Forschungs-Hub "6GEM"
6GEM Forschungs-Hub fĂŒr 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-UniversitĂ€t Bochum, der Technische UniversitĂ€t Dortmund und der UniversitĂ€t Duisburg-Essen sind mit dem Fraunhofer-Institut fĂŒr Materialfluss und Logistik, dem Fraunhofer-Institut fĂŒr Mikroelektronische Schaltungen und Systeme, dem Fraunhofer-Institut fĂŒr Hochfrequenzphysik und Radartechnik sowie dem Max-Planck-Institut fĂŒr Sicherheit und PrivatsphĂ€re vier auĂeruniversitĂ€ren Forschungseinrichtungen an dem Forschungsvorhaben beteiligt. Im Rahmen des Forschungshubs sollen zukĂŒnftigen Kommunikationstechnologien fĂŒr ein offenes, effizientes und sicheres 6G-Mobilfunksystem erforscht werden. Dazu sollen im Rahmen von fĂŒnf Forschungsfeldern wie einer offenen und und progamierbaren Kommunikationsplattform, Security & Safety beim Entwurf, ZuverlĂ€ssige und adaptive Kommunikation, Terahertz-Kommunikation, und Joint Sensing & Communication, sowohl Hardware- als auch Softwareaspekte untersucht werden. Damit eingehergehend soll der Hub den Mehrwert zukĂŒnftiger 6G-Systeme in sieben Testfeldern fĂŒr relevante EinsatzfĂ€lle aufzeigen und somit ein 6G-Ăkosystem fĂŒr KMUs und Startups zur VerfĂŒgung stellen, zu der technologischen SouverĂ€nitĂ€t von Deutschland und Europa beitragen und eine sichere, zuverlĂ€ssige 6G-Technologie entwerfen, die einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit liefert. Neben den wissenschaftlich-technischen Fragestellungen ermöglicht der konkrete Einsatz der 6G-Technik in unterschiedlichen Szenarien die frĂŒhzeitige Auseinandersetzung mit weiterfĂŒhrenden Fragestellungen, wie der umweltvertrĂ€glichen und sicheren Integration in die Umgebung unter BerĂŒcksichtigung notwendiger Erweiterungen der Test- und PrĂŒfszenarien sowie die frĂŒhzeitige Integration potenzieller Betreiber und Anwender.
Ziele und Vorgehen
Der Mehrwert zukĂŒnftiger 6G-Systeme fĂŒr gesellschaftlich und industriell hoch relevante EinsatzfĂ€lle soll gezeigt werden. Zu diesem Zweck werden herausragende Testfelder in Nordrhein-Westfalen eingebunden und mit 6G-Systemen ausgerĂŒstet: Smarte OperationssĂ€le und Kliniken, das Deutsche Rettungsrobotik-Zentrum, eine Hochgeschwindigkeits-Intralogistik, hochautomatisierte Produktionsumgebungen, eine groĂrĂ€umige 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 fĂŒr missionskritische Anwendungen. Zudem berĂŒcksichtigen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Prinzipien des âSecurity by Designâ ĂŒber alle Systemebenen hinweg und entlang des Produktlebenszyklus von technischen Systemen bereits in der Entwicklungsphase. Dadurch können Fehler und AusfĂ€lle des Systems wie auch Manipulationen von auĂen erkannt werden, bevor diese innerhalb der Testphase oder im laufenden Betrieb auftreten und mit wesentlich gröĂerem Aufwand behoben werden mĂŒssen.
Es soll zudem die Realisierung extrem hoher Ăbertragungsdatenraten zur ErfĂŒllung der DienstgĂŒteanforderungen hochinnovativer Anwendungen unter EinbeÂŹziehung von Terahertz-Technologien (THz) untersucht werden. So werden 6G-Netze zusĂ€tzlich höhere FrequenzÂŹbĂ€nder nutzen als die vorherigen Mobilfunkgenerationen. Die drahtlose THz-Kommunikation wird als technologischer Grundpfeiler fĂŒr eine Vielzahl von AnwendungsfĂ€llen anerkannt.
Einen erheblichen Mehrwert zukĂŒnftiger 6G-Systeme versprechen sich die Forschenden in 6GEM durch die enge VerknĂŒpfung der KommunikationsfĂ€higkeiten mit Radar-basierter Sensorik (JSAC). So kann JSAC Optimierungshinweise fĂŒr 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  SchlĂŒsseltechnologien fĂŒr einen vollautomatischen Hafenbetrieb entwickelt und erprobt. Insbesondere soll mit 6G ĂŒber Extented Reality (XR) die vollautomatische Kranfahrt und âfernwartung der Krane ermöglicht werden. Aktuell entsteht unter der Leitung von 6GEM-Wissenschaftlern ein Funk-Testfeld fĂŒr die sichere und teilautomatisierte Steuerung der Container-Krane. Von anfĂ€nglich drei GĂŒterzĂŒgen pro Woche hat sich der Umschlag auf aktuell ĂŒber 60 ZĂŒge pro Woche erhöht â mit einem erwarteten Wachstum auf ĂŒber 100 ZĂŒge.
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 fĂŒr 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 fĂŒr eine hochzuverlĂ€ssige drahtlose Ad-hoc-Abdeckung umfasst und die Steuerung mehrerer Roboter sowie eine integrierte Sensorik und Kommunikation ermöglicht.
6GEM profitiert von der und befruchtet gleichermaĂen die ihn umgebende, vielfĂ€ltige Unternehmenslandschaft mit internationalen Herstellern, zahlreichen Startups und KMU ebenso Netzbetreiber, TesthĂ€user und Anwender. Somit wird es ĂŒber das breite Netzwerk des Forschungshubs mit internationalen und an der 6G-Standardisierung wirkenden Organisationen und Unternehmen möglich sein, ĂŒber die Beteiligung von Hochschulvertretern hinaus die notwendige Schwungmasse zu entwickeln, um die in 6GEM erarbeiteten Ergebnisse in zukĂŒnftigen 6G-Spezifikationen zu verankern.
Partner
- Fraunhofer FHR, Wachtberg
- Fraunhofer IML, Dortmund
- Fraunhofer IMS, Duisburg
- Friedrich-Alexander UniversitĂ€t Erlangen-NĂŒrnberg
- Max-Planck-Institut fĂŒr Cybersicherheit und Schutz der PrivatsphĂ€re, Bochum
- Ruhr-UniversitÀt Bochum
- Technische UniversitÀt Dortmund
- Technische UniversitÀt Ilmenau
- UniversitÀt Duisburg-Essen
