04/05/2022
Door Ad Spijkers
Een verplaatsbaar 5G-knooppunt maakt de opbouw van een 5G-netwerk mogelijk voor tijdelijke en lokale toepassingen als bosbrandbetrijding, bewaking van bouwplaatsen, festivals en verslaggeving vanaf sportevenementen.
Bij het bestrijden van bosbranden, bij het bewaken van bouwplaatsen of voor multimediadiensten bij sport- en andere massa-evenementen is vaak lokaal en voor een beperkte tijd een betrouwbaar, veilig 5G-campusnetwerk nodig, wat zorgt voor een optimale netwerkdekking over het hele terrein. Met de 5G+ Nomadic Node van het Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme (Fokus) in Berlijn kan zo'n niet-openbaar, tijdelijk netwerk op korte termijn worden opgezet. Dit kan bijvoorbeeld hulpdiensten met elkaar verbinden of om blusrobots op afstand bedienen. De complete hard- en software past in enkele verplaatsbare serverkoffers.
Brandgevaar
In Duitsland loopt de deelstaat Brandenburg met zijn uitgestrekte dennenbossen, weinig regenval en lichte zandgrond het grootste risico op bosbranden. Jaarlijks zijn er honderden. Bij de bestrijding moeten politie en brandweer zorgen voor verkenning, bewaking, beveiliging en 'situational awareness' van een gebied van enkele vierkante kilometers. Hier komt het Aladin-project (Advanced Low Altitude Data Information System) van pas.
De ontwikkeling van een verplaatsbaar 5G-campusnetwerk moet op behoeften gebaseerde 5G-netwerken van hulpdiensten en middelen mogelijk te maken. Het doel is om met drones real-time beelden te krijgen van de brandsituatie tijdens operaties in ontoegankelijke gebieden, brandweerauto's aan te sturen en hulpdiensten met elkaar te verbinden. Dit kan met behulp van de 5G+ Nomadic Node.
Open5GCore
In het verplaatsbare knooppunt gebruikt het Fraunhofer-instituut het op standaarden gebaseerde Open5GCore. Dit is een op software gebaseerd kernnetwerk waarin de besturingsprogramma's voor communicatie draaien. De Open5GCore maakt het mogelijk om snel een 5G-netwerk op te zetten en beschikbaar te maken voor autonoom gebruik. Het volledige scala aan functies van de mobiele communicatiestandaard is beschikbaar voor gebruikers. Dit gaat verder dan de wijdverbreide niet-autonome oplossingen die slechts 5G-basisstations combineren met 4G-kernnetwerken.
De Open5GCore is interoperabel met 5G-basisstations van verschillende fabrikanten en is al vele jaren het testkernnetwerk voor netwerkoperators en fabrikanten over de hele wereld om nieuwe functies voor toekomstige verplaatsbare netwerksystemen te testen en om innovatieve use-cases te valideren. Door zijn modulariteit is de Open5GCore ook geschikt voor diverse debugging-, integratie- en acceptatietesten. Bovendien maakt het modulaire, gevirtualiseerde kernnetwerk een flexibele combinatie van netwerkfuncties mogelijk voor geoptimaliseerde applicatie-ondersteuning op edge clouds.
Een paar minuten
De 5G Nomadic Node opstelling bestaat uit een paar robuuste, verplaatsbare serverbehuizingen voor de benodigde hardware en software om in slechts enkele minuten een verplaatsbaar veilig 5G-campusnetwerk op te zetten. In de bossen van Brandenburg is er geen adequate communicatie-infrastructuur om onbemande brandweerrobots aan te sturen of drone-video's naar het operatiecentrum te sturen. Om veiligheidsredenen mag brandweerpersoneel de bossen niet in; in veel gebieden liggen nog munitie, blindgangers en granaten uit de Tweede Wereldoorlog. Met het Open5GCore kernnetwerk kunnen de onderzoekers dit verhelpen en een geografisch beperkt, flexibel en op maat gemaakt 5G-netwerk bouwen.
Veldtest
De 5G+ Nomadic Node bevat een server waarop de Open5GCore wordt uitgevoerd, en een Base Band Unit met radiokabel. De basisbandeenheid is verbonden met het kernnetwerk en verwerkt de gegevens die moeten worden verzonden en ontvangen digitaal. Een extra serverkoffer bevat naar wens een accu voor de noodstroomvoorziening of een dieselgenerator. Daarnaast behoort een optioneel antennesysteem met satellietaansluiting tot de uitrusting.
In het Aladin-project hebben de onderzoekers bijvoorbeeld een satellietverbinding nodig om desgewenst aan te kunnen sluiten op de situatie en commandocentrale van de brandweer. Afhankelijk van de toepassing kan de verplaatsbare cel ook via het elektriciteitsnet thuis worden geleverd.
In het tweede kwartaal van dit jaar start een veldtest op vliegveld Schönhagen in Brandenburg. Er wordt gebruik gemaakt van het voor campusnetwerken gereserveerde 3,7 GHz-spectrum. Er is een dekking van ongeveer een vierkante kilometer gepland.
Al in het najaar van 2019 kon het onderzoeksteam in een veldtest aantonen dat het haalbaar is om op korte termijn een 5G-netwerk op locatie op te zetten voor lokaal gebruik. Een 180° camera legde de lichtkunstwerken vast op het Festival of Lights in Berlijn. Via het tijdelijke netwerk konden testpersonen het filmpje vervolgens op hun smartphone ontvangen.
Aanjager van innovatie
In de volgende stap willen de onderzoekers het verplaatsbare knooppunt uitbreiden met Open RAN-technologieën (Radio Access Network). In de loop van het jaar zal het systeem ook worden gebruikt op verplaatsbare bouwplaatsen als onderdeel van CampusOS, een vlaggenschipproject van het federale ministerie van Economische Zaken en Klimaatbescherming.
Met de 5G+ Nomadic Node kunnen de onderzoekers campusnetwerken installeren die kunnen worden aangepast aan tijdelijke behoeften. Deze flexibiliteit wordt bereikt door netwerkvirtualisatie: nieuwe radiocomponenten en softwarefuncties kunnen in een vroeg stadium worden geïntegreerd, zoals in een bouwpakket. Campusnetwerken zijn daarom innovatie-drivers voor nieuwe technologieën.
Foto: Fraunhofer Fokus/Paul Hahn