Verbundprojekt CampusDynA - Dynamische Anpassung von Campusnetzen und Applikationen in industriellen Anwendungsszenarien

Abstract

Das Verbundprojekt CampusDynA untersuchte die technischen Möglichkeiten und wirtschaftlichen Potenziale dynamisch anpassbarer 5G-Campusnetze auf Basis von OpenRAN-Technologien. Während der aktuelle Stand von Wissenschaft und Technik zeigt, dass offene Netzarchitekturen eine höhere Flexibilität und Herstellerunabhängigkeit ermöglichen, existieren bislang nur wenige praxisreife Umsetzungen in industriellen Umgebungen. Ziel des Projekts war es daher, den konkreten Mehrwert der dynamischen Netzadaption in Bezug auf Latenz, Bandbreite und Verfügbarkeit zu evaluieren und Anwendungsszenarien mit industrieller Relevanz zu erproben. Im Mittelpunkt standen die Themenfelder autonome mobile Robotik, Ressourceneffizienz von Produktionsanlagen und zivile Sicherheit von Produktionsstätten. Zur Umsetzung wurde ein gemeinsames Anwendungsframework entwickelt, das die bidirektionale Kommunikation zwischen Anwendungen und Netz dynamisch optimiert. Es integriert Frameworks der Robotik, etwa ROS und OPC UA, mit OpenRAN-Komponenten und erlaubt eine spatio-temporale Anpassung der Netzparameter. Die Untersuchungen erfolgten im Testfeld des Werner-von-Siemens-Centre (WvSC) unter realitätsnahen Bedingungen und in enger Abstimmung mit dem Leitprojekt CampusOS, um die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf bestehende Referenzarchitekturen sicherzustellen. Die Evaluierungen zeigten, dass eine dynamische Anpassung von Netzressourcen technisch realisierbar und insbesondere in zeitlich und räumlich variablen Nutzungssituationen funktional vorteilhaft ist. Für alle drei Anwendungsszenarien konnten Demonstratoren aufgebaut werden, wodurch ein verbessertes Verständnis über die Wechselwirkungen zwischen Netzwerkarchitektur und industriellen Applikationen erzielt wurde. Zugleich zeigte sich, dass OpenRAN-Komponenten derzeit noch nicht in einem Reifegrad vorliegen, der eine unmittelbare industrielle Nutzung erlaubt. Die Projektergebnisse liefern jedoch wesentliche Grundlagen für zukünftige Entwicklungen. Sie bilden die Basis für die Weiterentwicklung bestehender Softwarelösungen, sowie für Anschlussforschung im Umfeld von 6G, Edge Computing und resilienten Netzen. Zudem eröffnen sie mittel- bis langfristig neue Perspektiven für Beratungs- und Serviceangebote zur Einführung offener Netzarchitekturen in industriellen Anwendungen. Damit leistet CampusDynA einen Beitrag zur Stärkung der digitalen Souveränität deutscher Industrieunternehmen und legt den Grundstein für neue Geschäftsmodelle im Bereich Robotics-as-a-Service. The joint project CampusDynA investigated the technical possibilities and economic potential of dynamically adaptable 5G campus networks based on OpenRAN technologies. While the current state of science and technology shows that open network architectures enable greater flexibility and vendor independence, only a few practice-oriented implementations in industrial environments exist so far. The project therefore aimed to evaluate the concrete added value of dynamic network adaptation with regard to latency, bandwidth, and availability, and to test application scenarios with industrial relevance. The main focus areas were autonomous mobile robotics, resource efficiency of production systems, and civil safety of industrial sites. To achieve these objectives, a joint application framework was developed to dynamically optimize bidirectional communication between applications and the network. It integrates robotics frameworks such as ROS and OPC UA with OpenRAN components and allows spatio-temporal adaptation of network parameters. The experiments were conducted under realistic conditions at the Werner-von-Siemens Centre (WvSC) and in close coordination with the lead project CampusOS to ensure the transferability of results to established reference architectures. The evaluations demonstrated that dynamic allocation of network resources is technically feasible and functionally advantageous, especially under spatially and temporally variable usage conditions. Demonstrators were successfully implemented for all three scenarios, providing valuable insights into the interaction between network architectures and industrial applications. However, OpenRAN components are currently not yet mature enough for large-scale industrial deployment. The results of CampusDynA provide essential foundations for future development. They support the further enhancement of existing software solutions, follow-up research in the fields of 6G, edge computing and resilient networks, and create mid- to long-term perspectives for consulting and service offerings related to open network architectures in industrial applications. CampusDynA thus contributes to strengthening digital sovereignty in the German industrial sector and lays the groundwork for new business models in the area of Robotics-as-a-Service.