SemComIIoT

SemComIIoT zielt auf die Entwicklung von Forschungsarbeiten ab, die sich auf die semantische Kommunikation für industrielle IoT-Umgebungen konzentrieren. 6G-Anwendungen (wie z. B. Metaverse-Anwendungen) werden sich voraussichtlich auf eine große Anzahl von intelligenten mobilen Geräten stützen, die über logische Fähigkeiten verfügen. Die zugrundeliegende Infrastruktur (drahtlos, zellulär) muss massive Datenmengen in Echtzeit und gleichzeitig zuverlässig verarbeiten können. Für den speziellen Fall der IIoT bedeutet dies, dass Daten mit minimaler und maximaler Latenz (unter 1 ms) übertragen werden müssen. Bei gleichzeitiger Überwindung der sogenannten Mobilitätslücke in heterogenen Netzen, die unterschiedliche Frequenzen nutzen, soll ein niedriger Jitter und ein Nullpaketverlust erzielt werden.

Im Gegensatz zu den derzeitigen Host-orientierten Kommunikationsnetzen beruht die semantische Kommunikation (SemCom) auf Kodierungsansätzen (z. B. Netzwerkkodierung), um den Empfängern anstelle von Rohdaten eine Datenbedeutung zu vermitteln. SemCom stützt sich daher auf die Vorverarbeitung durch Künstliche Intelligenz (KI) am Rande des Netzes, gekoppelt mit der Kodierung auf den unteren Netzschichten (OSI MAC und PHY), um relevante Inhalte zu extrahieren und unwesentliche Informationen herauszufiltern.

In diesem Zusammenhang wollen die Partner den SemCom im Kontext von industriellen IoT-Umgebungen erforschen. Zu diesem Zweck umfasst dieses Projekt hauptsächlich drei Forschungsthemen: Forschung zur semantischen Informationstheorie, Entwurf eines semantischen Kommunikationssystems für industrielle IoT-Szenarien und semantische Übertragung.

Mit dem Forschungsprojekt werden die folgenden Beiträge geleistet:

• Ziel 1 (O1): Erforschung drahtloser Mechanismen für eine adäquate Integration semantischer Kommunikationsprinzipien, die die Unterstützung zeitkritischer Anwendungen mit geringer Latenz und geringem Jitter in mobilen Mehrbenutzerumgebungen gewährleisten. Ziel ist es, die Grundlagen der Shannon-Theorie zu erforschen und Netzcodierungsansätze zu untersuchen. Weiterhin soll die Frage beantwortet werden, wie diese am besten geeignet sind, um deterministische Garantien wie begrenzte Latenzzeiten (1–2 ms) zu gewährleisten und gleichzeitig die Anzahl der zu bedienenden Endpunkte zu maximieren.
• Ziel 2 (O2): Erforschung kontextbezogener, dezentraler Lernansätze zur bestmöglichen Unterstützung eines IIoT-SemCom-Konzepts. SemComIIoT soll sich auf die Untersuchung dezentraler Lernansätze in der Edge-Cloud konzentrieren, um die erforderliche Kodierung/Dekodierung von SemCom bestmöglich zu unterstützen.
• Ziel 3 (O3): Bereitstellung eines ganzheitlichen Konzepts für die Integration von semantischer Kommunikation in IIoT-Szenarien. Ziel ist es, auf der Grundlage der entwickelten Studien eine semantische Kommunikationsarchitektur vorzuschlagen. Diese soll in der Lage sein, bei Bedarf eine durchgängige Ausfallsicherheit zu erreichen und ein deterministisches Verhalten der Infrastruktur zu unterstützen, wobei ein konvergierter Netzdienst für verschiedene Verkehrsarten, einschließlich zeitkritischer Steuerung und hochauflösender Videos, berücksichtigt wird.

Das Projekt wird vom Chinesisch-Deutsches Zentrum für Wissenschaftsförderung (SGC) gefördert und wird gemeinsam von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der National Natural Sience Foundation of China (NSFC) gemeinsam getragen.
Förder-Nummer: M-0626

01.01.2023 - 31.12.2025