EP4666809A1 - Verfahren zum betreiben eines drahtlosen industriellen edge-cloud-systems mit einer oder mehreren basisfunkstationen, sowie orchestrationsmodul, basisfunkstation und endgerät - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines drahtlosen industriellen edge-cloud-systems mit einer oder mehreren basisfunkstationen, sowie orchestrationsmodul, basisfunkstation und endgerät

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EP4666809A1
EP4666809A1 EP24717593.8A EP24717593A EP4666809A1 EP 4666809 A1 EP4666809 A1 EP 4666809A1 EP 24717593 A EP24717593 A EP 24717593A EP 4666809 A1 EP4666809 A1 EP 4666809A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radio station
base radio
infrastructure
base
iue
Prior art date
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Pending
Application number
EP24717593.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Sauer
Florian ZEIGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Priority claimed from EP23176419.2A external-priority patent/EP4440238A1/de
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP4666809A1 publication Critical patent/EP4666809A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02—Arrangements for optimising operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/005—Moving wireless networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices
    • H04W88/085—Access point devices with remote components

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a wireless industrial edge cloud system with one or more base radio stations.
  • the invention also relates to an orchestration module, a base radio station and a terminal device.
  • edge cloud systems do not require fully continuous communication, but can also operate with intermittent communication. Especially when large infrastructures or wide-area environments are involved, communication processes often only take place in sub-regions of an industrial edge cloud system and do not affect the entire edge cloud system.
  • Typical applications are in particular IT or OT components for monitoring production or logistics environments, in particular a railway infrastructure or an agricultural environment. Other applications can be components for environmental or hazard monitoring in large areas. Continuous connectivity is difficult to achieve in such use cases and very costly to maintain, especially in rural areas or in areas where fixed or wired communication systems are vulnerable to manipulation, theft or destruction.
  • This object of the invention is achieved with a method for operating a wireless industrial edge cloud system with one or more base radio stations with the features specified in claim 1 and with an orchestration module with the features specified in claim 11 and with a base radio station with the features specified in claim 12 and with a terminal with the features specified in claim 14.
  • Preferred developments of the invention are specified in the associated subclaims, the following description and the drawing.
  • the basic infrastructure with the base radio station is moved along a path and a communication connection is established to at least one terminal located along the path and essentially stationary relative to the path, and the at least one terminal is used as at least one additional second base radio station.
  • Essentially stationary in the sense of the present invention advantageously and preferably means that the relative speed during the communication connection between the first base radio station and the track is greater than the relative speed between the terminal and the track.
  • "essentially stationary" means that the relative speed between the first base radio station and the track is at least three times as high and particularly preferably at least ten times as high as the relative speed between the terminal and the track.
  • "essentially stationary” can mean that the movement space, for example a radius of movement of the terminal during the communication connection is, in its greatest dimension, smaller than ten times the dimension of the basic infrastructure along the track, particularly preferably smaller than three times the dimension of the basic infrastructure along the track, and most preferably smaller than the dimension of the basic infrastructure along the track.
  • a base infrastructure is moved, in particular in or on or with a vehicle, and connects to essentially stationary terminals, thereby reversing typical communication paradigms in which the base station is stationary and the terminals move.
  • edge cloud systems for stationary terminals can be operated flexibly, at lower costs and without the negative influences of damage to large fixed infrastructures.
  • this approach can also support energy efficiency, since communication infrastructure that is not currently used along the operational path of the mobile base station can be put into a sleep mode. It is understood that the second base radio station is used in the method according to the invention for essentially stationary terminals.
  • the core idea of this invention is to make the basic infrastructure for wireless communication, in particular using 5G and/or 6G, completely and permanently mobile in edge cloud systems. Even during operation, the method according to the invention makes it possible to connect terminal devices to a fixed communication infrastructure, even in areas without a fixed communication infrastructure.
  • base radio stations can be used as mobile base radio stations, which move relative to terminals, which can then be used as stationary base radio stations on a case-by-case basis.
  • Preferred applications of the method according to the invention are mobility applications, in particular in vehicles, such as preferably trains.
  • the basic infrastructure for setting up a basic infrastructure for example for 5G and/or 6G, can be provided by providing the power for operating the system via the vehicle.
  • the basic infrastructure is expediently connected to a cloud via a non-terrestrial network.
  • a non-terrestrial network can be provided in particular by means of satellites.
  • a base infrastructure often comprises several base radio stations that enable physical access to the mobile radio network for terminal devices in the area covered by the base radio stations. Since a train is usually very long, additional base radio stations can also be distributed along the train in order to increase the spatial coverage and the temporal duration of the communication connection for essentially stationary terminal devices. Additional terminal devices that can be used as second base radio stations can be distributed along a track in the form of a track close to this track, in particular in a track infrastructure, and are activated when the mobile first at least one base radio station approaches and establishes a communication connection to these terminal devices to establish second base radio stations. The first base radio stations then provide the connectivity to terminal devices used as second base radio stations and the corresponding fixed infrastructure when the train is used as mobile base station. This time window for existing connectivity can then be used to carry out all types of use cases as described above, such as sensor data exchange, actuator control or other use cases.
  • the term “using as an additional second base radio station” means that the terminal device can communicate with other terminal devices as an additional second base radio station.
  • the second base radio station is particularly preferably set up in such a way that it does not request and/or demand any different or additional access credentials and/or authentication information or login information from terminal devices for use of the second base radio station than the first base radio station requests and/or demands.
  • communication with the second base radio station is therefore no different from communication with the first base radio station of the industrial edge cloud system.
  • the terminal is used and set up as a second base radio station in such a way that it uses one or more different communication channels to communicate with other terminals than to communicate with the first base radio station.
  • other terminals for communicating with the second base radio station do not have to share the communication channel that the second base radio station uses to communicate with the first base radio station, but can use their own communication channel undivided and to that extent without restriction.
  • several terminals are expediently located along the track and arranged stationary relative to the track and a communication connection is then established with the several terminals during the movement of the basic infrastructure and the respective terminal used as a second base radio station if the base infrastructure is within radio range of the respective terminal device.
  • one or more of the terminals are suitably eliminated as a second base radio station if the base infrastructure is no longer within radio range of the respective terminal. This means that in the method according to the invention, these terminals are no longer used as second base radio stations.
  • the basic infrastructure is used to determine the time window in which the basic infrastructure is within radio range of the respective terminal, with the basic infrastructure preferably calculating in advance the time window in which the basic infrastructure is within radio range of the respective terminal.
  • the movement of the basic infrastructure along the track and/or the positioning of the respective terminal on the track and/or a communication requirement of the respective terminal are taken into account.
  • the terminal when the basic infrastructure is within radio range of the respective terminal, the terminal is set up as a second base radio station and the relevant communication is carried out.
  • the respective time window is calculated in advance, the communication required to set up the terminal as a second basic function can be planned and prepared, in particular calculated in advance.
  • the terminal is used as such a second base radio station, which is set up for communication using two or more communication protocols.
  • the second base radio station is not only used for the application of a single communication protocol, but the additional second base radio station can perform the tasks conventional base radio stations fully take over.
  • the at least one first base radio station is designed for communication according to a mobile radio standard and/or 5G standard and/or eG standard, in particular the 3GPP standard.
  • the additional second base radio station is expediently designed to mediate communication connections between two or more terminals.
  • the second base radio station not only forms an uplink for additional terminals, but the second base radio station forms a full-fledged provider for all communication connections of other terminals.
  • the additional second base radio station is designed to mediate communication connections between at least one terminal device and a cloud of the edge cloud system.
  • the additional terminal devices that are connected to the second base station can simply connect to the cloud using the second base radio station and thus form an edge cloud system.
  • the wireless industrial edge cloud system is suitably a manufacturing system and/or a maintenance system and/or a logistics system.
  • the flexibility and uncomplicated expandability provided by the method according to the invention is particularly advantageous.
  • Terminal is used as a second base radio station in such a way that the second base radio station sets up its own radio cell.
  • the second base radio station provides at least one of its own frequencies for communication with other terminals, which differs from the frequency or frequencies with which the second base radio station is in communication with the first base radio station.
  • the terminal is used as a second base radio station in such a way that the second base radio station uses at least one further channel access method for communication with further terminals, which is different from the channel access methods which use communication connections between the first base radio station and the second base radio station and communication connections between the first base radio station and further terminals.
  • the terminal is used as a second base radio station in such a way that the second base radio station uses at least one further authentication method for communication with further terminals, which is different from the authentication methods which use communication connections between the first base radio station and the second base radio station and communication connections between the first base radio station and further terminals.
  • the slicing established in 5G and/or 6G is particularly expediently used in order to separate communication connections between the first base radio station and the second base radio station on the one hand and the second base radio station and further terminal devices on the other hand.
  • the terminal device which is used as a second base radio station, to continue to be used as a terminal device.
  • the terminal device therefore not only takes on the function of the second base radio station, but continues to function as a terminal device with functions that are different from the function of the second base radio station.
  • the terminal is used as a second base radio station in such a way that the second base radio station uses core functionalities of the first base radio station, in particular the SMO function(s) and/or the CORE function(s).
  • the configuration of the terminal is determined by means of, in particular, the first base radio station, while this terminal is used as the second base radio station.
  • the communication connection between the first base radio station and the second base radio station is expediently kept transparent for those terminal devices which connect to the second base radio station.
  • the orchestration module according to the invention is designed to participate in a method according to the invention as described above.
  • the orchestration module according to the invention is expediently designed to determine in which time window the basic infrastructure is within radio range of the respective terminal, whereby the orchestration module detects the movement of the Basic infrastructure along the track and/or the positioning of the respective terminal on the track and/or a communication requirement of the respective terminal are taken into account.
  • both the expected movement of the basic infrastructure along the track and the communication requirements of the respective terminals can be coordinated in advance and the coordination effort required for this, for example in the form of coordinated communication between terminals and the first base radio station, can be planned in advance.
  • the base radio station according to the invention is designed to participate as a first base radio station in a method according to the invention as described above.
  • the base station according to the invention is designed to set up a communication connection to an essentially stationary terminal and to use and set up the terminal as an additional second base radio station.
  • the base radio station according to the invention is designed to use the communication connection to establish communication connections between the second base radio station and the cloud.
  • the terminal according to the invention is expediently designed to participate in a method according to the invention as described above.
  • the method according to the invention is set up for communication with a first base station of a wireless industrial edge cloud system and designed to take on a function as an additional second base radio station and to mediate further communication connections of this function via the communication connection with the first base station of the wireless industrial edge cloud system.
  • the communication connection of the function comprises a communication connection to a cloud of the wireless industrial edge cloud system.
  • the terminal device according to the invention is or comprises a manufacturing device and/or a maintenance device and/or a logistics device.
  • the terminal according to the invention is expediently set up in such a way that when it takes over the function as a second base radio station from other terminals, it does not query and/or request any different or additional access credentials and/or authentication information or login information than the first base radio station queries and/or requests. For other terminals, communication with the second base radio station is therefore no different from communication with the first base radio station of the industrial edge cloud system.
  • the terminal according to the invention is set up in such a way that it uses one or more different communication channels for communication with other terminals than for communication with the first base radio station.
  • other terminals for communication with the second base radio station do not have to share the communication channel that the second base radio station uses for communication with the first base radio station, but can use their own communication channel undivided and to this extent without restriction.
  • the only drawing figure 1 shows schematically in a schematic diagram an embodiment of a wireless industrial edge cloud system with a basic infrastructure with at least one first base radio station, in which the basic infrastructure is moved along a path to carry out a method according to the invention, wherein the edge cloud system has an orchestration module according to the invention and a base radio station according to the invention and a terminal according to the invention.
  • a wireless industrial edge cloud system is operated.
  • this industrial edge cloud system is a manufacturing system.
  • the industrial edge cloud system can also be a maintenance system or a logistics system.
  • the communication technology can also be a 6G technology or another mobile communication technology.
  • a mobile infrastructure in the form of a mobile standard 5G system infrastructure LEGS and a new system component in the form of an infrastructure terminal IUE are used in the exemplary embodiment shown.
  • another new system component in the form of an orchestration module is used.
  • the industrial edge cloud system shown includes a mobile standard 5G system infrastructure LEGS and complies with the 3GPP standard.
  • the standard 5G system infrastructure LEGS can also be referred to as a basic 5G system and supports defined resource allocations including guarantees for a quality of service, for example for slices in 5G systems, and is configured for communication with end devices AUE and infrastructure end devices IUE explained below.
  • the standard 5G system infrastructure LEGS is part of the on-board equipment of a vehicle that travels a pre-planned route.
  • the vehicle is a rail vehicle in the form of a train.
  • the vehicle can also be another land vehicle or an aircraft, for example an airplane or an unmanned aerial vehicle, for example a drone, or a sea vehicle, for example a ship.
  • the industrial edge cloud system is configured in such a way that communication connections to infrastructure components of the standard 5G system infrastructure LEGS are possible, for example by means of so-called “slicings", with a number of defined quality criteria.
  • infrastructure components comprise, in a manner known per se, service management/orchestration facilities SMO, basic basic facilities CORE as well as centralized units, so-called “centrali zed units”, and distributed units, so-called “decentrali zed units”.
  • SMO service management/orchestration facilities
  • CORE basic basic facilities
  • distributed units so-called “decentrali zed units”.
  • These infrastructure components can also be referred to as backbone components.
  • the infrastructure components represent the internal radio access network components of the standard 5G system infrastructure LEGS.
  • the standard 5G system infrastructure LEGS includes base radio stations RU, which are directly connected to the standard 5G system infrastructure LEGS and which enable the infrastructure components to establish communication connections with each other and with end devices AEU that are not part of the standard 5G system infrastructure LEGS and with the cloud CLOUD.
  • the base radio stations RU are motion-coupled with the rest of the standard 5G system infrastructure and are rigidly fixed to the moving vehicle.
  • these base radio stations RU also enable AUE terminals within the radio range of the vehicle, which are not part of the infrastructure components of the standard 5G system infrastructure LEGS, to establish communication connections with each other and with the cloud CLOUD via the standard 5G system infrastructure LEGS.
  • These base radio stations RU can use different frequencies for communication with AUE terminal devices and IUE infrastructure terminal devices described below.
  • the industrial edge cloud system shown does not only include the end devices AUE and the standard SG system infrastructure LEGS. There is also a special group of end devices, which are referred to as infrastructure end devices IUE.
  • These infrastructure terminals IUE are designed and equipped to establish communication links to the standard SG system infrastructure LEGS in such a way that the infrastructure terminals IUE provide backbone communication links to other terminals AUE.
  • the infrastructure end devices IUE communicate with the standard SG system infrastructure LEGS, i.e. the local SG communication system, via a defined resource allocation, for example by means of 5G slices, in order to connect the infrastructure end devices IUE with the local standard 5G system infrastructure LEGS.
  • the infrastructure terminals IUE themselves also have infrastructure components such as distributed units rDU of the infrastructure device IUE .
  • the infrastructure terminals IUE each have at least one of their own remote radio module rRU .
  • the distributed units rDU of the infrastructure terminals IUE manage and operate the remote radio modules rRU of the infrastructure terminals IUE .
  • the infrastructure end devices IUE connect themselves to the core components of the standard 5G system infrastructure LEGS via their own remote radio modules rRU and thereby establish backbone communication connections for user traffic, signalling and management for other end devices AUE. Based on this backbone communication to the standard SG system infrastructure LEGS, the infrastructure terminals IUE offer, by means of their own remote radio modules rRU, additional communication connections to other terminals AUE that are normally not located in the coverage area of the base radio stations RU connected to the standard SG system infrastructure LEGS.
  • the further end devices AUE represent conventional "normal" end devices, for example an industrial handheld device or an industrial 5G router . It is used for communication between user application endpoints on other UEs or in a backend system .
  • These further end devices AUE include, for example, sensors, sensor systems , actuators or industrial 5G routers .
  • Such further end devices AUE typically host applications such as the infrastructure applications INAP explained below and generate or collect data to be transmitted to the backend system and can also forward actuator and command data received from the backend system to, for example, actuators for execution .
  • the remote radio modules rRU of the infrastructure terminals IUE provide radio access to other terminals AUE without accidentally disrupting their own communication connection to the standard SG system infrastructure LEGS.
  • the standard SG system infrastructure LEGS also includes software components that form infrastructure applications INAP, as well as an orchestration module ORMO.
  • the ORMO orchestration module plans the communication connections between the base radio stations of the standard SG system infrastructure LEGS and the infrastructure terminals IUE. To do this, the ORMO orchestration module uses route planning, navigation tasks and a vehicle position.
  • the ORMO orchestration module also includes a database of the available infrastructure terminals and their current locations. In addition, the ORMO orchestration module stores the requirements of the infrastructure terminals IUE for their use as mobile radio stations.
  • the ORMO orchestration module also has access to the tasks of the infrastructure applications INAP and their requirements for the communication capabilities of the infrastructure terminals IUE.
  • communication topologies can be planned in advance and a connectivity schedule can be created.
  • remote infrastructure terminals IUE come close enough to the vehicle to establish communication, i.e. as soon as the infrastructure terminals IUE are within radio range FRW of the standard SG system infrastructure LEGS
  • a configuration of the infrastructure terminals IUE is carried out to set up the infrastructure terminals IUE as stationary base radio stations relative to the vehicle's trajectory and the information exchange required for operation as stationary base radio stations is carried out.
  • Additional tasks of the orchestration module are a configuration update of the infrastructure terminals IUE and the operation of the administration of application client networks as well as a decommissioning of infrastructure terminals IUE via management interfaces of the infrastructure terminals.
  • Infrastructure applications INAPS are applications for completing tasks of the respective use case.
  • infrastructure applications INAPS process data that is collected by means of end devices AUE that are not infrastructure end devices IUE and send commands to the actor via application UEs.
  • Infrastructure applications usually use an application client network.
  • the infrastructure units IUE also have local data storage and data processing functions LSS, which can be used as long as there is no communication connection to the cloud.
  • the standard 5G system infrastructure LECS is connected to the cloud via a non-terrestrial radio access, in the example shown via a satellite-based radio access.

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Abstract

Bei dem Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen industriellen Edge-Cloud-Systems mit einer Basisinfrastruktur mit mindestens einer ersten Basisfunkstation wird die Basisinfrastruktur entlang einer Bahn bewegt und eine Kommunikationsverbindung wird zu mindestens einem entlang der Bahn befindlichen und relativ zur Bahn stationären Endgerät aufgebaut und das mindestens Endgerät wird als zusätzliche zweite Basisfunkstationen herangezogen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen industriellen Edge- Cloud-Systems mit einer oder mehreren Basis funkstationen, sowie Orchestrationsmodul , Basis funkstation und Endgerät
Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen industriellen Edge-Cloud-Systems mit einer oder mehreren Basis funkstationen . Die Erfindung betri f ft zudem ein Orchestrationsmodul , eine Basis funkstation und ein Endgerät .
In vielen industriellen Anwendungs fällen erfordern Edge-Cloud- Systeme keine vollständig kontinuierliche Kommunikation, sondern können auch mit intermittierender Kommunikation arbeiten . Insbesondere wenn große Infrastrukturen oder weiträumige Umgebungen beteiligt sind, finden Kommunikationsvorgänge häufig nur in Teilregionen eines industriellen Edge-Cloud-Systems statt und betref fen nicht das gesamte Edge-Cloud-System . Typische Anwendungen bilden insbesondere IT- oder OT-Komponenten zur Überwachung von Produktions- oder Logistikumgebungen, insbesondere einer Bahninfrastruktur oder einer Landwirtschaftsumgebung . Weitere Anwendungen können Komponenten zur Umwelt- oder Gefahrenüberwachung in großen Gebieten darstellen . Eine kontinuierliche Konnektivität ist in solchen Anwendungs fällen schwer zu realisieren und nur sehr kostenintensiv auf recht zuerhalten, insbesondere in ländlichen Gebieten oder in Gebieten, in denen feste oder kabelgebundene Kommunikationssysteme anfällig für Manipulation, Diebstahl oder Zerstörung sind .
Es besteht daher ein Bedarf , eine Durchführung von Geräteoperationen oder eine Überwachung sowie Softwareupdates und Fehlerbehandlungen und -Verwaltungen auch in den vorher erläuterten Anwendungs fällen zu ermöglichen .
Es ist vor diesem Hintergrund des Standes der Technik daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen industriellen Edge-Cloud-Systems mit einer oder mehreren Basis funkstationen anzugeben . Es ist zudem Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Basis funkstation und ein verbessertes Endgerät anzugeben .
Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen industriellen Edge-Cloud-Systems mit einer oder mehreren Basis funkstationen mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie mit einem Orchestrationsmodul mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen sowie mit einer Basis funkstation mit den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen und mit einem Endgerät mit den in Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst . Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen industriellen Edge-Cloud-Systems mit einer Basisinfrastruktur mit mindestens einer ersten Basis funkstation wird die Basisinfrastruktur mit der Basis funkstation entlang einer Bahn bewegt und eine Kommunikationsverbindung wird zu mindestens einem entlang der Bahn befindlichen und relativ zur Bahn im Wesentlichen stationären Endgerät aufgebaut und das mindestens eine Endgerät wird als mindestens eine zusätzliche zweite Basis funkstation herangezogen .
Im Wesentlichen stationär im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet vorteilhaft und bevorzugt , dass die Relativgeschwindigkeit während der Kommunikationsverbindung zwischen erster Basis funkstation und Bahn größer ist als die Relativgeschwindigkeit zwischen Endgerät und Bahn . Bevorzugt bedeutet „im Wesentlichen stationär" , dass die Relativgeschwindigkeit zwischen erster Basis funkstation und Bahn mindestens dreimal so groß und besonders bevorzugt mindestens zehnmal so groß ist wie die Relativgeschwindigkeit zwischen Endgerät und Bahn . Alternativ und ebenfalls bevorzugt kann „im Wesentlichen stationär" bedeuten, dass der Bewegungsraum, etwa ein Bewegungsradius , des Endgeräts während der Kommunikationsverbindung in seiner größten Abmessung kleiner ist als die zehnfache Abmessung der Basisinfrastruktur entlang der Bahn, besonders bevorzugt kleiner als die drei fache Abmessung der Basisinfrastruktur entlang der Bahn und ganz besonders bevorzugt kleiner als die Abmessung der Basisinfrastruktur entlang der Bahn .
Eine Basisinfrastruktur wird also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere in oder an oder mit einem Fahrzeug, bewegt und verbindet sich mit im Wesentlichen stationären Endgeräten, wodurch typische Kommunikationsparadigmen umgekehrt werden, bei denen die Basisstation stationär ist und sich die Endgeräte bewegen . Durch die Umkehrung des traditionellen Kommunikationsparadigmas , d . h . durch die Nutzung von Basis funkstationen, die einen festen Bereich abdecken und mobile Einheiten verbinden, können Edge-Cloud-Systeme für stationäre Endgeräte flexibel , zu geringeren Kosten und ohne die negativen Einflüsse von Schäden an großen festen Infrastrukturen betrieben werden . Darüber hinaus kann dieser Ansatz auch die Energieef fi zienz unterstützen, da Kommunikationsinfrastruktur, die derzeit nicht entlang der Betriebsbahn der beweglichen Basisstation verwendet wird, in einen Schlafmodus versetzt werden kann . Es versteht sich, dass die zweite Basis funkstation bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für im Wesentlichen stationäre Endgeräte herangezogen wird .
Kernidee dieser Erfindung ist es also , die Basisinfrastruktur für drahtlose Kommunikation, insbesondere mittels 5G und/oder 6G, in Edge-Cloud-Systemen vollständig und dauerhaft mobil aus zubilden . Auch während des Betriebs ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Anbindung von Endgeräten an eine orts feste Kommunikationsinfrastruktur selbst in Gebieten ohne eine orts feste Kommunikationsinfrastruktur möglich .
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher das typische Paradigma umgekehrt , dass Basis funkstationen während des Betriebs von Endgeräten orts fest fixiert sind und dass sich mit einer Konnektivität ausgestattete Endgeräte relativ zu den Basis funkstationen mobil bewegen können . Erfindungsgemäß hingegen können Basis funkstationen als mobile Basis funkstationen herangezogen werden, welche sich zu Endgeräten relativ bewegen, die nun fallweise als stationäre Basis funkstationen herangezogen werden können .
Bevorzugte Anwendungs fälle des erfindungsgemäßen Verfahrens stellen Mobilitätsanwendungen, insbesondere bei Fahrzeugen, wie vorzugsweise Zügen, dar . In diesen Anwendungs fällen kann die Basisinfrastruktur für die Einrichtung einer Basisinfrastruktur, etwa für 5G und/oder 6G, bereitgestellt werden, indem der Strom für den Betrieb des Systems über das Fahrzeug bereitgestellt wird . Die Basisinfrastruktur ist dabei zweckmäßig über ein nicht-terrestrisches Netzwerk mit einer Cloud verbunden . Ein solches nicht-terrestrisches Netzwerk kann insbesondere mittels Satelliten bereitgestellt sein oder werden .
Insbesondere in einem Zug umfasst eine Basisinfrastruktur häufig mehrere Basis funkstationen, die einen physischen Zugang zum Mobil funknetz für Endgeräte im Bereich einer Abdeckung durch die Basis funkstationen ermöglichen . Da etwa ein Zug in der Regel sehr lang ist , können auch zusätzliche Basis funkstationen entlang des Zuges verteilt werden, um die räumliche Abdeckung und die zeitliche Dauer der Kommunikationsverbindung für im Wesentlichen stationäre Endgeräte zu erhöhen . Zusätzliche Endgeräte , welche als zweite Basis funkstationen herangezogen werden können, können etwa entlang einer Bahn in Form eines Gleises nahe dieser Bahn, insbesondere in einer Gleisinfrastruktur, verteilt werden und werden aktiviert , wenn sich die mobile erste mindestens eine Basis funkstation nähert und eine Kommunikationsverbindung zu diesen Endgeräten zur Etablierung zweiter Basis funkstationen aufbaut . Die ersten Basis funkstationen stellen dann die Konnektivität zu als zweite Basis funkstationen herangezogenen Endgeräten und der entsprechenden festen Infrastruktur bereit , wenn der Zug als mobile Basisstation anfährt . Dieses Zeitfenster für eine bestehende Konnektivität kann dann verwendet werden, um alle Arten von Anwendungs fällen wie zuvor beschrieben durchzuführen, etwa einen Sensordatenaustausch eine Steuerung von Aktoren oder weitere Anwendungs fälle .
Zweckmäßig ist unter einem Heranziehen als zusätzliche zweite Basis funkstation zu verstehen, dass das Endgerät mit weiteren Endgeräten als zusätzliche zweite Basis funkstation kommuni zieren kann . Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die zweite Basis funkstation derart eingerichtet , dass sie von Endgeräten zur Nutzung der zweiten Basis funkstation keine abweichenden oder zusätzlichen Zugangscredentials und/oder Authentisierungsinf ormationen oder Anmeldeinformationen abfragt und/oder fordert als die erste Basis funkstation abfragt und/oder fordert . Für weitere Endgeräte unterscheidet sich die Kommunikation mit der zweiten Basis funkstation also nicht von der Kommunikation mit der ersten Basis funkstation des industriellen Edge-Cloud-Systems .
Alternativ oder zusätzlich und ebenfalls besonders bevorzugt wird das Endgerät derart als zweite Basis funkstation herangezogen und eingerichtet , dass es zur Kommunikation mit weiteren Endgeräten einen oder mehrere andere Kommunikationskanäle nutzt als zur Kommunikation mit der ersten Basis funkstation . In dieser Weiterbildung müssen sich weitere Endgeräte zur Kommunikation mit der zweiten Basis funkstation nicht den Kommunikationskanal , den die zweite Basis funkstation zur Kommunikation mit der ersten Basis funkstation nutzt , teilen, sondern können einen eigenen Kommunikationskanal ungeteilt und insoweit unbeschränkt nutzen .
Zweckmäßig sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mehrere Endgeräte entlang der Bahn befindlich und relativ zur Bahn stationär angeordnet und es wird mit den mehreren Endgeräten bei der Bewegung der Basisinfrastruktur dann eine Kommunikationsverbindung auf gebaut und das j eweilige Endgerät als zweite Basis funkstation herangezogen, wenn die Basisinfrastruktur in Funkreichweite des j eweiligen Endgeräts ist .
Geeigneterweise scheidet oder scheiden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eines oder mehrere der Endgeräte als zweite Basis funkstation aus , wenn die Basisinfrastruktur nicht weiter in Funkreichweite des j eweiligen Endgeräts ist . D . h . bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden diese Endgeräte nicht weiter als zweite Basis funkstationen herangezogen .
Vorzugsweise wird in einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels der Basisinfrastruktur ermittelt , in welchem Zeitfenster die Basisinfrastruktur in Funkreichweite des j eweiligen Endgeräts ist , wobei die Basisinfrastruktur vorzugsweise vorausberechnet , in welchem Zeitfenster die Basisinfrastruktur in Funkreichweite des j eweiligen Endgeräts ist . Besonders bevorzugt werden dabei die Bewegung des Basisinfrastruktur entlang der Bahn und/oder die Positionierung des j eweiligen Endgeräts an der Bahn und/oder ein Kommunikationsbedarf des j eweiligen Endgeräts berücksichtigt . In dieser Weiterbildung der Erfindung wird dann, wenn die Basisinfrastruktur in Funkreichweite des j eweiligen Endgeräts ist , das Endgeräts als zweite Basis funkstation eingerichtet und die diesbezügliche Kommunikation durchgeführt . Bei einer Vorausberechnung des j eweiligen Zeitfensters kann insbesondere die zur Einrichtung des Endgeräts als zweite Basis funktion erforderliche Kommunikation geplant und vorbereitet , insbesondere vorausberechnet , werden .
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Endgerät als solche zweite Basis funkstation herangezogen, welche zur Kommunikation mittels zwei oder mehr Kommunikationsprotokollen eingerichtet ist . In dieser Weiterbildung dient die zweite Basis funkstation nicht allein zur Anwendung eines einzigen Kommunikationsprotokolls , sondern die zusätzliche zweite Basis funkstation kann die Aufgaben herkömmlicher Basis funkstationen vollumfänglich übernehmen .
Idealerweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die mindestens eine erste Basis funkstation zur Kommunikation nach einem Mobil funkstandard und/oder 5G-Standard und/oder eG- Standard, insbesondere dem 3GPP-Standard, ausgebildet .
Zweckmäßig ist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die zusätzliche zweite Basis funkstation zur Vermittlung von Kommunikationsverbindungen von zwei oder mehr Endgeräten miteinander ausgebildet . Auf diese Weise bildet die zweite Basis funkstation nicht allein einen Uplink für weitere zusätzliche Endgeräte , sondern die zweite Basis funkstation bildet einen vollumfänglichen Provider für sämtliche Kommunikationsverbindungen weiterer Endgeräte .
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die zusätzliche zweite Basis funkstation zur Vermittlung von Kommunikationsverbindungen mindestens eines Endgeräts mit einer Cloud des Edge-Cloud- Systems ausgebildet . In dieser Weiterbildung der Erfindung können sich die weiteren Endgeräte , die mit der zweiten Basisstation verbunden werden, einfach mittels der zweiten Basis funkstation mit der Cloud verbinden und somit ein Edge- Cloud-System ausbilden .
Geeigneterweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das drahtlose industrielle Edge-Cloud-System ein Fertigungssystem und/oder ein Wartungssystem und/oder ein Logistiksystem . Insbesondere in den vorgenannten industriellen Anwendungs fällen ist die durch das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellte Flexibilität und unaufwändige Erweiterbarkeit besonders vorteilhaft .
Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das
Endgerät derart als zweite Basis funkstation herangezogen, dass die zweite Basis funkstation selbst eine eigene Funkzelle aufbaut .
Bevorzugt stellt in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dabei die zweite Basis funkstation mindestens eine eigene Frequenz zur Kommunikation mit weiteren Endgeräten zur Verfügung, die sich von der Frequenz oder den Frequenzen, mit welchen die zweite Basis funkstation mit der ersten Basis funkstation in Kommunikationsverbindung steht , unterscheidet .
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung das Endgerät derart als zweite Basis funkstation herangezogen, dass die zweite Basis funkstation für die Kommunikation mit weiteren Endgeräten mindestens ein weiteres Kanal zugri f fsverfahren nutzt , welches verschieden ist von den Kanal zugri f fsverfahren, welche Kommunikationsverbindungen von erster Basis funkstation und zweiter Basis funkstation miteinander und Kommunikationsverbindungen von erster Basis funkstation und weiteren Endgeräten miteinander nutzen .
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Endgerät derart als zweite Basis funkstation herangezogen, dass die zweite Basis funkstation für die Kommunikation mit weiteren Endgeräten mindestens ein weiteres Authenti fi zierungsverfahren nutzt , welches verschieden ist von den Authenti f zierungsverf ahren, welche Kommunikationsverbindungen von erster Basis funkstation und zweiter Basis funkstation miteinander und Kommunikationsverbindungen von erster Basis funkstation und weiteren Endgeräten miteinander nutzen .
Besonders zweckmäßig wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung das bei 5G und/oder 6G etablierte Slicing herangezogen, um Kommunikationsverbindungen zwischen erster Basis funkstation und der zweiten Basis funkstation einerseits und der zweiten Basis funkstation und weiteren Endgeräten andererseits zu trennen . Mittels der vorgenannten Weiterbildungen der Erfindung kann eine gegenseitige Beeinflussung der Kommunikation zwischen der ersten Basis funkstation und der zweiten Basis funkstation einerseits und der zweiten Basis funkstation und weiteren Endgeräten andererseits minimiert werden .
Besonders zweckmäßig wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Endgerät , welches einerseits als zweite Basis funkstation herangezogen wird, nach wie vor als Endgerät genutzt . In dieser Weiterbildung der Erfindung übernimmt das Endgerät also nicht allein die Funktion der zweiten Basis funkstation, sondern fungiert nach wie vor als Endgerät mit von der Funktion der zweiten Basis funkstation verschiedenen Funktionen .
Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Endgerät derart als zweite Basis funkstation herangezogen, dass die zweite Basis funkstation Kernfunktionalitäten der ersten Basis funkstation, insbesondere die SMO-Funktion/en und/oder die CORE-Funktion/en, nutzt .
Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Konfiguration des Endgeräts mittels , insbesondere von, der ersten Basis funkstation festgelegt , während dieses Endgerät als zweite Basis funkstation herangezogen wird .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zweckmäßig die Kommunikationsverbindung von erster Basis funkstation und zweiter Basis funkstation für solche Endgeräte , welche sich mit der zweiten Basis funkstation verbinden, transparent gehalten .
Das erfindungsgemäße Orchestrationsmodul ist ausgebildet zur Teilnahme an einem erfindungsgemäßen Verfahren wie vorhergehend beschrieben . Das erfindungsgemäße Orchestrationsmodul ist zweckmäßig ausgebildet , zu ermitteln, in welchem Zeitfenster die Basisinfrastruktur in Funkreichweite des j eweiligen Endgeräts ist , wobei das Orchestrationsmodul die Bewegung des Basisinfrastruktur entlang der Bahn und/oder die Positionierung des j eweiligen Endgeräts an der Bahn und/oder ein Kommunikationsbedarf des j eweiligen Endgeräts berücksichtigt . Auf diese Weise können sowohl die voraussichtliche Bewegung der Basisinfrastruktur entlang der Bahn als auch der Kommunikationsbedarf der j eweiligen Endgeräte vorab aufeinander abgestimmt werden und der dazu erforderliche Abstimmungsaufwand, etwa in Gestalt einer abstimmenden Kommunikation, von Endgeräten mit der ersten Basis funkstation, vorausgeplant werden .
Die erfindungsgemäße Basis funkstation ist ausgebildet zur Teilnahme als erste Basis funkstation an einem erfindungsgemäßen Verfahren wie vorhergehend beschrieben . Die erfindungsgemäße Basisstation ist ausgebildet , eine Kommunikationsverbindung zu einem im Wesentlichen stationären Endgerät auf zubauen und das Endgerät als zusätzliche zweite Basis funkstation heranzuziehen und einzurichten .
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Basis funkstation ausgebildet , mittels der Kommunikationsverbindung Kommunikationsverbindungen der zweiten Basis funkstation mit der Cloud zu vermitteln .
Das erfindungsgemäße Endgerät ist zweckmäßig zur Teilnahme an einem erfindungsgemäßen Verfahren wie vorhergehend beschrieben ausgebildet . Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Kommunikationsverbindung mit einer ersten Basisstation eines drahtlosen industriellen Edge-Cloud-Systems eingerichtet und ausgebildet , eine Funktion als zusätzliche zweite Basis funkstation zu übernehmen und weitere Kommunikationsverbindungen dieser Funktion über die Kommunikationsverbindung mit der ersten Basisstation des drahtlosen industriellen Edge-Cloud-Systems zu vermitteln .
Vorzugsweise umfasst bei dem erfindungsgemäßen Endgerät die Kommunikationsverbindung der Funktion eine Kommunikationsverbindung in eine Cloud des drahtlosen industriellen Edge-Cloud-Systems . Bevorzugt ist oder umfasst das erfindungsgemäße Endgerät ein Fertigungsgerät und/oder ein Wartungsgerät und/oder ein Logistikgerät .
Zweckmäßig ist das erfindungsgemäße Endgerät derart eingerichtet , dass es beim Übernehmen der Funktion als zweite Basis funkstation von weiteren Endgeräten keine abweichenden oder zusätzlichen Zugangscredentials und/oder Authentisierungsinf ormationen oder Anmeldeinformationen abfragt und/oder fordert als die erste Basis funkstation abfragt und/oder fordert . Für weitere Endgeräte unterscheidet sich die Kommunikation mit der zweiten Basis funkstation also nicht von der Kommunikation mit der ersten Basis funkstation des industriellen Edge-Cloud-Systems .
Alternativ oder zusätzlich und ebenfalls besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Endgerät derart eingerichtet , dass es zur Kommunikation mit weiteren Endgeräten einen oder mehrere andere Kommunikationskanäle nutzt als zur Kommunikation mit der ersten Basis funkstation . In dieser Weiterbildung müssen sich weitere Endgeräte zur Kommunikation mit der zweiten Basis funkstation nicht den Kommunikationskanal , den die zweite Basis funkstation zur Kommunikation mit der ersten Basis funkstation nutzt , teilen, sondern können einen eigenen Kommunikationskanal ungeteilt und insoweit unbeschränkt nutzen .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiels näher erläutert .
Die einzige Zeichnungs figur 1 zeigt schematisch in einer Prinzipski z ze ein Aus führungsbeispiel eines drahtlosen industriellen Edge-Cloud-Systems mit einer Basisinfrastruktur mit mindestens einer ersten Basis funkstation, bei welchem die Basisinfrastruktur entlang einer Bahn bewegt wird, zur Aus führung eines erfindungsgemäßen Verfahrens , wobei das Edge- Cloud-System ein erfindungsgemäßes Orchestrationsmodul und eine erfindungsgemäße Basis funkstation sowie ein erfindungsgemäßes Endgerät umfasst .
Im in Fig . 1 gezeigten Aus führungsbeispiel wird ein drahtloses industrielles Edge-Cloud-System betrieben . Dieses industrielle Edge-Cloud-System ist im dargestellten Aus führungsbeispiel ein Fertigungssystem . In weiteren, nicht eigens dargestellten Aus führungsbeispielen kann das industrielle Edge-Cloud-System auch ein Wartungssystem oder ein Logistiksystem sein .
Grundsätzlich kann in weiteren nicht eigens dargestellten Aus führungsbeispielen die Kommunikationstechnologie auch eine 6G-Technologie oder eine sonstige mobile Kommunikationstechnologie sein .
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im dargestellten Aus führungsbeispiel eine mobile Infrastruktur in Gestalt einer mobilen Standard-5G-Systeminf rastruktur LEGS sowie eine neue Systemkomponente in Gestalt eines Infrastrukturendgeräts IUE herangezogen . Zudem wird eine weitere neue Systemkomponente in Gestalt eines Orchestrationsmoduls herangezogen .
Das dargestellte industrielle Edge-Cloud-System umfasst eine mobile Standard-5G-Systeminf rastruktur LEGS und genügt dem 3GPP- Standard . Die Standard-5G-Systeminf rastruktur LEGS lässt sich auch als Basis-5G-System bezeichnen und unterstützt definierte Ressourcenzuordnungen inklusive Garantien für eine Quality-of- Service , etwa für Slices in 5G-Systemen, und ist für die Kommunikation mit Endgeräten AUE und nachfolgend erläuterten Infrastrukturendgeräten IUE konfiguriert .
Die Standard-5G-Systeminf rastruktur LEGS ist im dargestellten Aus führungsbeispiel Teil einer Bordausstattung eines Fahrzeugs , welches eine vorausgeplante Route befährt . Im dargestellten Aus führungsbeispiel ist das Fahrzeug ein Schienenfahrzeug in Gestalt eines Zuges . In weiteren, nicht eigens dargestellten Aus führungsbeispielen kann das Fahrzeug auch ein sonstiges Landfahrzeug oder ein Luftfahrzeug, beispielsweise ein Flugzeug oder ein unbemanntes Luftfahrzeug, beispielsweise eine Drohne , oder ein Seefahrzeug, beispielsweise ein Schi f f , sein .
Das industrielle Edge-Cloud-System ist so konfiguriert , dass Kommunikationsverbindungen zu Infrastrukturkomponenten der Standard-5G-Systeminf rastruktur LEGS , beispielsweise mittels sogenannten „Slicings" , mit einer Anzahl definierter Qualitätskriterien möglich sind . Solche Infrastrukturkomponenten umfassen in an sich bekannter Weise Service-Management- /Orchestration-Einrichtungen SMO, grundlegende Basiseinrichtungen CORE sowie zentralisierte Einheiten, sogenannte „centrali zed units" , und verteilte Einheiten, sogenannte „decentrali zed units" . Diese Infrastrukturkomponenten können auch als Backbone-Komponenten bezeichnet werden . Die Infrastrukturkomponenten stellen die internen Funkzugangsnetzkomponenten der Standard-5G-Systeminf rastruktur LEGS dar .
Ferner umfasst die Standard-5G-Systeminf rastruktur LEGS Basis funkstationen RU, die direkt mit der Standard-5G- Systeminf rastruktur LEGS kommunikationsverbunden sind und welche einerseits den Infrastrukturkomponenten Kommunikationsverbindungen untereinander sowie zu nicht zur Standard-5G-Systeminf rastruktur LEGS gehörenden Endgeräten AEU und in die Cloud CLOUD ermöglichen . Die Basis funkstationen RU sind dabei mit der übrigen Standard-5G-Systeminf rastruktur bewegungsgekoppelt und sind vorliegend starr an das sich bewegende Fahrzeug fixiert .
Andererseits ermöglichen diese Basis funkstationen RU auch Endgeräten AUE in einer Funkreichweite des Fahrzeugs , welche nicht zu den Infrastrukturkomponenten der Standard-5G- Systeminf rastruktur LEGS zählen, Kommunikationsverbindungen untereinander und mittels der Standard-5G-Systeminf rastruktur LEGS in die Cloud CLOUD . Diese Basis funkstationen RU können unterschiedliche Frequenzen für die Kommunikation mit Endgeräten AUE und nachfolgend beschriebenen Infrastrukturendgeräten IUE verwenden .
Teil des dargestellten industriellen Edge-Cloud-Systems sind allerdings nicht allein die Endgeräte AUE und die Standard-SG- Systeminfrastruktur LEGS . Es tritt eine spezielle Gruppe von Endgeräten hinzu, welche als Infrastrukturendgeräte IUE bezeichnet werden .
Diese Infrastrukturendgeräte IUE sind dazu ausgebildet und eingerichtet , Kommunikationsverbindungen zur Standard-SG- Systeminfrastruktur LEGS derart einzurichten, dass die Infrastrukturendgeräte IUE Backbone-Kommunikationsverbindungen zu weiteren Endgeräten AUE zur Verfügung stellen .
Die Infrastrukturendgeräte IUE kommuni zieren mit der Standard- SG-Systeminfrastruktur LEGS , also dem lokalen SG- Kommunikationssystem, über eine definierte Ressourcenzuweisung, beispielsweise mittels 5G-Slices , um die Infrastrukturendgeräte IUE mit der lokalen Standard-5G-Systeminf rastruktur LEGS zu verbinden .
Die Infrastrukturendgeräte IUE selbst verfügen ebenfalls über Infrastrukturkomponenten wie verteilte Einheiten rDU des Infrastrukturgeräts IUE . Zudem umfassen die Infrastrukturendgeräte IUE zusätzlich j eweils mindestens ein eigene Remote- Funkmodul rRU . Die verteilten Einheiten rDU der Infrastrukturendgeräte IUE verwalten und betreiben die Remote- Funkmodule rRU der Infrastrukturendgeräte IUE .
Die Infrastrukturendgeräte IUE verbinden sich selbst mittels ihrer eigenen Remote- Funkmodule rRU mit den Kernkomponenten der Standard-5G-Systeminf rastruktur LEGS und richten hiermit Backbone-Kommunikationsverbindungen für Benutzerverkehr, Signalisierung und Verwaltung für weitere Endgeräte AUE ein . Basierend auf dieser Backbone-Kommunikation zur Standard-SG- Systeminfrastruktur LEGS bieten die Infrastrukturendgeräte IUE mittels ihrer eigenen Remote- Funkmodule rRU zusätzlich Kommunikationsverbindungen zu weiteren Endgeräten AUE an, die normalerweise nicht im Abdeckungsbereich der mit der Standard- SG-Systeminfrastruktur LEGS verbundenen Basis funkstationen RU liegen .
Die weiteren Endgeräte AUE stellen herkömmliche "normale" Endgeräte dar, beispielsweise ein industrielles Handgerät oder einen industriellen 5G-Router . Es wird für die Kommunikation zwischen Benutzeranwendungsendpunkten auf anderen UEs oder in einem Backend-System verwendet . Diese weiteren Endgeräte AUE umfassen beispielsweise Sensoren, Sensorsysteme , Aktoren oder industrielle 5G-Router . Solche weiteren Endgeräte AUE hosten in der Regel Anwendungen wie die nachfolgend erläuterten Infrastrukturanwendungen INAP und generieren oder sammeln Daten, die an das Backend-System übertragen werden sollen und können auch Aktor- und Befehlsdaten, die vom Backend-System empfangen werden, zur Aus führung beispielsweise an Aktoren weiterleiten .
Die Remote- Funkmodule rRU der Infrastrukturendgeräte IUE bieten Funkzugri f f auf weitere Endgeräte AUE ohne versehentliche Störung ihrer eigenen Kommunikationsverbindung zur Standard-SG- Systeminfrastruktur LEGS .
Somit ist eine Reichweitenerweiterung der lokalen Kommunikation durch ef fi ziente Wiederverwendung der vorhandenen ( gleichen) Kommunikationstechnologie möglich - ohne die Notwendigkeit einer nahtlosen Integration verschiedener Technologien .
Im dargestellten Aus führungsbeispiel umfasst die Standard-SG- Systeminfrastruktur LEGS zudem Softwarekomponenten, die Infrastrukturanwendungen INAP bilden, sowie ein Orchestrationsmodul ORMO . Das Orchestrationsmodul ORMO plant die Kommunikationsverbindungen der Basis funkstationen des Standard- SG-Systeminfrastruktur LEGS mit den Infrastrukturendgeräten IUE . Dazu zieht das Orchestrationsmodul ORMO eine Routenplanung sowie Navigationsaufgaben und eine Position des Fahrzeugs heran . Das Orchestrationsmodul ORMO umfasst zudem eine Datenbank zu den verfügbaren Infrastrukturendgeräten und zu ihren aktuellen Aufenthaltsorten . Zudem sind im Orchestrationsmodul ORMO Anforderungen der Infrastrukturendgeräte IUE zu ihrem Einsatz als Mobil funkstationen gespeichert . Das Orchestrationsmodul ORMO hat zudem Zugri f f auf die Aufgaben der Infrastrukturanwendungen INAP und ihre Anforderungen an die Kommunikations fähigkeiten der Infrastrukturendgeräte IUE . Anhand der vorgenannten Informationen können Kommunikationstopologien vorgeplant und ein Konnektivitäts zeitplan erstellt werden . Sobald entfernte Infrastrukturendgeräte IUE dem Fahrzeug nahe genug kommen, um eine Kommunikation herzustellen, also sobald die Infrastrukturendgeräte IUE in Funkreichweite FRW der Standard- SG-Systeminfrastruktur LEGS sind, wird eine Konfiguration der Infrastrukturendgeräte IUE für das Einrichten der Infrastrukturendgeräte IUE als relativ zur Bahn des Fahrzeugs stationäre Basis funkstationen vorgenommen und der für den Betrieb als stationäre Basis funkstationen erforderliche Informationsaustausch wird durchgeführt . Zusätzliche Aufgaben des Orchestrationsmoduls sind Eine Konfigurationsaktualisierung der Infrastrukturendgeräte IUE sowie der Betrieb der Verwaltung von Anwendungsmandantennetzwerken sowie eine Stilllegung von Infrastrukturendgeräten IUE über Managementschnittstellen der Infrastrukturendgeräte . Zusätzlich werden Infrastrukturendgeräte dann, wenn sie nach dem Konnektivitäts zeitplan absehbar in ein Gebiet AFRW außerhalb der Funkreichweite der Standard-SG- Systeminfrastruktur LEGS geraten werden, von der Standard-SG- Systeminfrastruktur LEGS wieder als normales Endgerät AUE umkonfiguriert und nicht weiter als Basis funkstation berücksichtigt . Infrastrukturanwendungen INAPS sind Anwendungen zur Erledigung von Aufgaben des j eweiligen Use Case . Infrastrukturanwendungen INAPS verarbeiten im gezeigten Aus führungsbeispiel Daten, die mittels Endgeräten AUE , die keine Infrastrukturendgeräte IUE sind, gesammelt werden, und senden Befehle über Anwendungs-UEs an den Aktor . Infrastrukturanwendungen verwenden in der Regel ein Anwendungsmandantennetzwerk .
Die Infrastruktureinheiten IUE weisen zudem lokale Datenspeicher sowie Datenverarbeitungs funktionen LSS auf , die genutzt werden können, solange solange keine Kommunikationsverbindung zur Cloud besteht .
Die Standard-5G-Systeminf rastruktur LECS ist mittels eines nichtterrestrischen, im gezeigten Aus führungsbeispiel mittels eines satellitengestützten, Funkzugangs mit der Cloud verbunden .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen industriellen Edge- Cloud-Systems mit einer Basisinfrastruktur (LEGS) mit mindestens einer ersten Basisfunkstation (RU) , bei welchem die Basisinfrastruktur (LEGS) entlang einer Bahn bewegt wird und eine Kommunikationsverbindung zu mindestens einem entlang der Bahn befindlichen und relativ zur Bahn stationären Endgerät (IUE) aufgebaut wird und das mindestens eine Endgerät (IUE) als zusätzliche zweite Basisfunkstation (rRU) herangezogen wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welchem die zweite Basisfunkstation derart eingerichtet wird, dass sie von Endgeräten zur Nutzung der zweiten Basisfunkstation keine abweichenden oder zusätzlichen Zugangscredentials und/oder Authentisierungsinf ormationen oder Anmeldeinformationen abfragt und/oder fordert als die erste Basisfunkstation abfragt und/oder fordert .
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem mehrere Endgeräte (IUE) entlang der Bahn befindlich und relativ zur Bahn stationär angeordnet sind und mit den mehreren Endgeräten (IUE) bei der Bewegung der Basisinfrastruktur (LEGS) dann eine Kommunikationsverbindung auf gebaut und das jeweilige Endgerät (IUE) als zweite Basisfunkstation (rRU) herangezogen wird, wenn die Basisinfrastruktur in Funkreichweite (FRW) des jeweiligen Endgeräts (IUE) ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eines oder mehrere der Endgeräte (IUE) als zweite Basisfunkstation (rRU) ausscheiden, wenn die Basisinfrastruktur (LEGS) nicht (AFRW) weiter in Funkreichweite (FRW) des jeweiligen Endgeräts ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem mittels der Basisinfrastruktur (LEGS) ermittelt wird, in welchem Zeitfenster die Basisinfrastruktur (LEGS) in Funkreichweite (FRW) des jeweiligen Endgeräts (IUE) ist, wobei vorzugsweise die Bewegung des Basisinfrastruktur (LEGS) entlang der Bahn und/oder die Positionierung des jeweiligen Endgeräts (IUE) an der Bahn und/oder ein Kommunikationsbedarf des jeweiligen Endgeräts (IUE) berücksichtigt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Endgerät (IUE) als solche zweite Basisfunkstation
(rRU) herangezogen wird, welche zur Kommunikation mittels zwei oder mehr Kommunikationsprotokollen eingerichtet ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die mindestens eine erste Basisfunkstation (RU) zur Kommunikation nach einem Mobilfunkstandard und/oder 5G-Standard und/oder 6G-Standard, insbesondere nach dem 3GPP-Standard, ausgebildet ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die zusätzliche zweite Basisfunkstation (rRU) zur Vermittlung von Kommunikationsverbindungen von zwei oder mehr Endgeräten (AUE) miteinander ausgebildet ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die zusätzliche zweite Basisfunkstation (rRU) zur Vermittlung von Kommunikationsverbindungen mindestens eines Endgeräts (AUE) mit einer Cloud (CLOUD) des Edge-Cloud-Systems ausgebildet ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das drahtlose industrielle Edge-Cloud-System ein Fertigungssystem und/oder ein Wartungssystem und/oder ein Logistiksystem ist.
11. Orchestrationsmodul, ausgebildet zur Teilnahme an einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ausgebildet ist, zu ermitteln, in welchem Zeitfenster die Basisinfrastruktur (LEGS) in Funkreichweite des jeweiligen Endgeräts (TUE) ist, wobei das Orchestrationsmodul (ORMO) die Bewegung des Basisinfrastruktur (LEOS) entlang der Bahn und/oder die Positionierung des jeweiligen Endgeräts (IUE) an der Bahn und/oder ein Kommunikationsbedarf des jeweiligen Endgeräts (IUE) berücksichtigt .
12. Basisfunkstation, ausgebildet zur Teilnahme als erste Basisstation (RU) an einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ausgebildet ist, eine Kommunikationsverbindung zu einem Endgerät (IUE) aufzubauen und das Endgerät (IUE) als zusätzliche zweite Basisfunkstation (rRU) heranzuziehen und einzurichten.
13. Basisfunkstation nach dem vorhergehenden Anspruch, welches ausgebildet ist, mittels der Kommunikationsverbindung Kommunikationsverbindungen der zweiten Basisfunkstation (rRU) mit der Cloud (CLOUD) zu vermitteln.
14. Endgerät, ausgebildet zur Teilnahme an einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches zur Kommunikationsverbindung mit einer ersten Basisstation (RU) eines drahtlosen industriellen Edge-Cloud-Systems eingerichtet ist und welches ausgebildet ist, eine Funktion als zusätzliche zweite Basisfunkstation (rRU) zu übernehmen und weitere Kommunikationsverbindungen dieser Funktion über die Kommunikationsverbindung mit der ersten Basisstation (RU) des drahtlosen industriellen Edge-Cloud-Systems zu vermitteln.
15. Endgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welchem die Kommunikationsverbindung der Funktion eine Kommunikationsverbindung in eine Cloud (CLOUD) des drahtlosen industriellen Edge-Cloud-Systems umfasst.
16. Endgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ein Fertigungsgerät und/oder ein Wartungsgerät und/oder ein Logistikgerät ist oder umfasst.
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