· 4 Min. Lesezeit · Gaia Lab
Das Versuchsfahrzeug: ein 5G-Labor auf Rädern
Wir stellen das Versuchsfahrzeug von Gaia Lab vor: Sensoren, Funkmodule und Edge-Rechenleistung auf einem elektrischen UTV, dem mobilen Ende des 5G-Netzes auf dem Campus.
Bei Gaia Lab, dem Experimentierlabor für 5G- und B5G-Technologien der ANTS-Gruppe der Universität Murcia, haben wir ein multidisziplinäres Versuchsfahrzeug für mehrere Forschungslinien in Betrieb genommen: 5G- und B5G-Netze, Fahrzeugkommunikation, Wahrnehmung, IoT und Edge Computing.
Warum ein Labor auf Rädern #
Viele Anwendungen, die von Konnektivität abhängen, lassen sich nur in Bewegung und auf realem Terrain bewerten: hochauflösendes Video, digitale Zwillinge am Netzrand, kooperative Kommunikation oder georeferenzierte Multisensordaten. Wir brauchten ein mobiles Ende des privaten 5G-Netzes auf dem Campus Espinardo mit Sensoren, Funkmodulen und Rechenleistung.
Die Basisplattform ist ein zu 100 % elektrischer UTV mit 4×4-Antrieb (ein Corvus Terrain EX4, gefertigt in Librilla, Murcia). Serienmäßig liefert er Mobilität und Energie; die übrige Ausrüstung ist Arbeit des Labors.
Was es an Bord hat #
Wahrnehmung und Positionierung #
Auf dem Dachträger sitzt ein 3D-LiDAR, ein Laserscanner von SICK, der eine 360°-Punktwolke für Kartierung, Hinderniserkennung und Navigation erzeugt und zudem als Quelle großer Datenmengen für die Netztests dient.
Auf dem Dach befindet sich auch die Antenne des hochpräzisen GNSS, das jede Messung und jeden Sensorwert georeferenziert und die in Echtzeit gesendeten Positions- und Geschwindigkeitsnachrichten speist.
An der A-Säule sitzt die Multispektralkamera, die jenseits des sichtbaren Spektrums aufnimmt und einen Videostrom mit hoher Datenrate für die Übertragungs- und Edge-Verarbeitungstests liefert.
Rechenleistung an Bord und am Netzrand #
Unter der Motorhaube sitzt die Bordrecheneinheit, die über den Sicherungskasten aus der Batterie versorgt wird. Sie verarbeitet die Sensoren im Fahrzeug selbst (Erfassung, Wahrnehmung, KI und digitaler Zwilling), ohne für das Kritische auf die Cloud angewiesen zu sein.
Hinzu kommt ein Rack für Geräte bis 8 HE mit Edge-Rechenleistung der Serverklasse, das im Fahrzeug Netzdienste, Verarbeitung und KI ausführt, die normalerweise in einem Rechenzentrum leben würden.
Funk: 5G, IoT und V2X #
Die 5G-Antennen sitzen an der Front und stellen mit dem Bordmodem die Verbindung zum privaten 5G-SA-Netz des Campus her. Über diese Verbindung erproben wir in Bewegung 4K-Video, das Abdeckungsverlusten standhält, und die KI-gestützte Vorhersage des Handovers zwischen Basisstationen.
In der Kabine befinden sich zwei weitere Funkmodule. Ein LoRaWAN-Modul bei 868 MHz integriert das Fahrzeug in das IoT des Campus, um seine Daten mit denen der Infrastruktur (Verkehr, Energie, Umwelt) zu korrelieren. Eine OBU liefert die V2X-Konnektivität: kooperative Nachrichten mit anderen Fahrzeugen und mit den straßenseitigen Einheiten des Campus über PC5 / ITS-G5 und 5G.
Energie #
Die Batterie versorgt die gesamte Ausrüstung und nimmt über das Bordladegerät Solarmodule mit bis zu 10 kWh auf, um Feldtests zu verlängern und fern vom Stromnetz zu arbeiten.
Übersicht der Ausrüstung #
| Element | Einbauort | Zweck |
|---|---|---|
| 3D-LiDAR (SICK) | Dachträger, Dach | 360°-Punktwolke: Kartierung, Hindernisse, Navigation |
| Hochpräzises GNSS | Antenne auf dem Dach | Georeferenzierung von Messungen und Sensoren |
| Bordrecheneinheit | Motorhaube | Erfassung, Wahrnehmung, KI und digitaler Zwilling |
| Edge-Rechenleistung der Serverklasse | Rack, bis 8 HE | Netzdienste, Verarbeitung und KI an Bord |
| 5G-Konnektivität | Frontantennen, Modem | Verbindung zum 5G-Netz des Campus |
| IoT-Konnektivität | Funkmodul in der Kabine | LoRaWAN-Verbindung bei 868 MHz mit dem Campus |
| V2X-Konnektivität | OBU in der Kabine | Kooperative Nachrichten über PC5 / ITS-G5 und 5G |
| Multispektralkamera | A-Säule | Video mit hoher Datenrate jenseits des Sichtbaren |
| Batterie und Solarmodule | Fahrzeugbatterie; Solareingang am Bordladegerät | Versorgung der gesamten Ausrüstung; Module bis 10 kWh |
Einsetzbares taktisches Netz #
Das Fahrzeug kann eigenständig ein voll funktionsfähiges taktisches Netz für Tests und Notfälle aufbauen: Es fährt vor Ort, errichtet das Netz mit seinen Funkmodulen und seiner Edge-Rechenleistung und bietet Konnektivität, ohne auf feste Infrastruktur angewiesen zu sein.
Projekte #
Das Fahrzeug wurde in den Projekten R3CAV, UNICO5G-CERBERUS, NANCY und 5GASP eingesetzt, und auf dem Campus Espinardo haben wir Demonstrationen für NANCY, EMPYREAN und 5GASP aufgezeichnet. In der NANCY-Demonstration fährt das Fahrzeug über den Campus, während seine Aufgaben an den Netzrand ausgelagert werden und die Qualität der 5G-Verbindung verfolgt wird. In der EMPYREAN-Demonstration wird seine virtuelle OBU auf dem nächstgelegenen Edge-Knoten instanziiert und migriert zwischen den Knoten, während es sich über den Campus bewegt. Bei 5GASP zeichnen wir Telemetrie in Echtzeit aus der Kabine auf: Abdeckung, Nachrichten und Verbindungsmetriken auf der Karte. Die Ergebnisse und Videos werden wir hier nach und nach veröffentlichen.