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Das 5G-Medizincampusnetz am UKD ist individuell konzipiert, um für die medizinischen 5G-Anwendungsfälle die nötigen Voraussetzungen zu schaffen. So werden je nach Anwendung ein eigenes privates mobiles Netz und das öffentliche mobile Netz vom Verbundpartner Vodafone genutzt. Dazu gibt es über das Hybridnetz die Möglichkeit der Datenpriorisierung. Hier werden Kapazitäten gesichert um bspw. Datenvorrang in den Anwendungsfällen der intelligenten 5G-Vernetzung mit innovativer Telemedizin zu gewähren.
Der hybride Ansatz über ein privates und öffentliches Netzwerk für den 5G-Medizincampus richtet sich nach der Umsetzbarkeit der medizinischen Anwendungsfälle im Rahmen des Projektes. So ist es beispielsweise für die 5G-Anwendungsfelder, wie das Schlaganfallnetzwerk oder die Herztransplantation möglich mit verschiedenen Experten an unterschiedlichen Orten interdisziplinär zusammenzuarbeiten. Vodafone stellt als Verbundpartner die dafür erforderlichen Frequenzen bereit und analysiert mit weiteren Verbundpartnern wie der FH Dortmund und Brainlab sowie dem UKD die Anforderungen an Mobile Edge Computing/ Multi-Access Edge Computing und setzt dieses um.
Multi-Access Edge Computing (MEC) bringt die Rechenleistung aus einem cloudbasierten IT-System so nah wie möglich zum Endgerät, an dem die Leistung benötigt wird. Dazu wird am Rand des Netzwerks ein MEC-Server installiert (s. Modellgrafik von Vodafone). Der lokale MEC-Server stellt Cloud-Speicherplatz, Rechenleistung und Anwendungen zur Verfügung. Daten können infolgedessen effizienter analysiert, verarbeitet und gespeichert werden. So werden Latenzzeiten verringert und Anwendungen wie z.B. AR-Brillen und haptische Feedbacksysteme kommunizieren nahezu in Echtzeit. Gleichzeitig werden durch diesen Prozess Netzwerk-Lasten verringert und angeforderte Daten schneller verfügbar gemacht. Geräte werden so leichter und es werden komplexe Berechnungen ermöglicht, die durch das Endgerät alleine nicht durchgeführt werden können. Mit Multi-Access Edge Computing werden viele Echtzeit-Anwendungen mit hohen Bandbreiten erst möglich: beispielsweise Mixed Reality Umgebungen sowie Bilderkennung & -verarbeitung im Bereich des 5G-Medizincampus am UKD. Darüber hinaus findet die MEC-Technologie ihren Einsatz beim autonomen Fahren, in der Robotik und in der Industry 4.0.
Modellgrafik: Copyrigt © Verbundpartner Vodafone
Die 5G-Versorgung wird über eine kombinierte Ausleuchtung mittels 5G-Radiodots im Indoor- und über Funkmasten im Outdoor-Bereich des UKD-Geländes bereitgestellt.
Im Projekt GIGA FOR HEALTH ist ein Ausbau der Inhouse-Versorgung von 5G im Uniklinikum Düsseldorf durch den Verbundpartner Vodafone vorgesehen. Dieser soll mit 5G Radio Dots der Firma Ericsson stattfinden. Ein Untersuchungspunkt in diesem Projekt betrifft die elektromagnetische Verträglichkeit von Medizingeräten gegenüber Mobilfunkstrahlung, da durch die Inhouse-Versorgung von 5G eine neue potentielle Störquelle in ein Klinikumfeld eingebracht wird. Neben der Berücksichtigung der elektromagnetischen Verträglichkeit des Menschen muss hier ebenfalls die Störfestigkeit von Medizingeräten gegenüber 5G Inhouse-Anlagen berücksichtigt werden, damit keine Funktionsstörungen dieser auftreten können. Für den Menschen ist durch die Verordnung über elektromagnetische Felder in Form der 26. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchV) die maximale elektrische Feldstärke, die an allen öffentlich zugänglichen Bereichen nicht überschritten werden darf, auch für 5G bei 3,5 GHz reguliert. Dies wird bereits bei der Funknetzplanung mit betrachtet. Für Medizingeräte sind durch eine DIN-Norm elektromagnetische Störgrößen zum Schutz vor Funksystemen oder drahtlosen Kommunikationsgeräten in der näheren Umgebung festgelegt. Da sich die jeweilige DIN-Norm-Generation allerdings an den jeweils momentan verwendeten Mobilfunkgenerationen orientieren, sind z.B. ältere medizinische Geräte nur gegen von älteren Mobilfunkgenerationen verwendeten Frequenzen geprüft. Selbst in der aktuellen Version sind allerdings keine Störfestigkeitspegel für das 3,5 GHz-Band und 5G definiert. Aus dem Grund wird in diesem Projekt die tatsächliche Störfestigkeit von relevanten medizinischen Geräten gegenüber 5G durch Provokationstests durch das Institut für Hochfrequenztechnik erhoben. Ein weiterer wichtiger Schritt ist die messtechnische Untersuchung der tatsächlich auftretenden Mobilfunkfelder nach Abschluss des Ausbaus der 5G Inhouse-Anlagen.
