Wirtschaftlichkeitsanalyse für ein nomadisches 5G System im Kontext NoLa: Erforschung und Durchführung eines geeigneten Analysesystems

Art der Arbeit: Masterarbeit für zwei Personen

Studiengänge: FB4, insbesondere DBM oder Wirtschaftsinformatik, E-Government oder Web and Data Science mit deutscher Sprachkompetenz

Betreuer: Prof. Dr. Maria A. Wimmer, Vera Spitzer

Externer Kooperationspartner: Andreas Schlarb, Plantivo GmbH

Viele Innovationen mobiler Robotik-basierter Automation benötigen 5G Versorgung. Gerade in kleinteilig strukturierten Gebieten mit temporären Versorgungsbedarfen treten Herausforderungen auf: Die im Forschungsprojekt „Smarter Weinberg“ entwickelte KI-basierte Robotik-Plattform für autonome Arbeiten wie Mulchen, Entlauben und Ausbringen von Pflanzenschutz- und Düngemittel im Steillagenweinbau benötigt zur Echtzeitbearbeitung zumindest 200 Mbit/s Uplink sowie niedrige Latenzen > 10 Millisekunden one-way. Öffentliche 5G Mobilfunkversorgung ist in den topografisch sehr unterschiedlichen Hanglagen der Mosel oft nicht vorhanden oder liefert nicht die erforderlichen Bandbreiten. Die im Weinbau wiederkehrenden Arbeitsschritte benötigen außerdem nur temporär eine 5G Versorgung. NoLa entwickelt daher eine ganzheitliche Vorgehensweise für die Bereitstellung einer smarten 5G Versorgung in kleinteilig strukturierten ländlichen Räumen. NoLa konzipiert eine 5G Infrastruktur, implementiert sie prototypisch und testet sie im Reallabor. Diese nomadische 5G Infrastruktur soll für Winzer im Steillagenweinbau eine bedarfsgerechte 5G Netzversorgung inkl. mobiler Edge Cloud bereitstellen.

Im Rahmen der Masterarbeit sollen Methoden und Modelle für eine Wirtschaftlichkeitsanalyse in der Literatur untersucht und systematisch analysiert werden. Weiterhin soll ein Analysemodell für 5G Varianten hergeleitet werden. Die Wirtschaftlichkeitsanalyse soll dabei zunächst die verschiedenen 5G Varianten in ländlichen Räumen durchleuchten, sodass darauf aufbauend geeignete Kostenmodellen und danach auch geeignete Betreibermodelle für Akteure im Weinbau und in der Landwirtschaft erarbeitet werden können. Insbesondere sollen Wirtschaftlichkeitsanalysen im Zuge von anwendungsorientierten Forschungsprojekten fokussiert werden.

Die Ausarbeitung soll zunächst eine systematische Literaturrecherche und Desk Research nationaler und internationaler Literatur durchführen. Weiterhin sollen aus dem Projektkontext NoLa konkrete Faktoren der Kosten- und Nutzenanalyse erhoben werden. Im zweiten Schritt soll dann passend auf die Zielsetzung im Projekt NoLa die Wirtschaftlichkeitsanalyse mit der erarbeiteten Analysemethodik in ein Wirtschaftlichkeitsanalysemodell überführt und mithilfe der in NoLa angefallenen Kostenstrukturen zu verschiedenen 5G-Varianten getestet werden. Aus den Ergebnissen sollen schließlich Handlungsempfehlungen für mögliche Betreibermodelle von 5G-Campusnetzanlagen hergeleitet werden.

Die Masterarbeit wird durch folgende Forschungsfragen geleitet:

1. Welche Methoden zur Durchführung einer Wirtschaftlichkeitsanalyse existieren in der wissenschaftlichen Literatur?
2. Welche möglichen Betreibermodelle werden in der Literatur und in der Praxis für 5G Campusnetze diskutiert?
3. Welche Methodik kann modifizierend auf den Anwendungskontext des Projekts NoLa abgeleitet werden und wie sieht ein geeignetes Modell für eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einer 5G Infrastruktur aus?
4. Welche Ergebnisse lassen sich aus der Durchführung der Wirtschaftlichkeitsanalyse ableiten und welche Handlungsempfehlungen können für mögliche Betreibermodelle von 5G-Campusnetzanlagen ausgesprochen werden.

Als Methodiken kommen in Frage:

• Grundsätzliches Forschungsparadigma: Design Science Research
• Systematische Literaturanalyse und Desk Research für den Rigor Cycle
• Qualitative Inhaltsanalyse nach Mayring
• Empirische Methoden der Anforderungserhebung aus NoLa und Smarter Weinberg und aus dem Praxisumfeld
• Modellentwicklung und Betreibermodelle nach DSR Design Cycle mit aktiver Stakeholdereinbindung / Co-Creation

Evaluation nach DSR Design Cycle mit den Stakeholdern

Ihr Nutzen:

• Tiefergehender Einblick und Kompetenzaufbau in Wirtschaftlichkeitsbewertungen neuer innovativer Technologien, insbesondere 5G
• Zusammenarbeit und Einblick in einem realen Forschungsprojekt
• Vernetzung mit Anwendungspartner