AI4Mobile

KI-gestützte Mobilfunksysteme für Mobilität in Industrie und Verkehr

Über das Projekt AI4Mobile

Kennzahlen

Das Projekt AI4Mobile ist ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördertes Forschungsprojekt zum Themenbereich
Künstliche Intelligenz in Kommunikationsnetzen im Rahmen der Hightech-Strategie der Bundesregierung.

Gesamtkosten

7.1
Mio. €

Fördermittel

5.1
Mio. €

Förderquote

71 %

Monate

36
03/2020 - 02/2023

Projektpartner

9
Industrie & Forschung

Motivation

Leistungsfähige und flexible Mobilfunknetze sind eine Schlüsseltechnologie für zahlreiche Industriezweige. Viele Anwendungen, sei es im Bereich automatisierter Fahrzeuge oder mobiler Robotik, weisen eine hohe Dynamik und Mobilität auf, und erfordern gleichzeitig eine extrem zuverlässige und latenzarme Kommunikation. Eine wichtige Herausforderung besteht deswegen in der Gewährleistung der von der jeweiligen Anwendung benötigten Dienstgüte. Die drahtlose Übertragung von Information unterliegt naturgemäß Störeinflüssen, wodurch eine erfolgreiche Echtzeitübermittlung in klassischen, reaktiven Mobilfunksystemen nicht garantiert werden kann. Eine vorausschauende Netzorchestrierung sowie die Prädiktion relevanter Dienstgüteparameter sind daher besonders für sicherheitskritische Funktionen unerlässlich. Trotz der immensen Komplexität des Gesamtnetzes bieten hier Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) einen vielversprechenden Lösungsansatz, da sie eine Effiziente Ausnutzung großer Datensätze erlauben.

Zielsetzung und Vorgehen

Im Rahmen des Projekts sollen KI-Methoden entwickelt werden, welche unter Nutzung von Daten aus dem gesamten Mobilfunknetz eine robuste Dienstgüteprädiktion bei hoher Mobilität ermöglichen. In Kombination mit weiteren Anwendungs-, Umgebungs- und Netzdaten sollen die prädizierten Dienstgüteinformationen genutzt werden, um KI-Mechanismen zur Echtzeit-Netzoptimierung, insbesondere zum Ressourcenmanagement zu entwickeln. Um bestehende Erkenntnisse im Mobilfunkbereich zu nutzen, soll unter anderem die Möglichkeit untersucht werden, KI-Ansätze um bereichsspezifische Kontextinformation zu ergänzen, sowie Expertenwissen in den Entwurf von Lernverfahren einzubinden. Hierdurch wird ein hybrider Ansatz aus klassischer Algorithmenentwicklung und künstlicher Intelligenz ermöglicht, dessen Eignung zur Steigerung der Resilienz des Mobilfunknetzes im Rahmen des Projekts untersucht werden soll.

Innovationen und Perspektiven

Kernelement der AI4Mobile-Lösung ist die Bereitstellung einer Ende-zu-Ende Prädiktion kritischer Dienstgüteparameter (z. B. Datenrate, Latenz), sowie einer darauf basierenden proaktiven Ressourcenoptimierung und Vernetzung in allen Teilen der Mobilfunkinfrastruktur. Darüber hinaus soll durch das frühzeitige Erkennen kritischer Zustände die Leistungsfähigkeit der Systeme bei Eintritt undefinierter Zustände und Störungen aufrechterhalten werden, und somit deren Resilienz erheblich gesteigert werden.

Künstliche Intelligenz in heterogenen Netzen

Kernelement der AI4Mobile-Lösung ist die Bereitstellung einer Ende-zu-Ende Prädiktion kritischer Quality-of-Service Parameter wie beispielsweise Datenrate und Latenz, sowie einer darauf basierenden proaktiven Ressourcenoptimierung und Vernetzung in allen Teilen der Mobilfunkinfrastruktur.

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Information über Ihr Widerspruchsrecht nach Art. 21 DSGVO

Sie haben das Recht, aus Gründen, die sich aus Ihrer besonderen Situation ergeben, jederzeit gegen die Verarbeitung Sie betreffender personenbezogener Daten, die aufgrund von Artikel 6 Absatz 1 Buchstabe e DSGVO (Datenverarbeitung im öffentlichen Interesse) und Artikel 6 Absatz 1 Buchstabe f DSGVO (Datenverarbeitung auf der Grundlage einer Interessenabwägung) erfolgt, Widerspruch einzulegen; dies gilt auch für ein auf diese Bestimmung gestütztes Profiling von Artikel 4 Nr. 4 DSGVO.

Legen Sie Widerspruch ein, werden wir Ihre personenbezogenen Daten nicht mehr verarbeiten, es sei denn, wir können zwingende schutzwürdige Gründe für die Verarbeitung nachweisen, die Ihre Interessen, Rechte und Freiheiten überwiegen, oder die Verarbeitung dient der Geltendmachung, Ausübung oder Verteidigung von Rechtsansprüchen.

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Möchten Sie von Ihrem Widerspruchsrecht Gebrauch machen, genügt eine E-Mail an datenschutzkoordination@zv.fraunhofer.de.

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Wir bedienen uns im Übrigen geeigneter technischer und organisatorischer Sicherheitsmaßnahmen, um Ihre Daten gegen zufällige oder vorsätzliche Manipulationen, teilweisen oder vollständigen Verlust, Zerstörung oder gegen den unbefugten Zugriff Dritter zu schützen. Unsere Sicherheitsmaßnahmen werden entsprechend der technologischen Entwicklung fortlaufend verbessert.

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BMW Group

Die BMW Group ist mit ihren Marken BMW, MINI, Rolls-Royce und BMW Motorrad der weltweit führende Premium-Hersteller von Automobilen und Motorrädern und Anbieter von Premium-Finanz- und Mobilitätsdienstleistungen. In das Projekt bringt sich die BMW Group mit seiner langjährigen Erfahrung in den Bereichen Gesamtfahrzeugtechnologie, Alternative Antriebs- und Energiemanagementkonzepte, Aktive Sicherheit und Fahrerassistenzsysteme sowie Informations- und Kommunikationstechnologien im Fahrzeug ein. Der starke Fokus auf dem vernetzten Fahren wird durch mehrjährige Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der zellularen Mobilfunksysteme für den Automotive-Bereich untermauert. Dabei kann die BMW Group auf um-fangreiche Projektergebnisse aus nationalen Projekten (CONVERGE, 5G NetMobil, Providentia u. a.) und EU Projekten (preVENT, COMeSafety, METIS u. a.) zurückgreifen.

Robert Bosch GmBH

Die BOSCH-Gruppe ist ein international führendes Technologie- und Dienstleistungsunternehmen mit dem Ziel die Lebensqualität der Menschen durch innovative, nutzbringende sowie begeisternde Lösungen zu verbessern. Der Zentralbereich Corporate Research and Advanced Engineering bündelt die unternehmensweiten Forschungsaktivitäten von BOSCH und bringt viel Erfahrung aus Vorgängerprojekten wie 5G NetMobil und TACNET 4.0 im Bereich Kommunikation in das Projekt mit ein. In der KI-Forschung ist BOSCH in Bezug auf vielfältige Anwendungen auf dem Weg zur Weltspitze. BOSCH beteiligt sich als Anwender an den Anforderungen der Anwendungsfälle, an den technischen Lösungen sowie der Demonstration.

Enway

Enway entwickelt Technologie für automatisierte und autonome Spezialfahrzeuge wie Kehrmaschinen oder Abfallsammelfahrzeuge. Mehrere mit Enway Technologie ausgerüstete Fahrzeuge reinigen bereits private Gelände wie z. B. den EUREF Campus in Berlin. Auch erste Testeinsätze der Technologie in Innenstädten Deutschlands wurden bereits erfolgreich durchgeführt. Enway konzentriert sich als Technologieanbieter auf die Bereiche Software und Maschinelles Lernen. Zusammen mit etablierten Fahrzeug- und Maschinenherstellern arbeitet das Unternehmen an neuen hoch automatisierten Lösungen für die Reinigungs-, Recycling- und Abfallwirtschaft.

Ericsson

Ericsson ist ein weltweit führender Lieferant für Telekommunikationsinfrastruktur und Dienstleistungen für Mobilfunknetzbetreiber. Ebenso ist Ericsson eines der führenden Unternehmen in der Standardisierung von Mobilfunktechnologien. Im Ericsson ICT Development Center Eurolab in Herzogenrath bei Aachen besteht eine Forschungsabteilung zu Funkzugangstechnologien mit umfangreichen Erfahrungen zu den Mobilfunkstandards 4G und 5G sowie deren Nutzung zur Umsetzung von Anwendungen im Kontext von Industrie 4.0 und im Automobilbereich. Die Arbeitsgruppe hat mehrere relevante Verbundprojekte geleitet (KOI, 5Gang) oder zu ihnen beigetragen (5G NetMobil, ConVeX, 5GCroCo, 5GSMART).

Götting KG

Die 1965 gegründete Götting KG mit Sitz in Lehrte bei Hannover entwickelt und produziert Funk- und Sensortechnik für gewerbliche Anwendungen. Die Vielfalt an Sensoren zur Lokalisierung und Navigation (Spurführung) von Fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) und zur Fahrerassistenz ist einzigartig. Wir nehmen in vielen Produktbereichen eine marktführende Stellung ein und wollen diese Position auch zukünftig halten. Gleichzeitig sind wir bestrebt, neue Produkte für neue Märkte in unser Portfolio aufzunehmen. Von den aktuell 86 Mitarbeitern sind 30 Ingenieure überwiegend in der Entwicklung tätig.

Gerade sicherheitskritische Funktionen im Fahrzeugumfeld können von einer netzseitigen Unterstützung profitieren, da zwischen den Teilnehmern Entscheidungen koordiniert werden können und eine wesentlich größere Datengrundlage für die Entscheidungsfindung bereitsteht. Dabei müssen die getroffenen Entscheidungen und andere Daten zuverlässig und rechtzeitig dem Fahrzeug bereitgestellt werden. Auch im Bereich Industrie 4.0, mit einem zunehmenden Einsatz mobiler Produktionsroboter und anderer FTF sind diese Fähigkeiten entscheidend für eine dynamische Anpassung von Produktionsprozessen. Während Mobilität und Kommunikationsprozesse im Automotive-Bereich von vielen Faktoren abhängig sind, unterliegt die Kommunikation im industriellen Umfeld stärkerer Regelmäßigkeit und Determiniertheit, wodurch zugrundeliegende Prozesse gelernt und in Prädiktionsmechanismen integriert werden können.

Fraunhofer Heinrich Hertz Institut

Das Fraunhofer‐Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich‐Hertz‐Institut arbeitet seit rund 20 Jahren an der Entwicklung moderner Mobilfunksysteme in enger Zusammenarbeit mit Wissenschaft und Wirtschaft, wobei umfangreiche Beiträge und Publikationen zur Theorie und Praxis des Ressourcen‐, Netz‐ und Mobilitätsmanagements in drahtlosen Kommunikationsnetzen entstanden sind. Darüber hinaus ist das HHI in der Standardisierung unter anderem über die ITU Fokusgruppe “Machine Learning for Future Networks including 5G“ aktiv. Projektbezogene Kompetenzen umfassen folgende Themengebiete: maschinelles Lernen, Kernel Methoden, Compressed Sensing, netzunterstützte D2D‐ und Multicast‐Kommunikation, Koexistenz und Interferenzmanagement, Netzkodierung und kognitives Netzmanagement, Software-Defined Networking (SDN), Virtualisierung von Netzen.

RFmondial

RFmondial bietet seit mehr als 10 Jahren professionelle Produkte und Dienstleistungen im Bereich digitaler Funktechnologien. Dies beinhaltet Sende-, Empfangs- und Monitoringequipment sowie verwandte Dienstleistungen wie z. B. die datenbankbasierte Steuerung und Auswertung von Feldmessungen. Mit 12 hochqualifizierten Mitarbeitern wird ein großes Spektrum unterschiedlicher Technologien abgedeckt. RFmondial übernimmt im Projekt die Entwicklung einer verlässlichen Infrastruktur für die Messdaten sowie die Erfassung und Vorverarbeitung von Trainingsdaten.

Technische Universität Dresden

Die Technische Universität Dresden ist eine von elf Exzellenzuniversitäten Deutschlands. Durch ausgezeichnete Forschungsstärke und Erfolge im Wissens- und Technologietransfer wurde sie von führenden Unternehmen mit 16 Stiftungsprofessuren geehrt. Mit dem 5G Lab Germany ist eine Plattform der Ingenieurswissenschaften der TU gegründet worden, in der Wissenschaftler von 23 Professuren in interdisziplinären Teams zusammenarbeiten, um holistisch den Herausforderungen der fünften Generation des Mobilfunks zu begegnen.

 

Der Deutsche Telekom Lehrstuhl für Kommunikationsnetze, geführt von Prof. Frank Fitzek, stellt Kompetenzen im Kernnetz, Mobile Edge Cloud (MEC) Computing, SDN, Network Function Virtualization (NFV), Smart Grids, Mesh Networks, Network Slicing und Netzkodierung für reduzierte Ende-zu-Ende-Latenz, verteilte Speicherung und verbesserte Sicherheit und Resilienz zur Verfügung. Die Expertise wird bei der Entwicklung von 5G für viele strategische Branchen wie z. B. Robotik (Fast Robotics), Energie (National 5G Energy Hub), Automotive (5G NetMobil, AutoDrive) und Taktiles Internet (CeTI, TacNet) effektiv angewendet.

 

Der Vodafone Lehrstuhls für Mobile Nachrichtensysteme fördert die Weiterentwicklung zukünftiger Mobilfunktechnologien durch Spitzenforschung. Eine intensive Grundlagenforschung sowie eine enge Zusammenarbeit mit der Industrie sind der Schlüssel zum Erfolg der Projekte. Der derzeitige Schwerpunkt des Lehrstuhls liegt auf der Erforschung der Funkebene der Mobilfunksysteme, mit besonderem Schwerpunkt auf Problemen mit drahtlosen Funknetzen, drahtlosen Modems, Hochfrequenzstörungen und Implementierungsarchitekturen integrierter Schaltungen. Von besonderem Interesse sind Probleme und Lösungen, die einen effizienten Einsatz der Funkressourcen zur Sicherstellung der Servicequalität zukunftsrelevanter Anwendungen (taktiles Internet, vernetztes automatisiertes Fahren, vernetzte Regelungssysteme) ermöglichen.

Technische Universität Kaiserslautern

TU Kaiserslautern: Die Forschungsgruppe von Prof. Schotten (Lehrstuhl für Funkkommunikation und Navigation) ist Mitglied des Landesforschungszentrums „Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie“ (ZNT). Im Bereich mobiler sowie zuverlässiger Vernetzungslösungen hat die TUK bereits zu einer Vielzahl von Projekten auf europäischer Ebene (z. B. METIS I+II, NORMA) und nationaler Ebene (z. B. HiFlecs, 5G NetMobil, ConVeX) beigetragen. Zur Evaluierung komplexer Automotive Szenarien werden dabei u. a. simulationsbasierte Methodiken eingesetzt, welche vom Partner auch in diesem Projekt eingebracht werden. Durch die Assoziierung mit dem „Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz“ (DFKI) kann der Partner auch auf Erfahrungen aus früheren Projekten zum Thema AI-basierte Netzoptimierung (inkl. Sicherheits‐ und Zuverlässigkeitsaspekte sowie Self‐Healing Konzepte) zurückgreifen und diese einfließen lassen (z. B. EU Projekt Selfnet). Dies betrifft auch insbesondere das Design des AI Frameworks im Projekt.

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