Eingehender Blick in die drahtlose Vernetzung, um die Zukunft des Mobilfunks zu verbessern
Von mobilen Geräten bis hin zu e-Health, drahtlose Netzwerke der fünften Generation (5G) werden sich positiv auf eine breite Palette von Anwendungen auswirken. Ein derart breiter Anwendungsbereich schafft jedoch neue Herausforderungen für die Interoperabilität heterogener Netzwerkarchitekturen. Er erfordert auch neue Ansätze zur Bekämpfung von Interferenzen, um Datenraten zu erreichen, die bei 1 Gbit / sek und 100 Mbits pro Sekunde in Umgebungen mit niedriger bzw. hoher Mobilität liegen. Das EU-finanzierte Projekt ENIGMA (Engineering network and interference geometry for the analysis and design of next generation wireless networks) wollte solche Probleme angehen. Insgesamt haben die Projektpartner eine Netzwerk- und Interferenzgeometrie entwickelt, um grundlegende Leistungsbegrenzungen und Messwerte zu erhalten. Sie schlugen neue optimale oder nahezu optimale Kontrollalgorithmen vor, um Störungen für 5G oder über 5G hinaus gehende heterogene drahtlose und komplexe Netzwerke zu reduzieren. Die Forscher entwickelten eine auf stochastischer Geometrie basierende Grundlage für drahtlose Netzwerke. Sie erreichten dies, indem sie realistischere Netzwerk- und drahtlose physikalische Schichtmodelle mit geometrischer Netzwerkanalyse synthetisierten, um das kollektive Netzwerkverhalten zu bestimmen. Das ENIGMA-Team errechnete wichtige Leistungsgrenzen und Metriken, wie sukzessive Interferenzauslöschungswahrscheinlichkeit, Ausfallwahrscheinlichkeit, flächenspektrale Effizienz und Transportkapazität von drahtlosen Netzwerken. Darüber hinaus wurden Techniken, Algorithmen und Protokolle vorgestellt, um die negativen Auswirkungen von Interferenzen zu bewältigen und Bitraten zu maximieren, die Einschränkungen unterliegen, einschließlich Spitzenleistungs-, Fairness- und Feedback-Einschränkungen. ENIGMA trug dazu bei, verborgene unterliegende Dynamiken und Betriebsprinzipien für drahtlose heterogene und komplexe Netzwerke der nächsten Generation aufzudecken. Diese Schlüsselbeiträge umfassen drei Hauptbereiche: Geometrisches Design und Analyse von heterogenen Netzwerken der nächsten Generation; Protokoll- und Algorithmusentwürfe für drahtlose heterogene Netzwerke der nächsten Generation und die Analyse verteilter Prozesse, die auf komplexen Netzwerken laufen. Insgesamt haben 26 wissenschaftliche Publikationen dazu beigetragen, das Verständnis der drahtlosen Vernetzung zu verbessern. ENIGMA legte den Grundstein für die Analyse und Gestaltung von heterogenen und komplexen Kommunikationsnetzen der nächsten Generation. Dies hat wichtige Auswirkungen auf die Gesellschaft, die Industrie und den Dienstleistungssektor, die zunehmend auf drahtlose Mobiltechnologien für Energieeffizienz, Umweltschutz und Gesundheitsüberwachung blicken.
Schlüsselbegriffe
ENIGMA, Interferenzgeometrie, drahtlose Netzwerke der nächsten Generation, komplexe Netzwerke, heterogene Netzwerke
