A Magyar Telekom, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) és az Ericsson Magyarország kutatás-fejlesztési együttműködésbe kezdett az ötödik generációs mobiltechnológia, azaz az 5G terén. A Magyar Telekom által a BME oktatási, kutatási céljaira biztosított frekvenciákon az Ericsson 5G teszthálózatot épített fel és üzemeltet a BME „I” épületében. A felek az 5G rendszerek felhasználási lehetőségeit kutatják a mezőgazdaságban és az okos gyártás területén.
Az együttműködés keretében a Magyar Telekom saját frekvenciakészletéből díjmentesen, haszonbérlet formájában átenged a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem javára 20MHz-et a 3600MHz-es sávból, és 10MHz-et a 2600MHz-es sávból kutatás-fejlesztési és oktatási célokra. A Magyar Telekom által kölcsönbe átengedett frekvenciákon az Ericsson Magyarország 5G teszthálózatot működtet a BME „I” épületében. A teszthálózat NSA (non-standalone, vagyis 4G hálózatra épülő) és a közeljövőben SA (standalone) üzemmódban is képes működni – ez utóbbi lehetővé teszi az 5G technológia minden képességének kiaknázását. A helyi 5G teszthálózat korlátozott hozzáférésű, azt kizárólag a BME kijelölt oktatói és hallgatói, valamint a két cég érintett munkatársai használhatják. A teszthálózaton kifejlesztett alkalmazásokat, megoldásokat a felek közösen mutatják be.
5G és az okos mezőgazdaság
A mezőgazdasági felhasználási esetek sajátja az alacsony sávszélességigényű szenzoradatok, a valós idejű vezérlésiforgalom és a nagy felbontású videófolyamok együttes előfordulása. Ez a forgalmi mix egy változatos minőségbiztosítási (Quality of Service – QoS) és nagy kiterjedésű területek feletti lefedettségigényt jelent. A végső cél növelni a mezőgazdasági tevékenységek automatizálását és ezzel együtt a hatékonyságát, és kezelni azok kockázatait. Szcenárióink olyan fejlett technológiát igénylő tevékenységeket tartalmaznak, mint a kooperatív drónrajok együttműködése, vagy a prediktív analitikára alkalmazott mesterséges intelligencia. Az okos mezőgazdaság kültéri tevékenységeire jellemző a gyakran változó környezet, ezért a szolgáltatásoknak alkalmazkodni kell ehhez a dinamikus környezethez. A nagyszámú IoT szenzorral megvalósított pontos és folyamatos talaj- és terménymonitorozás folyamatosan bemeneti adatot generál. Mesterséges intelligencia támogatja az erre az adatfolyamra támaszkodó automatizált döntési folyamatokat, és ezt virtualizált hálózati szolgáltatásként teszi elérhetővé. A termőföldeken dolgozó eszközök időkritikus vezérlését biztosító forgalom együtt létezik a nagyfelbontású videófolyamokkal, ezért 5G hálózati szeletelést (slicing) kell alkalmazni a nagyon eltérő jellemzőkkel rendelkező folyamok kiszolgálására.
Felhőből vezérelt drón: A drón a repülés közben kamerájával videót közvetít az informatikai felhőbe. A kameraképet a szerver elemzi, és ez alapján egyrészt lokalizálja a drónt, másrészt felismeri a képen látható objektumokat. Az objektumok felismerése kis késleltetéssel és nagy pontossággal a felhőben történik mesterséges intelligencia és nagyméretű modellek alkalmazásával. A drón irányítása szintén a felhőből történik, a képen felismert jelölők alapján térkép készül, amit aztán a drón a lokalizáció és végső soron a repülése során használ. A videó kapcsolat miatt a drón igényli a kis késleltetésű és nagy sávszélességű hálózati elérést, ugyanakkor mivel a számítások a felhőben történnek, így a drónra nem szükséges nagy teljesítményű, de kis méretű számítógépeket szerelni. A demó során a drón beltérben repül, és először a jelölők segítségével feltérképezi a környezetét. Ezek után a drón egy a szerver oldalról irányított útvonalat repül be, és a repülés során felismeri a környezetben található objektumokat. A repülés automatikus, a felhasználó egy böngészőfelületen követheti azt nyomon. A felhasználónak minimális beavatkozási lehetősége van, mint például az indítás és a vészleállítás.
Intelligens madárhang azonosító rendszer: Okos mezőgazdasági (kültéri) use case demonstrálja az 5G rendszerek által támogatott hatékony felhő-natív szolgáltatások előnyeit. A bemutatott rendszer kültérre telepített mikrofonok segítségével figyeli a környezetét, és minden zajt lokálisan osztályoz. Erre a célra másodperc hosszúságú hangmintákat különít el, amelyeket mesterséges intelligencia segítségével kategóriákba sorol. Amennyiben madárcsiripelésként osztályozza a hangmintát, továbbítja azt a felhő alapú 5G rendszerbe, ahol egy bonyolultabb, neurális háló alapú mesterséges intelligencia felismeri, ha a hangminta a seregélyektől származott. Pozitív találat esetén a rendszer aktiválja a riasztást, ami a bemutatón egy kültéri hangszóróból lejátszott ragadózó madár hangja lesz. A mesterséges intelligencia alapú megoldásoknak nagy számításigényük van, ezért a megoldásunkban különös figyelmet szenteltünk a felhő nyújtotta előnyök kihasználására. A megoldásunk architektúrája követi a mikroszolgáltatások elvét, amit az 5G rendszerekbe virtuális hálózati szolgáltatásaiként lehet integrálni.
5G-támogatott okos gyártás
Az Ipar 4.0 komplex folyamatai az 5G alacsony késleltetésű kapcsolataira támaszkodnak. Az 5G-támogatott okos gyártásban minimalizálni kell az emberi beavatkozást, agilis és rugalmas módon kell vezérelni a robotokat. A bonyolult gyártási folyamatokat kooperáló robotok valósítják meg, számukra lényeges a pontos helymeghatározás és alacsony késleltetésű kommunikáció. Kiemelt fontosságú a robotokkal kapcsolatos veszélyes események minimalizálása, az emberek védelme és az anyagi kár elkerülése. Szenzoradatokat integrálunk a folyamatok értékelésébe és vezérlésébe, mely adatok mesterséges intelligenciával támogatott értékelése növeli a biztonságot és a hatékonyságot. Az 5G rendszerekben a vezérlési és analitikai feladatok támogatására vezették be a hálózatok peremére telepített számítási módszert (edge computing), ahol a feladatvégrehajtás helye egy felhasználóhoz közeli informatikai egység.
Együttműködő robotok a felhőben: A demó egy hálózatból vezérelt, kamerával felszerelt ipari robotkart mutat be, amely intelligens módon képes együttműködni a felhasználóval. A felhasználó egy feladatot hajthat végre úgy, hogy a robotkar ehhez segítséget nyújt, kiegészítve és elvégezve a munkafolyamat egyes részfeladatait. A robot vezérlése a hálózatból történik, kihasználva az 5G felhő architektúra elemeit, demonstrálva a felhő-alapú, valós idejű robotvezérlés lehetőségét.
Ipari automatizálás 5G és felhő támogatásával: A gyárakban használt automatizált ipari eszközök többsége előre beprogramozott cselekvéssorozatot hajt végre. A robotoknak nincs ismeretük a körülöttük lévő világ aktuális állapotáról. Az Ipar 4.0 koncepcióban a gyártási folyamatnak sokkal rugalmasabbnak kell lennie a manapság használt rendszerekhez képest. Ehhez flexibilis, tehát gyorsan átkonfigurálható és könnyen vezérelhető eszközök és gyártósorok kellenek. A robot eszközöknek képesnek kell lenniük egyre nagyobb fokú automatizált működésre – a külső eseményekre gyorsan és megfelelően kell reagálniuk. Ezek megoldásában az 5G rendszer és a felhőbe helyezett intelligencia megvalósítása nagyban segít, lehetővé téve a robotok összedolgozását akár nagyon alacsony késleltetést igénylő feladatok során is.
Önvezető – autonóm ipari – járművek (AGV, Automated Guided Vehicle) alkalmazása esetén ez különösen fontos, hiszen azokat nem lehet kábel segítségével összekapcsolni, útvonalukat rugalmasan kell alakítani tudni. Az 5G hálózattal és a felhő alapú vezérléssel központosított logikát tudunk létrehozni, amely képes az AGV-k útvonalát optimalizálni az egyes eszközök által észlelt információ összekapcsolásával. Ezen kívül a járművek felépítése is sokkal egyszerűbb lesz, hiszen az eszközökön nem kell számítást végezni, ami hosszabb távon olcsóbbá is teszi azokat.
