5G Projektbeskrivelse. Forslag til et 5G testprojekt

Transkript

1 5G Projektbeskrivelse Forslag til et 5G testprojekt

2 Indhold Business Region North Denmark (BRN) er et samarbejde mellem Region Nordjylland og regionens 11 kommuner. et er at samle de nordjyske kræfter og sammen skabe fælles vækst og udvikling. BRN har iværksat et projekt, der skal søge at forbedre dækningen med mobiltelefoni og bredbånd i Nordjylland ved hjælp af forskellige initiativer. Læs mere om projektet på BRNs hjemmeside. Indledning... 3 Usecase 1: Autonomt brug af landbrugsmaskiner... 5 Usecase 2: Brug af droner inden for beredskabet... 6 Usecase 3: Private industrielle netværk... 7 Usecase 4: 5G-teknologi på de danske havne... 8 Usecase 5: 5G-teknologi indenfor E-health... 9 Usecase 6: 5G-teknologi til turistattraktioner Usecase 7: Autonom kørsel på motorvejen Finansiering af et 5G testprojekt

3 Indledning På opfordring fra det nordjyske erhvervsliv har de 11 nordjyske kommuner og Region Nordjylland, I regi af Business Region North Denmark (BRN), undersøgt mulighederne for at gennemføre 5G test. Som led i det forberedende arbejde har kommunerne og Regionen i samarbejde med forskere på Aalborg Universitet udarbejdet dette udkast til en projektbeskrivelse. Heri skitseres, hvilke områder og usecases et testprojekt kan indeholde, samt anbefalinger til de nødvendige rammevilkår, der kan muliggøre projektet. Baggrund Som en del af en ambitiøs målsætning for den digitale infrastruktur i Danmark har parterne bag aftalen om Bredbånd og mobil i digital topklasse Fremtidens telepolitik for hele Danmark formuleret visionen, at Danmark skal have den bedste europæiske udrulning af, og de bedste telepolitiske rammer for anvendelse af digital infrastruktur. Samtidig sættes fokus på en ambitiøs tilgang til 5G-teknologi, og på at der skal udarbejdes en national handlingsplan for udrulningen af 5G. For at understøtte 5G-udviklingen har EU-Kommissionen afsat 700 mio. og udgivet 5G for Europe: An Action Plan. I planen anbefaler EU-Kommissionen, at et eller flere områder skal udvælges som EU test-sites. Omstillingen til 5G vil ikke minde om de tidligere skift fra 2G til 3G og igen til 4G, som kunne faciliteres på de eksisterende digitale infrastrukturer. Adgang til 5G får større konsekvenser for, hvad der kan udvikles og produceres, og vil have indflydelse på virksomhedernes konkurrenceevne. For at sikre førerpositionen bør Danmark udvælge testsites som i Estland (Talinn) og Sverige (Stockholm). Test-sites skal anvendes til at teste og udvikle 5G teknologier og bidrage til at løfte det digitale topniveau i Danmark. BRN anbefaler, at et test-site skal bestå af en diversitet af områder og infrastrukturer såsom by, opland, yderområder, havne, lufthavn og motorvej. Endvidere kan det være en fordel, at følgende aktører er placeret i området: Et universitet, en teleleverandør samt bred opbakning fra erhvervslivet og fra politisk side. Målsætning for testprojektet Der er identificeret fem hovedopgaver for et 5G testprojekt: Identificere barrierer - for eksempel barrierer, der kan forekomme i forbindelse med opsætningen af radiosendere og master Afprøve teknologierne gennem offentlige og private partnerskaber for at identificere komplikationer for anvendelsen af 5G via usecases Identificere lovgivningens betydning for anvendelsen af 5G i det offentlige og private rum Øge digitaliseringen ved at afprøve og udvikle 5G-teknologier til anvendelse i forskellige sektorer Anskueliggøre det økonomiske investeringsbehov 3

4 Organisation BRN anbefaler, at et 5G projekt forankres i en stærk vidensinstitution med bred opbakning fra erhvervslivet og med deltagelse af teleindustrien. Definition af 5G-elementer 5G-element Internet of Things (IoT) Netværksneutralitet Narrow Band Internet of Things netværk (NB-IoT netværk) Augmented reality (AR) Virtual reality (VR) Forklaring IoT er en betegnelse for fysiske objekter, der er udstyret med en internetsensor, som identificerer og indsamler data via computere. Netværksneutralitet sikrer, at online data behandles på lige vilkår over netværket. NB-IoT er en teknologi, der er optimeret til brugen af IoT. Frekvensbåndet som teknologien anvender, er mere stabilt og sikkert end broadband teknologi og har et lavt energiforbrug. Ved anvendelse af AR får den fysiske verden, via en mobiltelefon eller AR/VR-briller, tilført virtuelle objekter, som brugeren kan integrere med. Ved anvendelse af VR kan brugeren, via en mobiltelefon eller AR/VR-briller, få illusionen af at være fysisk tilstede i en virtuel verden. Definition af 5G-testelementer 5G-testelement Ultra-pålidelige netværk Ultra-low latency Licenseret spektrum Forklaring En test af ultra-pålidelige netværk vil fokusere på at teste en internetforbindelse, der er ultra-pålidelig - dvs., at der er forbindelse til internettet 100 % af tiden. En test af ultra-low latency fokuserer på at teste internetforbindelsens responstid (latency). Ultra-low latency karakteriserer sig ved at have en meget lav responstid. Ultra-low latency er designet til at understøtte f.eks. brugen af IoT i realtid. Licenseret spektrum testes ved at opdele et fysisk netværk i mange virtuelle netværk. Derved kan man reservere dele af netværket til bestemte opgaver. 4

5 Usecase 1: Autonomt brug af landbrugsmaskiner Test af ultra-pålidelige netværk Test af ultra-low latency Test af 100 % IoT services tilgængelighed En øget digitalisering giver større mulighed for brugen af smart-landbrug, som kan resultere i bedre udbytte af høsten samt besparelser på brændstof og på tid i marken. Særligt med 5G bliver det muligt at håndtere flere informationer, som giver nye potentialer for landbruget. For at udvikle løsninger inden for smart-landbrug er det en forudsætning, at der er tilgængelighed til et NB-IoT netværk med 100 % dækningsgrad. I Nordjylland ligger den typiske udendørs dækningsgrad på ca %. Skal man anvende for eksempel selvkørende landbrugsmaskiner, er det afgørende med ultra-pålideligt netværk, for at kunne garantere en sikker brug af maskinerne. De selvkørende landbrugsmaskiner skal kunne integrere med hinanden og sende information mellem landbrugsmaskinerne og brugerne. For at dette kan lade sig gøre, skal de selvkørende maskiner have adgang til løsninger, der sikrer ultra-low latency. Casen vil undersøge, hvorvidt 5G kan anvendes til at optimere og digitalisere en indsats i landbruget og samtidig give et indblik i den digitale infrastruktur, som vil være nødvendig for at anvende initiativerne. 5G-radiokommunikation mellem landbrugsmaskiner giver mulighed for en mere energieffektiv arbejdsstruktur via selvkørende landbrugsmaskiner hvor afstanden mellem køretøjer kan reduceres væsentligt i forhold til personstyret køretøjer. Dette kan gøre f.eks. høstning og pløjning af markerne mere effektiv. Endvidere vil en mere præcis brug af landbrugsmaskiner have en mindre belastning på miljøet. Ved brug af selvkørende landbrugsmaskiner kan flere maskiner benyttes på samme tid af et mindre antal personel eller over en kortere tidsperiode, end der er mulighed for på nuværende tidspunkt. Landbrugsorganisationer såsom Agrinord og Landbo Nord Maskinstation 5

6 Usecase 2: Brug af droner inden for beredskabet Indblik i 5G s pålidelighed af radiodækning for droner og i de teknologiske udfordringer ved at benytte sig af droner, der flyver uden visuel kontakt - Beyond Visual Line Of Sight (BVLOS) Lovgivning - restriktion og tekniske krav til BVLOS droner samt til autonom flyvning Test af ultra-pålidelige netværk Test af ultra-low latency netværk Test af netværksneutralitet De restriktioner og tekniske krav, der stilles til anvendelsen af droner, forårsager, at det ikke er muligt at benytte sig af BVLOS droner. Restriktionerne og de tekniske krav blev opstillet, da der på daværende tidspunkt ikke var adgang til en teknologi, der gav mulighed for præcis styring af dronerne. Med udviklingen af 5G er disse forudsætninger nu tilstede. Brugen af droner kan ændre beredskabets tilgang til en ulykke, idet droner kan nå hurtigere ud til et ulykkessted end mandskabet og har mulighed for at dokumentere ulykkesscenen og indsende videofeed og livsreddende information til beredskabet. Testen vil undersøge, om droner kan anvendes inden for beredskabet ved hjælp af 5G-teknologi. I forbindelse med adgang til ultra-low latency undersøger testen også behovet for netværksneutralitet, og hvorvidt beredskabet skal have første-prioritet til en netværksforbindelse. Udfordringen ligger i, at der kan opstå forsinkelser i kommunikationen mellem dronen og droneføreren, som kan have konsekvenser for, hvordan dronen bevæger sig og derfor for sikkerheden. Endvidere, for at anvende dronen i et ulykkes-scenarie, er der behov for at video-feedet, der indsamles af dronen, sendes tilbage til beredskabet i realtid, så de ud fra denne information kan tage livsreddende beslutninger. Video-feedet kræver en meget høj datahastighed og en lavere latenstid, end hvad der kan leveres med 4G på nuværende tidspunkt. Ved anvendelse af dronen kan ressourcerne, som bliver brugt på at dokumentere ulykkesstedet, nedsættes. Dronen indsender efterfølgende et video-feed til alarmcentralen, hvilket kan give følgende fordele: Hurtigt overblik over situationen identificere nødsituationer uden at personalet bliver udsat for en sikkerhedsrisiko Termiske kameraer vil kunne lokalisere personer Undersøge strukturel integritet Angive koordinatorer for redningsoperationen Nedkaste materialer Sikkerhed og overvågning af område 3D kortlægning - disse målinger kan indeholde optagelser af den aktive indsats og kan efterfølgende benyttes i retten for at skabe et mere virkelighedstro overblik. Alarmcentralen 6

7 Usecase 3: Private industrielle netværk Klarlægning af muligheder og udfordringer inden for opsætningen af et privatnetværk Test af lovgivning omkring brug af licenseret spektrum Overblik over krav til datarater, latenstid, og dækningsgraden Test af ultra-pålidelig, low latency communication Test af netværksneutralitet Test af 100 % IoT service tilgængelighed Visionen omkring Industri 4.0 indebærer en fleksibel produktion. Ved at anvende ultrapålidelig 5G-kommunikation med lav latenstid kan der opstilles en mobil produktionslinje med mulighed for at udskifte enkelte produktionsmoduler i produktionslinjen og omstille dem for at give mulighed for en mobil og omstillingsparat produktion. For at sikre at 5Gnetværket leverer ultra-pålidelig kommunikation mellem produktionsmodulerne, skal der opsættes et privat netværk. En test kan klarlægge både muligheder og udfordringer ved at drive private netværk i industrien. Det skal sikres, at det private netværk lever op til industriens krav, herunder lovgivning omkring brugen af licenseret spektrum til private netværk og brugen af network slicing. Casen vil tage udgangspunkt i opsætningen af private industrielle netværk med ultrapålidelig 5G-kommunikation. Herved får industrien mulighed for at erstatte kommunikationskabler i produktionslinjen med trådløse løsninger. Dette giver mulighed for, at computere, maskiner og robotter kan kommunikere trådløst med hinanden. Teknologien giver endvidere mulighed for at opsætte fleksible produktionslinjer, der kan udskiftes, så industrien kan benytte sig af flere agile og intelligente løsninger. En forudsætning for at anvende disse løsninger er 100 % IoT services tilgængelighed og ultra-pålidelig, low latency communication. Dette skal sikre den optimale udvikling og produktion, når transitionen fra kabel til trådløs indledes i industrien. For at sikre 100 % IoT services tilgængelighed og ultra-pålidelig, low latency communication skal der opsættes et privat netværk, som anvender licenseret eller ulicenseret spektrum. Endvidere giver det også mulighed for opsætningen af trådløse nødstopsknapper, der skal øge sikkerheden ved produktionslinjerne. Virksomheder (det anbefales, at der opsættes 2-3 cases) 7

8 Usecase 4: 5G-teknologi på de danske havne Test af 100 % IoT service tilgængelighed Klarlægning af muligheder og udfordringer inden for opsætningen af et privat netværk Test af lovgivning omkring brug af licenseret spektrum Overblik over krav til datarater, latenstid og dækningsgrad for den påkrævede type af services Test af ultra-pålidelig, low latency communication Test af network slicing Et primært fokus for opsætningen af et 5G-netværk i havneområder er, at teste om opsætningen af et privat industrielt 5G-netværk kan garantere et pålideligt og sikkert telekommunikationsnetværk. For at sikre mobilkommunikation over 5G-netværket er det nødvendigt at inkludere network slicing, da testområderne har specifikke krav til netværket. Der er endnu ikke klare krav til network slicing af et privat industrielt netværk. Casen vil derfor tage udgangspunkt i at udforske kravene og regulatorer til brugen af network slicing. For at sikre netværksforbindelser er der behov for opsætningen af et privat netværk. Der er behov for at teste specifikke netværkskrav, der sikrer ultra-pålidelig, low latency communication til brugen af selvkørende maskiner i havnen. Havnene er en logistisk hub, som giver god mulighed for at teste forskellige krav til et privat industrielt 5G-netværk. Ved at opsætte et privat netværk i havneområdet kan mobilkommunikation anvendes til at styre trafiklys, åbning af porte, flytning af containere med kraner samt indsamle og behandle miljødata i realtid. Sikkerheden på havnen maksimeres, da der i realtid kan overvåges både infrastruktur og arbejdspladser, hvormed uforudsete forstyrrelser kan forhindres. Endvidere vil casen undersøge udfordringer med at opsætte 5G, herunder antallet af 5G-antenner samt højden af antennerne. Havne 8

9 Usecase 5: 5G-teknologi indenfor E-health Specificering af krav til datarater, latenstid og dækningsgrad for den pågældende type af services Test af ultra-pålidelig, low latency communication Test af 100 % IoT service tilgængelighed For at benytte virtual reality (VR) og augmentet reality (AR) til E-health er det en forudsætning, at oplevelsen føles ægte. Disse avancerede usecases kræver video-forbindelser, der bliver leveret med ultra-low latency, og det er nødvendigt med en 100 % IoT services tilgængelighed. På nuværende tidspunkt er det en udfordring at få en præcis GPS-position indenfor. For at benytte sig af AR-briller til E-health er det en forudsætning, at testen belyser denne problemstilling. Med mangel på læger i landdistrikterne bliver det sværere for flere ældre at komme til lægen. Hjemmeplejen vil medbringe AR-briller til borgeren, som derved har mulighed for at kommunikere direkte med lægen. AR muliggør, at operatøren, som i denne case vil være en læge, befinder sig på en anden lokalitet end patienten. Hjemmeplejen vil kunne fortage de fysiske test såsom måling af blodtryk og blodprøvetagning, som vil blive sendt til lægen. På basis af testen vil lægen kunne forklare symptomerne og behandlingsmulighederne til borgeren. Både VR og AR kræver store mængder data for at behandle de komplekse input. Ved at anvende AR til E-health er det en forudsætning, at brugerens oplevelse af lægebesøget føles ægte. Opsætningen af 5G er nødvendig for at sikre høj hastighed og low latency, der er en forudsætning for en god brugeroplevelse. Lægeklinik 9

10 Usecase 6: 5G-teknologi til turistattraktioner Demonstration af AR vha. 5G mobilt bredbånd Indblik i hvordan små celler kan opsættes i bymiljøet Test af ultra-pålidelige netværk For at sikre 100 % IoT services tilgængelighed samt ultra-pålidelig, low latency communication er det nødvendigt at sikre dækningen på området ved at opsætte små celler. Der er på nuværende tidspunkt ingen konkret erfaring med at opsætte 5G-celler på et turistområde eller i et bybillede. Casen vil derfor demonstrere udrulningsproblematikken. Ved at anvende AR-teknologi på mobiltelefonen kan turistattraktioner få tilført nye funktioner for vidensdeling. Teknologien giver mulighed for at anvende telefonens kamera til at undersøge historiske bygninger, hvor appen vil genkende genstandene og angive information om genstanden i realtid. 5G-celler vil opsættes i bybilledet for at skabe en forudsætning for teknologien. For at anvende AR på brugerens telefon er det en forudsætning, at der er 100% IoT services tilgængelighed samt ultra-pålidelig, low latency communication. Turistorganisationer såsom VisitAalborg og VisitNordjylland 10

11 Usecase 7: Autonom kørsel på motorvejen Etablering af platooning servicen på nordjyske motorveje Test af ultra-pålidelige netværk Test af netværksneutralitet For sikker brug af selvkørende køretøjer på motorvejen er det en forudsætning, at der på hele strækningen er 100 % IoT services tilgængelighed samt adgang til ultra-pålidelig, low latency communication. Hvis de selvkørende køretøjer ikke har adgang til disse forudsætninger, kan det være en sikkerhedsrisiko for både de autonome køretøjer og andre kørende på motorvejen. Testen vil fokusere på fleksibiliteten af selvkørende køretøjer på motorvejsstrækninger. 5Gradiokommunikation mellem de selvkørende køretøjer giver mulighed for en mere energieffektiv transport vha. platooning hvor afstanden mellem køretøjer kan reduceres væsentligt i forhold til chaufførstyret køretøjer. Platooning kan fungere på 4G, men af sikkerhedsmæssige årsager er det en forudsætning, at der er ultra-low latency, så lastbilerne kan reagere på uventede handlinger i trafikken. Testen vil desuden fokusere på selvkørende køretøjer, der har forskellige forudsætninger såsom mængden på brændstof, hviletid og destinationer. Selvkørende kørsel på motorvejen medfører en stor samfundsmæssig gevinst i form af færre uheld, mindre køer og mere energi-effektiv transport. Med en hurtig kommunikation vil det være muligt at reducere afstanden mellem køretøjerne. Derved reduceres også luftmodstanden, og dette kan give en positiv effekt på forbruget af benzin. Bilindustrien Fragtvognsselskab 11

12 Finansiering af et 5G testprojekt Et 5G-projekt bør finansieres via statslige midler, der afsættes til fremme af udviklingen af 5G dækning jf. den telepolitiske aftale Bredbånd og mobil i digital topklasse. Med udgangspunkt i at de forskellige partnere i et testprojekt, som det beskrevne, byder ind med udstyr og lignende, forventes et samlet budget at være på ca. kr. 20 mio. I indeværende projektbeskrivelse er der taget udgangspunkt i 7 usecases. Alt efter omfanget og antallet af usecases kan beløbet variere, men ved et større testsite, der har en diversitet i områder og strukturer såsom by, opland og yderområder, må investeringen forventes at være i omegnen af dette. 12

13 Udarbejdet af Freja Hansen Thomas Kampmann Business Region North Denmark Oktober 2018