Teleoperation über 5G

  • Die Mobilfunktechnologie beeinflusst die Kommunikation und den Informationszugang der Menschheit seit den 1980er Jahren. Der 2017 definierte New-Radio-Standard der fünften Generation, bezeichnet als ‚5G‘, bietet fundamental neue Funktionalitäten, die mit keiner vorhergegangenen Mobilfunktechnologie vergleichbar sind. Aus diesem Grund wurde an der Fachhochschule CAMPUS 02 eine 5G-Infrastruktur errichtet, um Forschungsarbeit in den neuen Anwendungsfeldern und Einsatzszenarien zu betreiben. Das Ziel dieser Arbeit ist die Realisierung eines ersten Anwendungsfalls in der Infrastruktur der Fachhochschule CAMPUS 02, um die Datenübertragung mit niedriger Latenz und Latenzzeitmessungen in einem 5G-Netzwerk zu untersuchen. Zu Beginn erfolgte eine Sichtung der verfügbaren Soft- und Hardware für die Entwicklung eines Versuchsträgers, der die Anforderungen erfüllt und fernbedienbar ausgeführt werden kann. Der Aufbau bestand aus zwei USB-Webcams, montiert auf einem motorisierten Stativ. Die Steuerung erfolgte mit einem Servo-Controller-Board und einem Raspberry Pi 4, der mit einem 5G-Modem/Router verbunden war. Als Wiedergabegerät der Videoübertragung diente eine VR-Brille, die mit einem Kabel an einem Rechner angeschlossen war. Die Anforderungen an die Datenübertragung konnten durch die Nutzung des bidirektionalen WebRTC-Protokolls erfüllt werden. Dieses ermöglichte die Video- und Audioübermittlung sowie einen Datenkanal für die Übermittlung der Kopfbewegung. Als wichtigstes Ergebnis sind die Entwicklung und Inbetriebnahme der Testanwendung zur Durchführung von Netzwerkmessungen mittels perfSONAR, einer Network-Performance-Monitoring-Software, zu nennen. Aufgrund von Limitationen technischer, infrastruktureller und zeitlicher Natur konnten nicht alle Aspekte vollumfänglich untersucht und umgesetzt werden. Basierend auf den erzielten Resultaten wurde eine Roadmap für die Rekonfiguration der 5G-Infrastruktur erstellt und weiter Entwicklungsmöglichkeiten für den Versuchsaufbau aufgezeigt.
  • Radio Access Networks have influenced the communication and information access of humanity since the 1980s. The recently deployed New Radio Standard of the fifth generation 5G features completely new functionalities, which are not comparable to any past radio network technology. Therefore, a 5G infrastructure was built at the University of Applied Sciences CAMPUS 02 to enable research in the new application fields and deployment scenarios. The aim of the master’s thesis is to establish a first use case within the CAMPUS 02 5G infrastructure to investigate the execution of low latency data transmissions and latency measurements in a 5G network. Initially, a screening of available hardware and software solutions had to be carried out to enable the procurement and development of a prototype that meets the requirements of the test application and can be operated remotely. The prototype hardware consists of two USB-Webcams mounted on a motorized tripod, which are controlled by a servo-controller-board and Raspberry Pi 4 connected to a 5G modem/router. As playback device a VR-Headset wired to a computer was utilized to display the 5G video transmission. The application requirements for the data transmission could be fulfilled by the deployment of the bidirectional WebRTC-Protocol, which enables video, audio and a data channel for the head movement. The major outcome was the development and initial operation of a functional test application in order to carry out measurements by the implementation of the perfSONAR network performance monitoring software. Due to technical, infrastructural and timeframe limitations, not every aspect could be investigated in full detail. Based on the findings a roadmap was established for the reconfiguration of the 5G infrastructure and the implementation of further enhancements to the prototype test application.

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Metadaten
Author(s):Florian Seidl
DOI:https://doi.org/10.58023/151
Referee:Dieter LutzmayrGND
Advisor:Dieter Lutzmayr
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Year of Publication:2022
Publishing Institution:FH CAMPUS 02 (CAMPUS 02 Fachhochschule der Wirtschaft)
Granting Institution:FH CAMPUS 02 (CAMPUS 02 Fachhochschule der Wirtschaft)
Release Date:2024/05/10
GND Keyword:Digitalübertragung; Mobilfunk
Page Number:ii, 96
Institutes:Automatisierungstechnik-Wirtschaft
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 621 Angewandte Physik
BKL-Classification:53 Elektrotechnik / 53.73 Nachrichtenübertragung
Open Access:ja
Licence (German):License LogoBundesgesetz über das Urheberrecht an Werken der Literatur und der Kunst und über verwandte Schutzrechte (Urheberrechtsgesetz)