MAVERIC

Middleware für automatisierte Verwendung von Edge-Ressourcen in Campusnetzwerken

Projektbeschreibung
Mit Campusnetzen bezeichnet man Telekommunikationsnetze auf einem eingegrenzten Gebiet, das unter einer einheitlichen Verwaltung steht, häufig eine Firma, die ihr Werksgelände selbst in der Hand hat. Der neue Mobilfunkstandard der fünften Generation (5G) mit all seinen technischen Verbesserungen, aber auch einem neuen, offenen Ansatz (OpenRAN) verspricht hierfür neuartige Anwendungsmöglichkeiten und erlaubt Innovationen, die in den ehemals geschlossenen Systemen nicht möglich waren. Das Projekt MAVERIC nutzt diesen neuen, offenen Ansatz und entwickelt Technologien für die flexible Bereitstellung der Infrastruktur solcher 5G-Campusnetzwerke: je nach Industrieanwendung sollen dabei Rechenkapazität, Speicherkapazität aber auch andere Aspekte besonders optimiert werden können.

Derart verschiedene Vorgaben sind in den Anwendungen begründet. Soll ein Roboter kabellos gesteuert werden, ist geringe Verzögerung Pflicht. Soll vor Ort eine Entscheidung getroffen werden, sind zum Teil auch komplexe Rechnungen direkt im Netz zu erledigen und können nicht fernab in einem Rechenzentrum bearbeitet werden. Fallen sehr viele Daten in kurzer Zeit an, muss entsprechender Speicher bereitgestellt werden. Das Projekt MAVERIC hat sich zum Ziel gesetzt, für 5G-Campusnetze mit einer modularen Infrastruktur eine Software zu entwickeln, die eine schlanke und zügige Zusammenstellung der nötigen Teilkomponenten ermöglicht.

Die Projektergebnisse werden in der herausfordernden Umgebung des Schiffbaus erprobt, denn hier gibt es viele Hürden, die ein Netzwerk nehmen muss, um sinnvoll Anwendungen in der Fertigung unterstützen zu können. So wird z. B. viel Metall verbaut, zum Teil auch in geschlossenen Aufbauten, was der Funktechnik zu schaffen macht. Auch das Netz selbst ist besonders, denn es ist mobil. Wenn das Schiff das Dock verlässt, ist die Auf- und Ausbauphase noch nicht abgeschlossen. Wer auf dem Schiff weiter mobil kommunizieren möchte, muss das Netz buchstäblich mitnehmen. Dabei fällt unter Umständen die Anbindung des Netzes zum Festland aus, wechselt oder ändert seine Dienstgüte drastisch. Ein mobiles 5G-Campusnetz muss also genügend Ressourcen vorhalten, um autark zu operieren, aber auch wichtige Daten lokal vorhalten, synchronisieren und für Anwendungen wichtige Dienste unabhängig von der Anbindung an das globale Internet anbieten können.

Marktperspektive und Produktversprechen
Ein zuverlässiges, flächendeckendes und leistungsfähiges Netzwerk ist die Grundlage der Digitalisierung der Industrie. Industrielle Anwendungsfälle haben jedoch oft viele Herausforderungen, die konventionelle Netzwerktechnik nicht adäquat adressieren kann. Anders als bei WLAN sprechen dagegen Aspekte wie die alleinige Nutzung des bereitgestellten Frequenzbereichs, die höhere Reichweite sowie der Umstand, dass es sich bei 5G um eine Carrier-Grade-Technologie handelt klar für den neuen Funkstandard. Das Projekt entwickelt Blaupausen zum Aufbau von 5G-Netzen in solchen schwierigen Umgebungen und validiert diese am Beispiel des Schiffbaus. Dazu werden Technologien entwickelt, die im industriellen Umfeld neue Anwendungsfälle ermöglichen und auch mobile 5G-Campusnetze realisierbar machen. Dazu zählen z. B. Technologien im Bereich Edge-Computing und Storage. Als Technologieträger werden dazu ausgewählte Anwendungen (z. B. AR/VR im Schiffbau/Konstruktion) realisiert und getestet. Ein besonderer Fokus liegt dabei darauf, dass es den Unternehmen möglich sein soll, diese Netze und deren Anwendungen in Eigenregie betreiben zu können.

Herausforderung und Innovation
Die Herausforderungen der primären Anwendungsfälle Werft und Schiffbau sind:

  • Großes Werftgeländer, mehrere Standorte
  • Schiffsrumpf aus Metall, Wunsch nach Konnektivität bis zum Kiel
  • Mobiles Netz (Schiff während des Baus mobil)
  • Wechselnde Anbindung an das Internet (Satellit, Richtfunk, Glasfaser, etc.), auch Abbruch der Verbindung.

Um das Produktversprechen einhalten zu können, werden Technologien im Bereich Edge-Computing, intelligentem Management der Verbindung zum Internet und dem Management von 5G Campusnetzen entwickelt.

Anwendungsfall
Das Szenario-Anwendungsfeld “Schiffbau” ist stellvertretend für die Klasse von herausfordernden Szenarien in der Produktion, in denen “Pop-Up-Netze" bei Bedarf aufgesetzt werden und bei denen die Rücktransport-Qualität nicht vorhersagbar und nicht konstant ist.
In diesen Szenarien bestehen jedoch aus Anwendersicht hohe Anforderungen an die Verlässlichkeit und die Verfügbarkeit. Für den Anwendungsfall „Universeller Zugriff auf Konstruktionspläne“ soll gewährleistet sein, dass alle Mitarbeiter zu jeder Zeit Zugriff auf die aktuellen Unterlagen haben. Dies soll ohne ein manuelles Verteilen von Dokumenten und deren Aktualisierungen erfolgen. Hierfür soll das MAVERIC-System automatisch den Vorababruf von Informationen und Verteilstrategien sowie differentielle Updates anwenden, die Engpässe oder gar Ausfälle von Rücktransport-Anbindungen kompensieren können.

Konsortium
Xantaro Deutschland GmbH, NVL B.V. & Co. KG, HS Augsburg, HS Emden/Leer

Laufzeit
April 2022 – März 2025

Budget
Gesamtmittel: 2,4 Mio. €
Fördersumme: 1,8 Mio. €