5G-Leistungsfähigkeit im Schienenverkehr

Lemgo /

Im Rahmen des Forschungsprojektes 5G-SIMONE (gefördert durch das Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie NRW) haben das Fraunhofer-Institut in Lemgo und die Deutsche Bahn Systemtechnik GmbH eine Messkampagne in Minden auf dem Gelände der DB-Systemtechnik GmbH durchgeführt.

© Fraunhofer IOSB-INA
Das Fraunhofer-Institut in Lemgo baute auf dem Gelände der Deutschen Bahn Systemtechnik GmbH in Minden ein eigenes 5G-Campusnetz auf.

Die Deutsche Bahn Systemtechnik GmbH besitzt einen Messzug Typ BR 612 der auf der Betriebsstelle in Minden für 5G-Messungen genutzt wurde. Der Messzug konnte im Rahmen des 5G-SIMONE Projekts genutzt werden, um einen Transfer der Forschungsergebnisse in den Bahnbereich aufzuzeigen. 

Mittels des 5G-Campusnetztes wurde der gesamte Gleisbereich funktechnisch ausgeleuchtet. Neben der 5G-Netzwerkinfrastruktur wurde der Messzug ebenfalls mit 5G-Technik sowie hochauflösenden Kameras des Labors für Perzeptionstechnik der Deutschen Bahn Systemtechnik GmbH ausgestattet, welche in das Netzwerk von Fraunhofer eingebunden wurden. Die Lemgoer Forscher hatten den gesamten Betrieb des privaten 5G-Campusnetztes von der Beantragung der Kurzzeitzuteilung bei der BNetzA bis hin zur Messung der Netzwerk Coverage projektiert. Bei der Planung, dem Aufbau sowie dem Betrieb des Netzwerks wurde eng mit dem 5G-SIMONE-Partner Wireless.Consulting GmbH zusammengearbeitet.

In den 1,5 Projektjahren von 5G-SIMONE wurde eine Kommunikationsinfrastruktur erforscht, welche die Übertragung von Steuerungs-, Video-, Meta-, Infotainment- sowie Netzwerkmanagementdaten über das private 5G-Campusnetz ermöglicht. Bereits am 03.10.2022 wurde das MONOCAB auf dem Testfeld im Extertal mit in einem privaten 5G-Campusnetz durch Fraunhofer IOSB-INA vernetzt und einige Grundfunktionen wurden demonstriert.

Mit diesem Setup wurde nun in Minden eine Messkampagne durchgeführt. Das Ziel war die Bewertung der Systemperformance des privaten 5G-Campusnetz in Hinsicht auf Anwendungen durchzuführen, welche für einen automatisierten Zugbetrieb notwendig sind. Dazu zählen neben der Netzverfügbarkeit und Zuverlässigkeit auch deterministische Latenzen, wodurch eine rechtzeige Übermittlung der Daten garantiert wird. Die Messungen wurden sowohl mit den realen Anwendungen als auch mit speziellen Netzwerklastgeneratoren durchgeführt, um intrinsische Einblicke in das Mobilfunknetzwerk zu erhalten.

Die Messkampagne war in zwei Messungen unterteilt: Zum einen wurde in einem sogenannten nomadisch errichteten 5G-Campusnetz des Fraunhofer-Instituts die Messungen durchgeführt, zum anderen wurde die Netzwerkqualität ergänzend auf dem Schienenweg von Minden nach Hannover gemessen. Dazu wurden ebenfalls Netzwerkgeneratoren sowie reale Applikationsdaten über das öffentliche Mobilfunknetzwerk übertragen. Die Daten – Kamerastreams der Deutschen Bahn Systemtechnik GmbH und GPS Positionsdaten – wurden von dem Projektpartner Biqx GmbH entgegengenommen und auf dem eigens entwickelten Dashboard visualisiert. Darüber hinaus wertete die T-Systems International GmbH die Kommunikationsparameter aus. Mit der Auswertung der Daten möchte T-System seine theoretische Analyse zum öffentlichen Mobilfunknetzwerke als mögliche Rückfallebene für 5G Campusnetzte evaluieren.

Durch die durchgeführte Messkampagne konnte Fraunhofer IOSB-INA wertvolle Daten aus dem 5G-Campusnetzwerk unter realen Anwendungsbedingungen im Schienenverkehr sowie Netzwerkdaten aus dem Bereich des öffentlichen Mobilfunks generieren und seine Erfahrung in diesem Sektor weiter ausbauen.