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Hochgeschwindigkeits-Millimeterwellen-Technologie für 4K-Echtzeit-Videoübertragung

Forscher haben ein kabelloses Millimeterwellen-Kommunikationssystem (mmW) für die Fernkommunikation und Echtzeit-Übertragung unkomprimierter 4K-Videos von Drohnen entwickelt.

Digitale Wirtschaft

Mit der 5G-Breitbandtechnologie eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten wie 360°-Video-Streaming und immersive Virtual-Reality-Anwendungen. Bemerkenswert sind vor allem die vielen neuen Dienste, die damit in Reichweite rücken. So werden Szenarien vorstellbar, in denen alle Geräte kabellos miteinander verbunden sind und Drohnen den Datenverkehr überwachen oder bei Such- und Rettungseinsätzen helfen. Auf diese Weise können autonome Fahrzeuge miteinander kommunizieren,tragbare Geräte in Echtzeit den Gesundheitszustand überwachen und im Notfall sogar medizinische Hilfe anfordern. Erste Schritte dorthin wurden im 2016 gestarteten EU-finanzierten Projekt 5G MiEdge gemacht. Die bisherige Forschungsarbeit war der Entwicklung eines kabellosen mmW-Kommunikationssystems für die Fernkommunikation gewidmet. Mit dem System konnte bereits das unkomprimierte 4K-Video einer Drohne in Echtzeit übertragen werden. Das neue Videoübertragungssystem ist mit einem mmW-Funkkommunikationsgerät und einer kleinen, leichten Linsenantenne ausgestattet, die an einer Drohne angebracht werden. Ein weiterer Vorteil verglichen mit herkömmlicher komprimierter Übertragung ist die deutlich kürzere Verzögerung. Live-Drohnentest im 5G-Netzwerk Das Projektteam führte eine Demonstration durch, bei der eine Drohne 4K-Videos aufnahm. Dann wurde das Video in Echtzeit aus mehr als 100 Metern Entfernung zu einem Zugangspunkt am Boden übertragen. In dieser Demonstration erstellten vernetzte Fahrzeuge (Roadside Units, RSU) mittels 3D-LiDAR-Sensorsystemen eine dynamische 3D-Karte, die über mmW-Kommunikation an andere RSU übertragen wurde. Das Fahrzeug kommuniziert dabei mit der RSU und erhält von dort eine zusammengeführte, globale, dynamische 3D-Echtzeitkarte mit erweitertem Wahrnehmungsbereich für mehr Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr. Das drahtlose Kommunikationssystem basiert auf der im Projekt entwickelten Technologie und kann die Schwächen von mmWs und MEC (Mobile Edge Computing) ausräumen. Diese Komponenten sind vor allem für den Einsatz in 5G-Netzen interessant. Das Potenzials von mmW für die Hochgeschwindigkeitskommunikation ist vielversprechend. Allerdings sind die Dämpfungspegel so hoch, dass das Funksignal mit zunehmender Entfernung schwächer wird. Ein weiteres Problem ist das so genannte Backhauling (das Senden von Daten zu einem Punkt, von dem sie im Netzwerk verteilt werden können), da 10 Gigabit-Ethernet-Backhaul nicht überall bereitgestellt werden kann. Zwar kann MEC die begrenzte Kapazität der Backhaul-Netzwerke durch Cloud-Computing-Funktionen und IT-Service-Umgebungen am Rand eines Netzwerks ausgleichen, es treten aber andere Mängel auf. Schwierig wird etwa die bedarfsorientierte Neuzuweisung von Rechenressourcen bei gleichzeitiger Einhaltung der für 5G-Netze zu erwartenden deutlich verkürzten Latenz. Allerdings konnten die Projektpartner die Mängel jedes Systems beheben, indem sie den mmW-Zugriff und MEC zu einer mmW-Edge-Cloud kombinierten. Hierzu haben sie einen neuartigen Kontrollbereich für die Erfassung und Verarbeitung von Benutzerdaten für die proaktive Zuweisung von Ressourcen sowie ein benutzer-/anwendungsorientiertes 5G-Netzwerk entwickelt. Derzeit wird die 5G-MiEdge-Technologie (5G MiEdge: Millimeter-wave Edge cloud as an enabler for 5G ecosystem) auch für andere Anwendungsszenarien als das autonome Fahren demonstriert. Eine davon ist die ultraschnelle drahtlose Verbindung in Flughäfen, Bahnhöfen und Einkaufszentren für den Download von Inhalten in Ultrahochgeschwindigkeit und hochaufgelöstes Video-Streaming. Weitere mögliche Szenarien sind die kabellose Kommunikation für Fahrgäste in Zügen, Bussen und Flugzeugen, die Videoüberwachung öffentlicher Plätze und 3D-Live-Videoübertragungen für fließenden Publikumsverkehr in städtischen Außenbereichen. Die in diesem Projekt entwickelten Technologien sollen 2020 bei den Olympischen Sommerspielen in Tokio präsentiert werden. Weitere Informationen unter: Projektwebseite von 5G MiEdge

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Deutschland

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