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Deploying High Capacity Dense Small Cell Heterogeneous Networks

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Mathematische Instrumente und Softwaremodelle helfen bei der Optimierung heterogener Netze

Eine wesentliche Herausforderung, die durch 5G-Netze adressiert werden soll, ist die Gewährleistung einer weitaus höheren Kapazität und Ressourceneffizienz in Kombination mit geringeren Kosten für die Netzbereitstellung. Eine EU-Initiative hat sich der Herausforderung durch die Erforschung einer aussichtsreichen Technologie gestellt.

Digitale Wirtschaft

5G und über 5G hinausgehende Mobilnetze gehen auf das exponentielle Wachstum der Datenmengen auf Mobiltelefonen und anderen Geräten zurück. Für die kosteneffiziente Bereitstellung der 5G-Technologie sind neue Netzwerkarchitekturen und Lösungen erforderlich.

Neues Know-how für die Planung und Verwaltung von Mobilnetzen

Eine aussichtsreiche Lösung sind heterogene Netze (HetNets), die Funkbasisstationen verschiedener Art wie zum Beispiel Makrozellen und Kleinzellen integrieren. Die Kleinzellen bieten eine großartige Kosteneffizienz bei der Übertragung von Datenabfragen von den Makrozellen und bei der Abdeckung von Datenverkehrszugangspunkten. Doch um „das Potenzial von HetNets zu realisieren, ist Forschung und Entwicklung erforderlich, damit die Bereitstellung optimiert und verwaltet werden kann“, sagt Di Yuan, Koordinatorin des EU-finanzierten Projekts DECADE. Diese Forschung wurde im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Programms gefördert. Die Projektpartner brachten die Theorie und Praxis in Bezug auf die HetNet-Planung und -Optimierung voran. Es wurden neue mathematische Modelle entwickelt, um die voraussichtliche Netzleistung und Optimierungsalgorithmen für verschiedene Aspekte von HetNets zu ermitteln. Dies erfolgte durch die Charakterisierung des Potenzials von HetNets im Vergleich zu konventionellen Lösungen. „In technischer Hinsicht ist das wichtigste Ergebnis, dass die HetNet-Optimierung klare Auswirkungen auf die Leistung hat, und die fortschrittliche Gestaltung von Optimierungsalgorithmen ist für praktische Instrumente bei der 5G-Bereitstellung erforderlich“, bemerkt Yuan.

Planungs- und Optimierungssoftware für die HetNets-Bereitstellung

Das DECADE-Team wirkte an der Entwicklung von Ranplan Professional, einem 5G-fähigen kommerziellen Softwareinstrument für die Netzplanung mit. „Wir haben die Wissenschaft näher an Endanwender aus der realen Welt im Bereich der Mobilkommunikation gebracht“, erklärt Yuan. Es handelt sich um das weltweit erste HetNet-Planungsinstrument, das 5G New Radio unterstützt – den globalen Standard für eine einheitlichere, leistungsfähigere kabellose 5G-Luftschnittstelle. Das auf die Verwendung durch ein Ökosystem von Telekommunikationsgesellschaften ausgelegte Ranplan Professional ermöglicht Kunden die präzise und effiziente Planung, Gestaltung und Optimierung von Mobilnetzen der nächsten Generation in Innen- und Außenbereichen. Es ist zudem das einzige 5G-Netzplanungsinstrument für Innenumgebungen sowie kombinierte Innen-Außen-Umgebungen in Städten. „Die gestaltete Netzleistung kann vor der realen Bereitstellung überprüft werden, was erhebliche Zeit bei der Planung eines neuen Netzes spart“, erklärt Yuan. „Der traditionelle Weg der Netzplanung erfordert weitere Optimierungen, und viele Parameter müssen nochmals getestet werden, nachdem das Netz bereitgestellt wurde.“ Ranplan Professional ermöglicht Benutzern jedoch die einfache Modifikation des gestalteten Mobilnetzes, – Antennenort oder Antennenparameter – um die Leistungsanforderungen zu erfüllen. „Wir gehen davon aus, dass Ranplan Professional zunehmend Interesse von Zielmärkten erhalten wird, insbesondere von Netzbetreibern und anderen Organisationen, die eine automatisierte Netzplanung für 5G und darüber hinaus benötigen“, sagt Yuan. Die Teammitglieder implementierten Ranplan Professional und eines seiner Optimierungsinstrumente für die intelligente Netzgestaltung im Stadtzentrum von Paris. Die Netzoptimierung in dieser dichten urbanen Umgebung wurde mit weniger manueller Arbeit durchgeführt. „Durch viele hochwertige Publikationen und ein praktisches Softwareinstrument für den industriellen 5G-Sektor hat DECADE zu neuem Wissen über die Optimierung von HetNets beigetragen“, lautet das Fazit von Yuan. „Wir haben den Stand der Technik in der Gestaltung und Bereitstellung innovativer Netzlösungen vorangebracht.“

Schlüsselbegriffe

DECADE, 5G, HetNets, Optimierung, Ranplan Professional, Mobilnetz, heterogene Netze, 5G-Netz

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