Große Ehre für zwei Studierende unseres Fachbereichs: Kürzlich hat der VDE Rhein-Main (Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik) einer Absolventin und einem Absolventen den diesjährigen Friedrich-Dessauer-Preis verliehen. Maria Majid, Absolventin des englischsprachigen Master-Studiengangs Information Technology, wurde für ihre Abschlussarbeit über die Analyse und Implementierung einer unabhängigen, privaten 5G-Infrastruktur anhand der Luftschnittstellen-Lösung (5G New Radio bzw. 5G NR) ausgezeichnet. René Weil, Absolvent des Master-Studiengangs Mechatronik und Robotik, erhielt den Preis für seine Abschlussarbeit zur Entwicklung einer App für das Android-Betriebssystem zur Indoor-Positionsbestimmung mithilfe von energiearmer „Bluetooth Low Energy“-Technologie.
Der VDE Rhein-Main verleiht den mit insgesamt 1.500 Euro dotierten Preis einmal pro Jahr für die besten Abschlussarbeiten an mehreren Hochschulen in Hessen in den Bereichen Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik. Damit sollen hervorragende Leistungen auf technisch-wissenschaftlichem Gebiet anerkannt, der Nachwuchs motiviert und ein Zeichen für die gesellschaftliche Bedeutung von Ingenieurinnen und Ingenieuren und deren Arbeit gesetzt werden.
Grundlage für 5G-Campusnetz
Die digitale Transformation hat Berührungspunkte zu vielen wichtigen Bereichen in Wirtschaft, Gesundheit oder Umwelt. Damit diese gelingt, ist 5G als Mobilfunkstandard unerlässlich – das ist auch die Haltung der Bundesregierung, die sich gemeinsam mit der Bundesnetzagentur und Mobilfunkunternehmen dem Ausbau des 5G-Netzes widmet. Um dieses weiterhin zu fördern, teilt sie seit 2019 5G-Lizenzen für Campusnetze an ausgewählte Antragstellende zu. Auch die Frankfurt UAS besitzt eine solche Lizenz, um ein selbstständiges „standalone“ 5G-Campusnetz zu etablieren, in dem ausschließlich 5G-Technologie zum Einsatz kommt. Den Grundstein zu dessen Umsetzung legte Majid mit ihrer Masterarbeit. Darin setzte sie sich intensiv mit der Analyse und Realisierung eines privaten 5G-Netzes auseinander, das durch den Einsatz der Luftschnittstellen-Lösung New Radio von Amarisoft eine effizientere und höhere Datenübertragung bei gleichzeitig geringeren Übertragungsverzögerungen ermöglicht.
Vielseitige Funktionsbausteine
Durch ihre sorgfältige Analyse konnte Majid bereits erfolgreich die Sprachkommunikation mit verschiedenen Endgeräten testen. Dabei legte sie besonderen Wert darauf, dass ihr 5G-Netzwerk nicht auf den vorhandenen 4G-Infrastrukturen aufbaut. Ein Schlüsselelement von Majids Implementierung sind die vielseitigen Funktionsbausteine, die auf dem Konzept der sogenannten „Softwarization“ und Virtualisierung basieren. Das bedeutet, dass sämtliche Netzwerkfunktionen, die sonst von Hardware-Komponenten ausgeführt werden, als Software definiert und im Anschluss virtualisiert werden. Die Virtualisierung dieser Netzwerkfunktionen erlaubt eine Skalierbarkeit der Funktionsbausteine untereinander und ermöglicht eine flexible Anpassung des Netzwerks an die spezifischen Anforderungen des Netzes.
Ziel ist die Schaffung eines 5G-Campusnetzes, das voraussichtlich im September 2023 in Betrieb genommen werden kann. Die zeitnahe Planung und Umsetzung des 5G-Campusnetzes wurden durch Majids umfangreiche Vorarbeit möglich. Betreut wurde die Masterarbeit von Prof. Dr. Armin Lehmann, Studiengangsleiter des englischsprachigen Masterstudiengangs Information Technology und Mitglied der Forschungsgruppe für Telekommunikationsnetze.
Positionsbestimmung in Innenräumen dank Bluetooth
René Weil erörterte in seiner Masterarbeit die Entwicklung eines kostengünstigen Systems mit minimalem Hardware-, Energie-, Einrichtungs- und Wartungsaufwand und einer auf Smartphones verwendbaren Software-Applikation (App) zur Indoor-Positionsbestimmung. Die Lösung dieser Aufgabe fand er im Einsatz sogenannter Bluetooth Low Energy (BLE) Beacons: kleine, batteriebetriebene Geräte, die in Innenräumen platziert werden, um die Indoor-Positionsbestimmung zu ermöglichen. Sie senden kontinuierlich Bluetooth-Signale über eine begrenzte Reichweite aus, die von Smartphones oder anderen Bluetooth-fähigen Geräten empfangen werden können. Um diese Beacons messtechnisch nach selbst gewählten Parametern analysieren zu können, nutzte Weil eine von ihm selbst entwickelte Hardwareplattform mit einem sogenannten Cortex-M4-Microcontroller und integriertem Bluetooth-Transceiver. Dieser Computerchip ist in der Lage, bei entsprechender Programmierung spezifische Aufgaben auszuführen und drahtlos über Bluetooth mit anderen Geräten zu kommunizieren. Zur abschließenden Veranschaulichung der Positionsbestimmungen auf Endgeräten entwickelte Weil zudem eine Testapplikation für Smartphones mit dem Android-Betriebssystem, die die Möglichkeit einer Hinterlegung eines Gebäudeplans erlaubt und die geschätzte Position mit sehr guter Genauigkeit in der Applikation visualisiert.
State-of-the-Art noch übertroffen
Mit seiner Arbeit habe Weil den State-of-the-Art in diesem technischen Gebiet übertroffen und ein Verfahren entwickelt, das die geforderten spezifischen Eigenschaften optimiere, so Prof. Dr.-Ing. Thomas Hollstein, Professor für zuverlässige eingebettete Systeme, Dependable Embedded and Cyberphysical Systems, und Prof. Dr.-Ing. Heiko Hinkelmann, Professor für Digitaltechnik, die seine Masterarbeit betreuten. Die Ergebnisse von Weils Arbeit fließen direkt in das aktuell laufende Loewe3-Projekt „inGuide“ und in die Entwicklung eines Systems zur inklusiven Indoor-Navigation und Situationsbewusstsein (Situation Awareness) in Gebäuden ein. Das Projekt wird im Zuge der Innovationsförderung Hessen aus Mitteln der LOEWE – Landes-Offensive zur Entwicklung wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz, Förderlinie 3: KMU-Verbundvorhaben gefördert.
Dessauer-Preis: Erbe eines Biophysikers
Der Namensgeber des Preises, der Biophysiker Friedrich Dessauer (1881-1963), befasste sich den größten Teil seines Lebens mit der Erforschung radioaktiver Strahlen mit besonderem Fokus auf der Anwendbarkeit in der Medizintechnik. Um finanzielle Mittel für die Fortsetzung seines Studiums zu erwerben, gründete er in Aschaffenburg, später auch in Frankfurt, ein „Elektrotechnisches Laboratorium“, das sich unter anderem der Erforschung der Röntgenstrahlen sowie dem Bau von Röntgenapparaten widmete. Dessauer bereiste das Land, nicht nur für den Verkauf seiner Apparate, sondern auch mit dem Ziel, das Wissen über deren zweckmäßige Anwendung zu verbreiten. Seine Pionierarbeit auf dem medizintechnischen Gebiet erlangte internationale Anerkennung.
Der VDE und der VDE Rhein-Main e.V.
Preise und Ehrungen sind ein wichtiger Bestandteil der Innovations- und Nachwuchsförderung des VDE, des Verbands der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V., einem der großen technisch-wissenschaftlichen Verbände Europas mit rund 30.000 Mitgliedern. Der VDE-Rhein-Main ist mit rund 2.500 Mitgliedern einer der größten VDE-Bezirksvereine. Dazu zählen Ingenieurinnen und Ingenieure, Techniker*innen und Studierende sowie Unternehmen aus der Elektro- und Informationstechnik und verwandten Branchen.