Forschungs-Hub "6GEM"
6GEM Forschungs-Hub fĂźr offene, effiziente und sichere mobile Kommunikationssysteme
Motivation
6GEM ist einer von vier 6G-Foschungshubs, die Teil der 6G-Initiative des Bundesforschungsministeriums sind. Neben den vier Hochschulen, der RWTH Aachen, der Ruhr-Universität Bochum, der Technische Universität Dortmund und der Universität Duisburg-Essen sind mit dem Fraunhofer-Institut fĂźr Materialfluss und Logistik, dem Fraunhofer-Institut fĂźr Mikroelektronische Schaltungen und Systeme, dem Fraunhofer-Institut fĂźr Hochfrequenzphysik und Radartechnik sowie dem Max-Planck-Institut fĂźr Sicherheit und Privatsphäre vier auĂeruniversitären Forschungseinrichtungen an dem Forschungsvorhaben beteiligt. Im Rahmen des Forschungshubs sollen zukĂźnftigen Kommunikationstechnologien fĂźr ein offenes, effizientes und sicheres 6G-Mobilfunksystem erforscht werden. Dazu sollen im Rahmen von fĂźnf Forschungsfeldern wie einer offenen und und progamierbaren Kommunikationsplattform, Security & Safety beim Entwurf, Zuverlässige und adaptive Kommunikation, Terahertz-Kommunikation, und Joint Sensing & Communication, sowohl Hardware- als auch Softwareaspekte untersucht werden. Damit eingehergehend soll der Hub den Mehrwert zukĂźnftiger 6G-Systeme in sieben Testfeldern fĂźr relevante Einsatzfälle aufzeigen und somit ein 6G-Ăkosystem fĂźr KMUs und Startups zur VerfĂźgung stellen, zu der technologischen Souveränität von Deutschland und Europa beitragen und eine sichere, zuverlässige 6G-Technologie entwerfen, die einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit liefert. Neben den wissenschaftlich-technischen Fragestellungen ermĂśglicht der konkrete Einsatz der 6G-Technik in unterschiedlichen Szenarien die frĂźhzeitige Auseinandersetzung mit weiterfĂźhrenden Fragestellungen, wie der umweltverträglichen und sicheren Integration in die Umgebung unter BerĂźcksichtigung notwendiger Erweiterungen der Test- und PrĂźfszenarien sowie die frĂźhzeitige Integration potenzieller Betreiber und Anwender.
Ziele und Vorgehen
Der Mehrwert zukĂźnftiger 6G-Systeme fĂźr gesellschaftlich und industriell hoch relevante Einsatzfälle soll gezeigt werden. Zu diesem Zweck werden herausragende Testfelder in Nordrhein-Westfalen eingebunden und mit 6G-Systemen ausgerĂźstet: Smarte Operationssäle und Kliniken, das Deutsche Rettungsrobotik-Zentrum, eine Hochgeschwindigkeits-Intralogistik, hochautomatisierte Produktionsumgebungen, eine groĂräumige Hafenlogistik sowie StraĂenverkehrsszenarien von der Innenstadt bis zur Autobahn.
Insgesamt liegt der Fokus der wissenschaftlichen Arbeiten bei den Testfeldern auf der Realisierung resilienter und hochadaptiver Kommunikation fĂźr missionskritische Anwendungen. Zudem berĂźcksichtigen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Prinzipien des âSecurity by Designâ Ăźber alle Systemebenen hinweg und entlang des Produktlebenszyklus von technischen Systemen bereits in der Entwicklungsphase. Dadurch kĂśnnen Fehler und Ausfälle des Systems wie auch Manipulationen von auĂen erkannt werden, bevor diese innerhalb der Testphase oder im laufenden Betrieb auftreten und mit wesentlich grĂśĂerem Aufwand behoben werden mĂźssen.
Es soll zudem die Realisierung extrem hoher Ăbertragungsdatenraten zur ErfĂźllung der DienstgĂźteanforderungen hochinnovativer Anwendungen unter EinbeÂŹziehung von Terahertz-Technologien (THz) untersucht werden. So werden 6G-Netze zusätzlich hĂśhere FrequenzÂŹbänder nutzen als die vorherigen Mobilfunkgenerationen. Die drahtlose THz-Kommunikation wird als technologischer Grundpfeiler fĂźr eine Vielzahl von Anwendungsfällen anerkannt.
Einen erheblichen Mehrwert zukĂźnftiger 6G-Systeme versprechen sich die Forschenden in 6GEM durch die enge VerknĂźpfung der Kommunikationsfähigkeiten mit Radar-basierter Sensorik (JSAC). So kann JSAC Optimierungshinweise fĂźr die Netzsteuerung bzw. die Leistung des Netzes verbessern â beispielsweise mit Hilfe von Sensoren, die Objekte erkennen, die den direkten Ausbreitungsweg des Funknetzes behindern.
Innovationen und Perspektiven
Im Rahmes des Forschungshubs werden bei der Logistik am Duisburger Hafen  SchlĂźsseltechnologien fĂźr einen vollautomatischen Hafenbetrieb entwickelt und erprobt. Insbesondere soll mit 6G Ăźber Extented Reality (XR) die vollautomatische Kranfahrt und âfernwartung der Krane ermĂśglicht werden. Aktuell entsteht unter der Leitung von 6GEM-Wissenschaftlern ein Funk-Testfeld fĂźr die sichere und teilautomatisierte Steuerung der Container-Krane. Von anfänglich drei GĂźterzĂźgen pro Woche hat sich der Umschlag auf aktuell Ăźber 60 ZĂźge pro Woche erhĂśht â mit einem erwarteten Wachstum auf Ăźber 100 ZĂźge.
Mit dem Einsatz von 6G-Kommunikations- und âLokalisierungstechnologien erfolgen auch wichtige Untersuchungen beim Deutschen Rettungsrobotikzentrum (DRZ) in Dortmund. Hier werden in der DRZ-Umgebung beispielhafte funktechnische 6GEM-Szenarien (siehe Abbildung) erzeugt, die fĂźr die Vernetzung der Rettungsroboter essenziellen Funksysteme vor groĂe Herausforderungen stellen.Â
DRZ-Umgebung ein beispielhaftes Szenario umgesetzt.
Eingebettet in eine realistisch modellierte, mehrstufige Such- und Rettungsmission wurden so verschiedene 6G-Technologiekonzepte implementiert, wie z. B. ein neuartiger Multi-Link-Broker, der 5G, Wi-Fi und Mesh fßr eine hochzuverlässige drahtlose Ad-hoc-Abdeckung umfasst und die Steuerung mehrerer Roboter sowie eine integrierte Sensorik und Kommunikation ermÜglicht.
6GEM profitiert von der und befruchtet gleichermaĂen die ihn umgebende, vielfältige Unternehmenslandschaft mit internationalen Herstellern, zahlreichen Startups und KMU ebenso Netzbetreiber, Testhäuser und Anwender. Somit wird es Ăźber das breite Netzwerk des Forschungshubs mit internationalen und an der 6G-Standardisierung wirkenden Organisationen und Unternehmen mĂśglich sein, Ăźber die Beteiligung von Hochschulvertretern hinaus die notwendige Schwungmasse zu entwickeln, um die in 6GEM erarbeiteten Ergebnisse in zukĂźnftigen 6G-Spezifikationen zu verankern.
Partner
- Fraunhofer FHR, Wachtberg
- Fraunhofer IML, Dortmund
- Fraunhofer IMS, Duisburg
- Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nßrnberg
- Max-Planck-Institut fßr Cybersicherheit und Schutz der Privatsphäre, Bochum
- Ruhr-Universität Bochum
- RWTH Aachen University
- Technische Universität Dortmund
- Technische Universität Ilmenau
- Universität Duisburg-Essen
