B. 5G Modems)
…
5G CloudCore/RAN
Home Office Öffentliches 5G Netz
→ Home Control (für Roaming und ggf.
…
als Teil der 5G Campuslösung)
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5G Kerninnovation: Campusnetze
Flexible Betriebsmodelle – Chance und Herausforderung
* illustrativer
Realisierungsvarianten* für 5G Campusnetze Eigenbetrieb Managed Ausschnitt, kein
Anspruch auf
Vollständigkeit
Ein Netz pro Unternehmen MNO-basierte lokale Netzlösung (Managed)
Exklusives 5G Unternehmen Dediziertes/
Spektrum Öffentliches
(3,7-3,8 GHz) Spektrum mit APNs
Unternehmen A Basis- Kern-
station netz oder Netzwerk-IDs Basis- Kern-
Endnutzer
Öff. Netze station netz
Unternehmen im Verbund Virtuell lokales Netz über
(Network Slicing-basiert) MNO-basiertes Network Slicing
Slice
Slice A Unternehmen
Unternehmen
Unternehmen A
Exklusives 5G Öffentliches
Spektrum Netz
Basis- Kern- Basis- Kern-
Slice B station netz Endnutzer Slice Endnutzer
Unternehmen B
station netz
Öff. Netze
öffentlich
unternehmensintern Gigabit-Glasfaserinfrastruktur
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Einstiegshilfe des Kompetenzzentrums
Unterstützung der Lizenzbeantragung durch Campusnetzplaner
Lokales Breitband* Möglichkeit zum Betrieb lokaler (privater) 5G Netze in exklusiven
Frequenzbereichen
3,7 – 3,8 GHz 26 GHz
▪ Gebührenformel BNetzA* im Bereich von 3,7-3,8 GHz & 26 GHz
(100 MHz) (800 MHz*)
Seit 01.01.2021
5
Frequenzgebühr = 1000 + B * t *
Nutzungserlaubnis beschränkt 0,63 * (6a1+a2)
auf ein Grundstück, dass
durch die Art seiner 5G Campusnetzplaner:
wirtschaftlichen
Schnelleinstieg zur lokalen 5G-
Verwendung oder nach
seiner äußeren Funklizenz für Unternehmen
Erscheinung eine Einheit https://5g.nrw/campusnetzplaner/
bildet*.
Lokale 5G Netze für Industrie, kleinere
und mittlere Untenehmen
BNetzA - Antragsverfahren ➢ Intuitive Abschätzung voraussichtlicher Zuteilungsgebühren
➢ Bereitstellung erster Konfiguration und Gebietsvektor zur Überführung in
*bundesnetzagentur.de/lokalesBreitband
BNetzA Antrag
B: Bandbreite in MHz; t: Laufzeit in Jahren; a: Fläche in km², Differenzierung nach Struktur der Flächennutzung (a1: Siedlungs- und Verkehrsfläche, a2: andere Flächen)
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Einstiegshilfe des Kompetenzzentrums
Unterstützung der Lizenzbeantragung durch Campusnetzplaner
Potential bestätigt: 5G Campusnetzplaner mit sehr großer Resonanz bestärkt das
Interesse/den Bedarf für die Nutzung privater 5G Lösungen
Allgemeine Besucherstatistik (bundesweit)
Besucher insgesamt 9872
Besucher einzigartig* 3926
*Anzahl unterschiedlicher IP-Adressen, ausgenommen TUDo
(Stand: 01.03.2021)
Top 5 Bundesländer
1. Nordrhein-Westfalen 50,5%
2. Bayern 12,9%
3. Hessen 9,0%
4. Baden-Württemberg 6,6%
5. Niedersachsen 4,6%
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Unterstützung der Industrie durch erweiterte
mehrphasige 5G.NRW Angebotskonzepte
Mehrphasiges Durchführungskonzept:
1. Aktivierungsphase: Vorgespräche und
5G.NRW Vor-Ort Strategieentwicklung mit interessierten
Unternehmen
5G „Aktivierungsphase“:
Kurzschulung, Brainstorming,
2. Erweiterte Aktivierungsphase (je nach
Anwendungsprofile Erfahrung und Fachkenntnis): Definition und
Integration von Schnittstellen zur Vorbereitung
des mobilen 5G-Labors für die Integration mit
5G „Aktionstag“ Geräten und Anlagen (z.B.
5G Netzbetrieb vor Ort
Produktionsanlagen) der Unternehmen.
3. 5G Aktionstag: Durchführung des Vor-Ort
Nachbereitung:
Initiierung von umfangreicheren Projekten, etc. Termins
4. Nachbereitung: Diskussion zur Aufbereitung
und Sicherung der gesammelten Erfahrung,
sowie Handlungsempfehlungen.
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5G als Katalysator für den Ausbau des Internets
Unterstützung der Industrie durch „Hands-On“ Erfahrung
Lokaler 5G-Netzbetrieb bei 3,7GHz
(5G Campusnetze):
• Ende-zu-Ende-Mobilfunklösung, basierend auf
Open Source Software-Defined Networking und
kommerziellen Plattformen
• Beispielhafte Realisierung innovativer
5G-Anwendungen (z.B. Network Slicing)
• Flexibler und kurzfristiger Einsatz für Vor-Ort-
Evaluierungen in ganz NRW
• Impulse für Forschungsbedarf und Innova-
tionen, um 5G zu verbessern → Beyond 5G
Details im Video: https://www.youtube.com/watch?v=f0tOkZBydWs
5G mmWave Laborplattform bei 28 GHz
• Einsatz fortgeschrittener 5G-Technologien
Pencil Beam Antennen in Laborexperimenten in
zukünftig nutzbaren 5G-Frequenzbereichen.
Details im Video: https://www.youtube.com/watch?v=DjqCDtUAaBA&t=27s
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5G als Katalysator für den Ausbau des Internets
5G Potentiale konkret und vor Ort aufzeigen
Exemplarischer 5G Showcase Digitalgipfel:
Echtzeitsteuerung über lokales 5G Netzwerk Ad-hoc Netz mit 5G Campuslizenz
„Human-in-the-Loop“
5G Remote Control
Logistikfahrzeug („LoadRunner“) Realisierung in wenigen Schritten:
• Schnittstellen definieren
• 5G Modems integrieren
• 5G Netz konfigurieren
(Zielfrequenz 3,7 GHz)
• Netzbetrieb starten
Impressionen Beitrag Kompetenzzentrum zu Digital-Gipfel 2019
(Quelle: TU Dortmund)
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Proof-of-Concept - 5G.NRW Vor-Ort in der Rettungsrobotik
Immersive Echtzeitsteuerung über lokales 5G Netzwerk
Interaktives Liveexperiment
bei 5G.NRWeek in
Kooperation mit
5G Monitoring & Control
Rescue Control
Externe Aufnahmen
Der ganze Ausschnitt auf YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=3lUdpffE6vk
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Erfahrungsberichte und Feedback von Industriekontakten
Mangelnde Aufklärung & Erfahrungswerte lassen viele Fragestellungen für 5G Campusnetze offen
Anwendungspotentiale 5G Netzbetrieb & Planung Technologievergleich
Vollständig dediziertes Geteilte Nutzung öffentlicher
(privates) Netzwerk Mobilfunknetze LTE Frequenzen
„Managed“ Netzlösung (MNO-basiert)
5G Retrofit Ein Netz pro Unternehmen
3,7 – 3,8 GHz
Private
5G cmWave 5G
Exklusives 5G Unternehmen Dediziertes/
Spektrum Öffentliches Spektrum
5G Campusnetz Unternehmen A Basis- Kern-
mit APNs oder
Netzwerk-IDs
3,7 – 3,8 GHz station netz Endnutzer Basis- Kern- 700 MHz 800 MHz 900 MHz 1.8 GHz 2 GHz 2.6 GHz 3.4 GHz 3.7 GHz 3.8 GHz
Öff. Netze station netz
Öff. 4G/5G Frequenzen
Unternehmen im Verbund Virtuell lokales Netz über MNO- 868 MHz 2.4 GHz 5 GHz
(SRD Band) (ISM Band) (ISM Band)
(Network Slicing-basiert) basiertes Network Slicing
Slice A Slice Endnutzer
Unternehmen A Unternehmen
Exklusives 5G Öffentliches
Spektrum Spektrum Low Power Wide Area Wireless Local Area
Basis- Kern- Basis- Kern-
5G Innovation Unternehmen B
Slice B
station netz Endnutzer
Öff. Netze
Slice Unternehmen
station netz Networks Networks (WLAN)
3,7 – 3,8 GHz
* illustrativer Ausschnitt, kein Anspruch auf Vollständigkeit
5G Retrofit / Brownfield Betreibermodelle 5G vs Wi-Fi6
Minimalinvasive Migration Produktions- Wahl der richtigen 5G Campusnetz- 5G als Alternative oder ergänzende
technologien & 5G Ready Check? Realisierungsvariante? Kommunikationstechnologie?
5G Innovation Fachkenntnis Leistungsfähigkeit
Anwendungslandschaft durch innovative Ist „Wi-Fi-Usability“ auch im Kontext Erfüllen sich die Marketingclaims
5G Möglichkeiten erweiterbar? privater 5G Netze möglich? dauerhaft im Produktivbetrieb?
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Zusammenfassung
▪ Leistungsfähigkeit unterschiedlicher
Technologien vor dem Hintergrund der
Zielanwendungen reflektieren
▪ Anforderungen identifizieren und
bedarfsgerecht eingrenzen (Sweet Spot)
▪ Referenzanwendungen und Lösungen im
Pilotbetrieb erproben
Wir unterstützen gerne!
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Weiterführende Informationen
▪ Competence Center 5G.NRW (CC5G.NRW, Online: https://5g.nrw/)
▪ Project at a glance: Video | Flyer
▪ 1st 5G.NRW-Week: https://5g.nrw/5g-nrweek/
▪ 5G Campus Network Planner (Online: https://5g.nrw/campusnetzplaner)
▪ Zum Lehrstuhl (Communication Networks Institute, Online: www.cni.tu-dortmund.de)
▪ Laborumgebungen: https://www.kn.e-technik.tu-dortmund.de/cms/en/research/CNI-Labs/index.html
▪ Projekthighlights: https://www.youtube.com/channel/UCtQ8h9bAiWhf9H6DNyyo7Lg, z.B.
erfolgreiche Pilotierung des durch den Lehrstuhl koordinierten BMBF Larus Projektes: Video | News
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Kontakt aufnehmen
Stefan Böcker
Technische Universität Dortmund
Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
Tel.: 0231 / 755 - 7004
stefan.boecker@tu-dortmund.de
Lehrstuhlinhaber
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Technische Universität Dortmund
Lehrstuhl für Kommunikationsnetze Web: https://5g.nrw/
Tel.: 0231 / 755 - 4515
christian.wietfeld@tu-dortmund.de
Web: https://cni.tu-dortmund.de/
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