Technologie für Anwendungsfälle der Industrie 4.0 Präzise Positions­be­stim­mung mit 5G

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Nokia und Bosch entwickeln eine 5G-basierte Technik zur präzisen Positionsbestimmung. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie in einer deutschen Bosch-Fabrik hätten Tests unter realen Produktionsbedingungen eine Genauigkeit von 50 Zentimeter auf 90 Prozent der Fabrikfläche ergeben.

Die Positionierungstechnologie erfasst mobile und tragbare Objekte, die mit dem 5G-Netz verbunden sind. Dabei, so Nokia und Bosch, könne die Technologie die exakte Position auch dort ermitteln, wo kein globaler Satellitennavigationsdienst verfügbar sei, z.B. in Fabriken, Lagerhäusern oder unterirdischen Anlagen. Im Rahmen der Tests habe ein erweitertes 5G-Campusnetz die genaue Position von Objekten wie automatisierten Fahrzeugen, mobilen Robotern und mobilen Steuerkonsolen bestimmt und ihre Bewegungen im gesamten Werk in Echtzeit erfassen können.

5G-Knotenpunkte mit mehreren Empfangsantennen

Normalerweise funktioniere die 5G-Positionsbestimmung über die Zeitmessung. Hierfür werde ein mobiles Signal benötigt, um von einem mobilen Gerät zu verschiedenen Basisstationen und Ankerknoten im Netz zu gelangen. Da die Signale länger brauchen, um weiter entfernte Knoten zu erreichen, könne das Ortungssystem die Position bestimmen (triangulieren). Nokia und Bosch haben auf dieser Basis 5G-Knotenpunkte mit mehreren Empfangsantennen ausgestattet. Dadurch könne das Netz den Winkel der eingehenden Signale erkennen. Algorithmen der Nokia Bell Labs interpretieren die Zeitverzögerungen und Ankunftswinkel, um die wahrscheinlichste Position des mobilen Objekts zu bestimmen. Der Proof-of-Concept habe dabei eine Genauigkeit erzielt, die weit über den aktuellen Stand der Mobilfunktechnik hinausgeht. Dies biete einen Eindruck, wozu sowohl öffentliche als auch private 5G-Netze in Zukunft in der Lage sein werden.

Die präzise Positionsbestimmung sei für viele Anwendungen in der Industrie wichtig, z.B. für die Roboternavigation, die Überwachung von Anlagen und die Sicherheit der Angestellten. Die Möglichkeit, mit einem einzelnen Campusnetz sowohl Hochleistungskonnektivität zu realisieren als auch die Position von Objekten präzise zu bestimmen, habe auch viele Vorteile für den Betrieb. Dazu gehöre z.B. eine weniger komplexe IT-Infrastruktur, was zu niedrigeren Gesamtbetriebskosten und höheren Investitionsrenditen führt.

Andreas Müller, Chief Expert und verantwortlich für die 6G-Aktivitäten bei Bosch, sagt: „Zu wissen, wo sich die Dinge befinden, ist in der Regel eine sehr wertvolle Information in der Fertigung. Während heute meist separate Systeme für die Vernetzung und für die Ortung von Objekten verwendet werden, könnte dies in Zukunft über eine integrierte 5G-Campuslösung erfolgen. Der gemeinsam mit Nokia durchgeführte Proof-of-Concept unterstreicht die führende Rolle von Bosch bei der Erforschung neuer Möglichkeiten für unsere Kunden und bei der Entwicklung der Fabrik der Zukunft.“

Digitaler sechster Sinn dank 6G

Dies sei jedoch nur eine der Innovationen, an denen Nokia und Bosch arbeiten. Die beiden Unternehmen forschen gemeinsam an der nächsten Netzgeneration und untersuchen, wie die künftigen 6G-Netze sowohl für die Kommunikation als auch für die Sensorik genutzt werden könnten, wenn sie Ende des Jahrzehnts kommerziell verfügbar sind.

Während 5G den Standort eines mit dem Netz verbundenen Geräts bestimmen könne, werde 6G in der Lage sein, die Position jedes beliebigen Objekts zu erfassen – unabhängig davon, ob es angeschlossen oder nicht angeschlossen ist. Dadurch könnten 6G-Signale ähnlich wie Radar funktionieren und Menschen ein Bewusstsein für ihre Umgebung vermitteln, das über die natürlichen Sinne hinausgeht.

Peter Vetter, Präsident von Bell Labs Core Research bei Nokia, sagt: „Bosch und Nokia Bell Labs sehen eine Zukunft, in der Netze weit mehr können als nur zu kommunizieren. Schon bald wird 5G vernetzte Geräte präziser als Satelliten erfassen, und zwar an solchen Orten, die Satelliten nicht erreichen können. Im nächsten Jahrzehnt wird 6G dann in der Lage sein, alle Objekte in den Abdeckungsbereichen des Netzes zu erfassen, unabhängig davon, ob sie aktive Funkgeräte enthalten. Wir erschaffen Netze, die den Menschen einen digitalen sechsten Sinn verleihen werden.“

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