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Gruppenfoto vom 5G Innovations-Wettbewerb am 19. Dezember im BMVI

Quelle: BMVI

Die Anforderungen an die mobile Kommunikation werden in einer vollständig vernetzten Gesellschaft sehr viel umfassender sein als bisher. Die durch 5G mögliche digitale Transformation wird alle gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und administrativen Bereiche vorantreiben und nachhaltig zur Verbesserung der Lebensqualität in Deutschland beitragen.

Um die Qualitätsanforderungen der Zukunft in Bezug auf Verfügbarkeit und Latenz zu erreichen sowie den steigenden Bandbreitenbedarf decken zu können, arbeiten wir intensiv an der Einführung der nächsten Mobilfunkgeneration.

Das Innovationsprogramm soll die Erprobung von 5G-Anwendungen unter realen Bedingungen ermöglichen. Auf diese Weise sollen potenzielle Nachfrager und Anbieter von innovativen 5G-Mobilfunklösungen zusammengeführt und die Potenziale des 5G-Mobilfunks vor Ort sichtbar gemacht werden. Insgesamt hat der Deutsche Bundestag beschlossen, derzeit rund 66 Millionen Euro zur Unterstützung der 5G-Einführung bereitzustellen. Mit der Initiative wollen wir dazu beitragen, Deutschland zum Leitmarkt für 5G zu entwickeln.

Stufe I – Die 5G-Forschungsregionen

Im Rahmen einer 5G-Forschungsinitiative wurden 2019 sechs Sonderzuwendungsbescheide an Forschungseinrichtungen und Universitäten erteilt.

Die Gesundheitsversorgung in ländlichen Räumen ist mit besonderen Herausforderungen konfrontiert, die die häusliche Pflege älterer Menschen und die integrierte, sektorenübergreifende Versorgung multimorbider und chronisch kranker Patienten sehr ressourcen-intensiv machen. Die Abstimmung zwischen den Akteuren Arzt, Pflege, Apotheke und Angehörige, die Verfügbarkeit von und Versorgung mit Arznei- und Hilfsmitteln sowie die Koordination eines Krankentransportes sind nur einige Aspekte, die die Versorgung höchst komplex machen. Fragen der Mobilität, des Informationsaustauschs und der Logistik werden dabei zu zentralen Herausforderungen. Das Potenzial innovativer Lösungen entlang der gesamten Versorgungskette zu nutzen, wird daher insbesondere in der ländlichen Versorgung künftig essentiell für eine effektive und effiziente Gesundheitsversorgung sein. Vor diesem Hintergrund ist es das übergeordnete Ziel des vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur geförderten Projektes 5G4 Healthcare, die Machbarkeit, die Möglichkeiten sowie die Grenzen der Verbesserung der Effektivität und Effizienz in der ländlichen Gesundheitsversorgung durch die 5G-Technologie auszuloten und Handlungsempfehlungen für skalierbare Lösungen abzuleiten. Unter Führung der OTH Amberg-Weiden wird der Einsatz von 5G in den beiden Use Cases ,Integrierte Versorgung‘ und ,Homecare‘ konzipiert (Phase 1), modellhaft implementiert (Phase 2), erprobt und evaluiert (Phase 3). In der dreijährigen Projektlaufzeit entstehen bei ambulanten und stationären Partnern der regionalen Gesundheitsversorgung vor Ort sogenannte Livings Labs, in denen anwendungsorientiert und praxisnah Nutzen und Möglichkeiten der 5G Technologie für die Anwendung digitaler Lösungen z. B. in den Bereichen Fernbefundung, Medikation, Notfallversorgung oder Roboter-gestützter Operationen erprobt und bewertet werden. Insgesamt entsteht so eine 5G-basierte Forschungs- und Entwicklungsplattform, die als Testbed eines konsequent Digital-Health-gestützten Versorgungsansatzes im ländlichen Umfeld genutzt werden kann.

Förderung: 8.445.120,82 Euro

Bau

Vernetzte Kräne, Bagger und viele weitere Baumaschinen werden auf digitalisierten Baustellen gemeinsam agieren – intelligente Kameras und Sensoren erfassen zusätzlich jedes Objekt und deren Bewegungen. Somit werden völlig neue Bauprozesse ermöglicht, Bauzeiten verringert und nicht zuletzt die Arbeitssicherheit deutlich erhöht. Unterstützt werden die Baustellen dabei auch durch automatisiert und kooperativ agierende Drohnen. Diese können zur Baustellenüberwachung eingesetzt werden. Aber auch eine Integration in die Prozesse am Bau ist möglich. So könnten Drohnen beispielsweise Dämmungen anbringen oder Fassaden spritzen. Wir untersuchen aber auch den Einsatz von Drohnen in vielen anderen Bereichen, vor allem in Einsatzszenarien, bei denen die Drohnen automatisiert und im Schwarm zum Einsatz kommen.

Mobilität

Der Einsatz von Flugtaxis wird die Mobilität der Zukunft verändern. Im ländlichen Raum wird das Flugtaxi autonom, d.h. selbstständig mit eigenem „Autopilot“ fliegen. Im urbanen Raum wird die Steuerung dabei Schritt für Schritt an eine zentral leitende Stelle abgegeben. So können sehr viele Objekte im Luftraum sehr viel besser koordiniert werden. Sehr ähnlich verhält es sich bei Fahrzeugen. Im ländlichen Raum mit relativ wenigen Verkehrsteilnehmern kann das Fahrzeug autonom, d.h. nur mit lokalen Sensoren fahren. Je dichter der Verkehr in der Stadt, desto größer die Komplexität der Situationen. Um eine sichere und optimale Verkehrsführung zu gewährleisten, werden mehr und mehr Entscheidungen für die Fahrzeuge durch eine zentrale Infrastruktur getroffen werden. Die Verkehrssicherheit wird erhöht und der Verkehrsfluss sowie die Umweltbilanz deutlich verbessert.

Alle Untersuchungen und Erprobungen erfolgen im „5G Lab Germany Forschungsfeld Lausitz“. Schwerpunkte sind die Städte Hoyerswerda (Sachsen) und Welzow (Brandenburg).

Förderung: 6.960.467,61 Euro

5G Industry Campus Europe

Der »5G-Industry Campus Europe« wird als erster Standort in Europa mit einem flächendeckenden 5G Netz ausgestattet, um 5G Anwendungen in der produzierenden Industrie zu erforschen. Das Outdoor-Netz wird sich in einem Umkreis von 1 km² über den Campus Melaten der RWTH Aachen erstrecken und den Forschungspartnern in der Region die Möglichkeit bieten, individuelle 5G Anwendungen auf dem »5G-Industry Campus Europe« umzusetzen.

Der neue Mobilfunkstandard 5G wird die produzierende Industrie in mehrfacher Weise in die Lage versetzen, Prozesse schneller und effizienter zu gestalten, denn Latenzen von bis zu unter 1 Millisekunde und Datenübertragsungsraten von 10 GBit/s bieten die Möglichkeit, Fertigungsprozesse mit kabellosen Sensoren zu überwachen und in Echtzeit zu regeln. Auch können mobile Produktionseinheiten, wie z.B. Roboter, Großbauteile mithilfe von kabelloser 5G-Sensorik autonom bearbeiten und montieren.

Im »5G-Industry Campus Europe« werden verschiedene praxisrelevante Fragestellungen aus dem Spektrum der Produktionstechnik in Etablierungsprojekten untersucht, angefangen von 5G-Sensorik zum Überwachen von Fertigungsprozessen über mobile Robotik und Logistik bis hin zu standortübergreifenden Produktionsketten.

Das 5G-Netz wird für eine hohe Übertragbarkeit in die Industrie im Frequenzbereich 3,7 bis 3,8 GHz aufgebaut und über ein zusätzliches 4G-Netz verfügen.

Damit liefert der »5G-Industry Campus Europe« einen wichtigen Beitrag zur Digitalisierung und zur Industrie 4.0 in Deutschland sowie dem europäischen Umfeld. Das Forschungsnetz auf dem Campus Melaten eignet sich als Standort im Dreiländereck optimal, da zahlreiche Unternehmen aus dem Fachbereich Maschinenbau und Produktionsforschung hier angesiedelt sind.

Der »5G-Industry Campus Europe« ist ein Zusammenschluss der RWTH-Institute WZL und FIR sowie dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, welches die Initiative koordiniert.

Förderung: 6.237.862,88 Euro

Welche Chancen bietet 5G für Stadt, Land und Arbeit? An dieser Frage wird in der 5G-Modellregion Kaiserslautern gearbeitet. Konkret geht es darum, zu zeigen, wie 5G in unserem Alltag, in Landwirtschaft und Weinbau, bei Rettungskräften und in Produktionsbetrieben eingesetzt werden kann.

Ziel ist hierbei die Entwickelung und Erprobung von 5G Anwendungen in realistischen 5G Netzen, insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen 5G Kompetenz und Testmöglichkeiten zur Verfügung zu stellen und 5G Netztechnologie aus Sicht der Anwender weiterzuentwickeln. Hierbei werden insbesondere unterschiedliche Formen der sogenannten 5G Campusnetze realisiert, um für mögliche Nutzergruppen dieses neue Vernetzungskonzept erfahrbar zu machen.

Eine Besonderheit in 5G Kaiserslautern sind portable 5G Campusnetze, mit denen 5G Vernetzung auch außerhalb der in Kaiserslautern errichteten 5G Campusnetze erprobt werden kann. Hiermit können Unternehmen 5G Anwendungen auf ihrem Betriebsgelände erproben, um basierend auf dieser Erfahrung zu entscheiden, ob sie ein 5G Campusnetz benötigen.

Ein Anwendungsszenario für solch ein Netz ist die Land-, Forst, und Weinwirtschaft, bei der durch gezielte Datenerhebung und Auswertung Düngemittel effizient genutzt werden, aber auch Drohnen Schädlingsbefall erkennen und melden können. Angebunden wird das portable 5G Netzwerk mit Satelliten- oder Richtfunkanbindung, um überall einen Zugang zum Internet zu ermöglichen. Private Campusnetze sind insbesondere für die produzierende Industrie wichtig, um die hier sehr hohen Anforderungen an die industrielle Kommunikation in Bezug auf Verfügbarkeit, Sicherheit und niedrige Latenz zu erfüllen.

Förderung: 11.614.446,31 Euro

In der Mobilitätsregion Braunschweig-Wolfsburg wird ein offenes 5G-Reallabor aufgebaut. Zu diesem Zweck wird zum einen das Kommunikationsnetz vermessen, modelliert und bewertet. Zum anderen werden konkrete Anwendungsfälle in den Bereichen Mobilität, eHealth und Smart Construction umgesetzt, evaluiert und der Öffentlichkeit anschaulich präsentiert. Als Ort der Begegnung und des aktiven Austausches mit Bürgerinnen, kommunalen Vertretern, interessierten Startups und Unternehmen wird ein 5G-Forum geschaffen. Technisch zentraler Anlauf- und Angelpunkt für alle Anwendungsfälle wird eine 5G-Serviceschicht, die Daten, Dienste und Devices verbindet und die eine einfache Ergänzung neuer Mehrwertdienste ermöglicht.

Im Bereich Smart Construction soll die Echtzeit-Digitalisierung von Baustellen unter Nutzung der neuen Ortungsmöglichkeiten von 5G untersucht werden. Im Bereich eHealth werden neue Möglichkeiten der mobilen Diagnostik mit mobilen MRT und mobilen EKG-Westen geprüft, um einen Beitrag zur Gesundheitsversorgung auch außerhalb von Ballungszentren zu leisten.

Im Schwerpunktbereich der Mobilität werden drei Anwendungsfälle erforscht und demonstriert. Für den Schienenverkehr wird ein ferngesteuerter Bahnbetrieb über 5G erforscht. Für den Straßenverkehr wird die Optimierung der Rettungsmobilität durch optimierte Ampelschaltung und Bildung einer Rettungsgasse mit vernetzten und automatisierten Fahrzeugen umgesetzt. Die Fernsteuerung von Rettungsdrohnen über 5G trägt zur Aufklärung und Absicherung von Unfallstellen in Vernetzung mit dem Straßenverkehr bei.

Das 5G-Reallabor nutzt die lokalen Stärken der Mobilitätsregion in Braunschweig und Wolfsburg: Ergebnisse können nachhaltig in die bestehenden Testfelder Anwendungsplattform Intelligente Mobilität (AIM) oder das Testfeld Niedersachsen integriert werden.

Förderung: 11.987.694,76 Euro

Halbzeitveranstaltung des 5G-Reallabors in der Mobilitätsregion Braunschweig-Wolfsburg (23.-24. September 2021)

Das Projekt Level 5 Indoor Navigation soll zeigen, wie Navigationssysteme, wie man sie bisher nur im Outdoor Segment kennt (durch GPS) nun auch im Rahmen der Indoor Navigation in bestehende Smartphone‐Systeme integriert werden können. Dies ermöglicht eine komfortable Nutzung vielfältiger Anwendungen. Die Nutzung einer spezifischen App mit offenen Schnittstellen soll die Navigation in allen Gebäuden, die nach diesen Standards modelliert wurden, ermöglichen.

Die Herausforderung wird dabei sein, dass, anders als z. B. bei Straßenkarten, die Betreiber der Gebäude eigenverantwortlich die Modellierung vornehmen oder an entsprechende Dienstleister auslagern müssen.

Durch das neue System werden dabei die beiden Vorteile von 5G, die höhere Geschwindigkeit bei gleichzeitig höherer Genauigkeit, gepaart mit der Möglichkeit Echtzeitdaten in höheren Datenpaketen zu versenden, genutzt.

5G-Innovations-Wettbewerb

Quelle: BMVI

Stufe II – Der 5G-Innovationswettbewerb

Neben den Forschungsförderungen verfolgt das Innovationsprogramm des BMVI das Ziel, auch Innovationspotenziale von Kommunen und Unternehmen vor Ort zu aktivieren. Um diese schrittweise und mit der notwendigen Expertise an die Chancen und Möglichkeiten des 5G-Mobilfunks heranzuführen wurde in der zweiten Stufe eine Konzeptförderung ausgereicht. Ziel der Konzeptförderung war es, Projektideen zu entwickeln, die 5G-Anwendungen in der Region erproben und erforschen.

Die 67 Städte, Regionen und Zweckverbände haben insgesamt rund 6,2 Millionen Euro für die Erstellung von 5G-Konzepten erhalten. Die Einreichungsfrist für die geförderten Projekte endete am 30. August 2020. Projekte, deren Antrag auf Konzeptförderung nicht berücksichtigt werden konnte, hatten dennoch die Möglichkeit, auch ohne Förderung mit ihren Konzepten weiter am Innovationsprogramm teilzunehmen.

Eine Übersicht der geförderten Projekte finden Sie hier.

Gruppenfoto zum 5G-Innovationsprogramm

Quelle: BMVI

Stufe III – Die 5G-Umsetzungsförderung

Im Rahmen der dritten Stufe des 5G-Innovationswettbewerbs haben 71 Städte und Regionen in ganz Deutschland innovative und kreative Konzepte für 5G-Anwendungen und Geschäftsmodelle entwickelt – abgestimmt auf die Bedarfe vor Ort und in Zusammenarbeit mit regionalen Unternehmen und Forschungseinrichtungen.

Die ersten 10 Projekte haben im Dezember 2020 eine Umsetzungsförderung in Höhe von insgesamt rund 38 Mio. Euro und damit den Startschuss für ihre Projekte erhalten. Mit Blick auf das große und deutschlandweite Interesse hat das BMVI den 5G-Umsetzungswettbewerb deutlich ausgeweitet: bis zu 60 Projekte erhalten die Chance auf eine Umsetzungsförderung. Jedes der Projekte steht dabei für ein Konsortium aus Kommunen, Unternehmen und Forschungseinrichtungen. Insgesamt stehen die Fördermittel daher für mehrere hundert engagierte Unternehmen und Einrichtungen zur Verfügung. Gerade dieses deutschlandweite Engagement führt dazu, dass die Chancen und Möglichkeiten des 5G-Mobilfunks breit genutzt werden können und Deutschland zum Leitmarkt für 5G wird.

Eine Übersicht der geförderten Projekte der ersten Runde finden Sie hier.

Eine Übersicht der geförderten Projekte der zweiten Runde finden Sie hier.