5G.NRW Eco-Score: Nachhaltige Dimensionierung und Einsatz von 5G Anwendungen mit dem 5G Energieplaner

Die Technologien der fünften Mobilfunkgeneration stellen eine Vielzahl von Lösungen für eine hohe Bandbreite flexibler Anwendungen bereit, wobei die drängende Herausforderung der Entwicklung besonders nachhaltiger 5G Anwendungen konsequent in den Vordergrund rückt.  Dabei ist die Wahl einer geeigneten 5G-Kommunikationslösung, sowie die Dimensionierung von batteriebetriebenen Anwendungen mit Hinblick einer sinnvollen Batterielaufzeit für viele Anwender eine große Hürde, da der Energiebedarf stark vom Anwendungs- und Umgebungskontext, wie dem Standort und der Use Case Konfiguration, sowie der verwendeten 5G-Technologieausprägung und dem gewählten Netzbetreiber abhängt.

Mit dem 5G-Energieplaner führt die TU Dortmund nun ein neues interaktives Webangebot des Competence Center 5G.NRW ein, welches dabei unterstützt 5G Anwendungen mit Hinblick eines nachhaltigen Einsatzes zu dimensionieren und zu optimieren.

Dabei adressiert der 5G-Energieplaner ganz bewusst keine Netzbetreiber, Infrastruktur- oder Endgerätehersteller, sondern möchte Anwender aus industriellem, öffentlichem oder kommunalem Umfeld dafür sensibilisieren, welche Möglichkeiten beim Design und der Umsetzung eigener mobilfunkbasierter Anwendungen mit Ziel einer nachhaltigen Digitalisierung bestehen. Getreu dem Motto „5G und Digitainability – Digitalisierung ja, aber nachhaltig?“ assistiert der 5G Energieplaner in einfachen Schritten bei der Dimensionierung der Applikation und Batterie sowie der Wahl eines besonders nachhaltigen Netzbetreibers, Anwendungsstandortes und der eingesetzten Mobilfunktechnologie.

 

Abbildung 1: In wenigen Schritten zum 5G.NRW Eco-Score Ihrer 5G-Anwendung

Mithilfe der Vorgaben durch den Anwender werden für die verschiedenen Technologien übersichtliche und vergleichbare Eco-Scores abgeleitet, die einen einfachen Vergleich zwischen diesen Lösungen mit Berücksichtigung einer möglichst langen Batterielaufzeit, geringen Batteriegröße sowie der technologieabhängigen Übertragungszeit ermöglichen.

Abbildung 2: 5G.NRW Eco-Score Label als einfacher Nachweis für vergleichbare Bewertung der Nachhaltigkeit batteriebetriebener 5G Anwendungen

Im finalen Schritt lässt sich durch Anpassen von Applikations- und Batterieparameter sowie der Berücksichtigung von Photovoltaikzellen der Eco-Score optimieren, um mittels hoher Laufzeit bei geringem Ressouceneinsatz eine maximale Nachhaltigkeit der eigenen 5G-Applikation zu erreichen. Die Ergebnisse werden schließlich in einem übersichtlichen pdf-Ergebnisreport bereitgestellt.

Während der 5G Energieplaner kontinuierlich weiterentwickelt wird, wurde eine Vorabversion bei der 5G.NRWeek im November 2023 als Hands-On-Demonstrator vorgestellt und konnte von allen Besuchern ausführlich getestet werden.

Abbildung 3: Impression der Vorstellung des 5G Energieplaners und des Eco-Score Konzepts auf vierter 5G.NRWeek. Hier Prof. Dr.-Ing. Christian Wietfeld (TU Dortmund) im Gespräch mit Renate Nikolay (stellvertretende Generaldirektorin Kommunikationsnetze, Inhalte und Technologien der Europäischen Kommission) und StS Silke Krebs (Staatssekretärin im Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen). Foto durch Ludger Staudinger

Der Modellierung des kontext- und systemabhängigen Energiebedarfs der 5G-Technologieausprägungen liegen dabei detaillierte Analysen und Messreihen zugrunde, die die TU Dortmund in verschiedenen Forschungsaktivitäten entwickelt und in den 5G Energieplaner eingebracht hat.

Für die 5G New Radio Technologie wurden im Pilotraum Dortmund umfassende Messstudien zur Parametrisierung und Leistungsfähigkeit der 5G-Netze verschiedener Mobilfunknetzbetreiber durchgeführt, die in einen Digitalen Zwilling der Dortmunder Umgebung zur Prädiktion der 5G-Datenrate und Latenz überführt wurden [1]. Gemeinsam mit empirischen Modellen zur Prädiktion der Sendeleistung kann so für den Dortmunder Raum flexibel der Energieverbrauch verschiedener Applikationen abgeschätzt werden [2].

Für die Cellular-IoT Ableger NB-IoT und eMTC wurde ein umfassendes Modell zur Abschätzung der Batterielaufzeit bzw. -kapazität im Zusammenspiel mit durch die OpenData-Initiative der Stadt Dortmund verfügbaren Informationen zum Mobilfunkkataster Dortmund sowie der Modellierung verschiedener Sende- und Empfangszustände der zellulären IoT-Lösungen entwickelt [3], welches durch das Team der TU Dortmund aktuell für die neue Gerätekategorie RedCap (Reduced Capability, 3GPP Release 17) erweitert wird.

Weitere Informationen über die empirischen 5G-Datenraten- und Energiemodelle sind in den folgenden Veröffentlichungen abrufbar:

[1] H. Schippers, S. Böcker, and C. Wietfeld, “Data-Driven Digital Mobile Network Twin Enabling Mission-Critical Vehicular Applications,” in 2023 IEEE 97th Vehicular Technology Conference (VTC2023-Spring). Florence, Italy: IEEE, Jun. 2023.

[2] H. Schippers and C. Wietfeld, “Data-driven energy profiling for resource-efficient 5G vertical services,” in 2024 IEEE Consumer Communications & Networking Conference (CCNC), Las Vegas, USA, Jan. 2024.

[3] P. Jörke, C. Wietfeld, „How Green Networking May Harm Your IoT Network: Impact of Transmit Power Reduction at Night on NB-IoT Performance“, In 2021 IEEE 7th World Forum on Internet of Things (WF-IoT), New Orleans, USA, June 2021. (Best Paper Award).

Das könnte Sie auch interessieren

21.07.2020
Fertigstellung des 6G-Standards bereits 2028?
Samsung hat das Whitepaper „The Next Hyper-Connected Experience for All” veröffentlicht, welches die Vision des Unternehmens für 6G umfasst. Das Whitepaper beschäftigt sich mit verschiedenen Aspekten im Zusammenhang mit 6G,...
News-Artikel lesen
29.09.2020
5G Campusnetzplaner mit neuem Feature
Das bisherige Angebot seitens des Competence Center 5G.NRW, mit dem Campusnetzplaner Unternehmen die Eintrittshürden in das 5G Campusnetzthema zu senken, wird um ein weiteres Feature erweitert. Seit dem 21.09.2020 hat...
News-Artikel lesen
04.06.2020
KI für die Optimierung von 5G
Das kürzlich gestartete EU-Projekt „Artificial Intelligence Aided D-band Network for 5G Long Term Evolution (ARIADNE)“ untersucht, wie sich durch die Nutzung von hohen Frequenzbändern und künstlicher Intelligenz eine fortschrittliche Systemarchitektur...
News-Artikel lesen
28.11.2022
O2 Telefónica nutzt für 5G-Netze die Cloud RAN von Nokia
Der Telekommunikationsanbieter O2 Telefónica nutzt erstmals im 5G-Netz die Cloud RAN Technologie des Netzausrüsters Nokia. Wie bei Open RAN lassen sich mit der Cloud RAN Technologie Teile des Mobilfunkzugangsnetzes (RAN...
News-Artikel lesen
06.03.2025
Neuer Leitfaden für offene und modulare 5G-Campusnetze veröffentlicht
Das CampusOS-Konsortium hat einen umfassenden Leitfaden zur Planung und Umsetzung offener, modularer 5G-Campusnetze veröffentlicht. In dem dreijährigen Forschungsprojekt arbeiteten 22 Partner aus Industrie und Forschung an einer Referenzarchitektur sowie an...
News-Artikel lesen
05.01.2021
Whitepaper zu Massive MIMO for New Radio
Samsung hat das Whitepaper „Massive MIMO for New Radio“ veröffentlicht. In dem Whitepaper werden die allgemeinen Prinzipien der Übertragung durch eine große Anzahl von Antennen in einem zellulären System beschrieben....
News-Artikel lesen
02.11.2021
Jede 5G-Antenne wird bei Vodafone zur 5G Standalone-Antenne
Vodafone kommt beim 5G-Ausbau schneller voran als angekündigt: 35 Millionen Menschen können das 5G-Netz von Vodafone schon heute zuhause nutzen. Insgesamt 15.000 5G-Antennen an 5.000 Standorten sind nun live. Jetzt...
News-Artikel lesen
06.08.2019
5G-Mobilfunknetz für die Automobilproduktion
06.08.2019 Mercedes-Benz Cars errichtet zusammen mit dem Telekommunikationsunternehmen Telefónica Deutschland und dem Netzwerkausrüster Ericsson in der „Factory 56“ in Sindelfingen ein 5G-Mobilfunknetz für die Automobilproduktion. In einem über 20.000 Quadratmeter...
News-Artikel lesen
22.06.2021
Ericsson Mobility Report: Mehr als eine halbe Milliarde 5G-Abonnements bis Ende 2021
Ericsson hat seinen zwanzigsten Mobility Report vorgestellt. Ericsson vermutet, dass die Zahl der Mobilfunkabonnements bis Ende des Jahres 2021 die 580 Millionenmarke überschreiten wird. Die AutorInnen führen dies auf eine...
News-Artikel lesen
08.09.2020
Telefónica: Virtualisierung des 5G-Kernnetzes
Telefónica Deutschland wird als erster deutscher Netzbetreiber das 5G-Kernnetz und -Netzfunktionen für neue industrielle Lösungen in die Cloud bringen. Somit wird nicht nur eine schnellere Entwicklung von Industrielösungen ermöglicht, sondern...
News-Artikel lesen
25.05.2020
Großes Interesse an 5G für private Netze
Heavy Reading, die Forschungsabteilung von Light Reading, hat das neue Whitepaper „The Telecom Operator Opportunity for Private Mobile Networks – A Heavy Reading special survey report produced for Qualcomm, NetNumber,...
News-Artikel lesen
17.07.2024
Neue Kompakt-Antennen erleichtern Suche nach Mobilfunk-Standorten
Eine der größten Herausforderungen beim Netzausbau ist die Suche nach neuen Mobilfunk-Standorten für zusätzliche 5G-Antennen, besonders in städtischen Gebieten. In Städten ist der Platz auf den Dächern knapp, und große...
News-Artikel lesen