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Die Grundlagen für das optimierte 5G der Zukunft legen

Schon in naher Zukunft soll sich mit 5G die Entwicklung anderer Technologien komplett verändern. Eine Forschungsgruppe hat nun demonstriert, wie diese Technologie am besten in die bereits vorhandene Infrastruktur integriert werden kann, um ihr Potenzial in vollem Umfang auszunutzen.

Digitale Wirtschaft

5G-Netzwerken kommt eine Hauptrolle dabei zu, wichtige Technologien in Gesellschaften, Einrichtungen und Länder einzubringen sowie die Art und Weise zu verändern, wie Dienstleistungen bereitgestellt werden. Daraus folgt die Notwendigkeit, traditionelle geschlossene, statische und unelastische Netzinfrastrukturen in offene, skalierbare und elastische Ökosysteme umzuwandeln, die für eine Vielzahl von Beteiligten und Aktiven zugänglich sind. Das EU-finanzierte Projekt 5G-PICTURE verfolgte das Ziel, eine offene 5G-Transportinfrastruktur zu entwerfen und zu entwickeln, die eine Vielzahl unterschiedlicher Systeme auf nahtlose Weise integriert und somit Leistungsfähigkeit, Energieeffizienz, Flexibilität und Dichte verbessert. Das Projekt folgte den generischen Umsetzungsgrundsätzen für 5G, die eine Vielzahl von vertikalen Betriebs- und Endnutzungsdiensten bieten. Realisiert wurden diese durch eine programmierbare Lösung auf Datentransportebene, in die drahtlose, optische und Netzwerkpakettechnologien integriert sind.

5G mit Paradigmenwechsel

„5G-PICTURE hat einen Paradigmenwechsel vom Konzept des traditionellen verteilten Funkzugangsnetzes und des etwas neueren zentralisierten Funkzugangsnetzes zum Ansatz der Funkzugangsnetzwerk-Disaggregation vorgeschlagen“, berichtet die technische Leiterin Anna Tzanakaki. „Mit diesem Paradigmenwechsel wird die Migration vom traditionellen geschlossenen, sich auf die Netzwerkeinheiten konzentrierenden Netzwerkmodell zu einer offenen Referenzplattform möglich, die eine Vielzahl von Netzwerkfunktionen instanziiert.“ Das 5G-PICTURE-Team führte in Bristol im Vereinigten Königreich eine erfolgreiche Demonstration im Bereich intelligente Stadt durch. Präsentiert wurde dort ein System aus hochgradig konfigurierbaren drahtgebundenen/drahtlosen Schnittstellen, die in einer einheitlichen Transportlösung für den Bereich intelligente Stadt am Millennium Square in Bristol vereint sind. Das Team untersuchte zwei Anwendungsfälle für die Endnutzung, die durch 5G-Technologien unterstützt wurden. In ihnen wurde die synchrone Kommunikation in Form von Avataren in einem Hologramm für die virtuelle Realität und einem Videosystem demonstriert, das Gesichter in mehreren von Kameras gelieferten Videos erkennen kann und Anwendungsfälle im Bereich der öffentlichen Sicherheit im Blick hat. Im Fußballstadion Ashton Gate in Bristol rüstete das Team die vorhandene Netzwerkinfrastruktur nach. Das Forschungsteam modernisierte das Netzwerk zu einer 5G-Infrastruktur und implementierte in der komplexen Produktionsnetzwerkumgebung ein proprietäres 5G-Betriebssystem. „Dieser Anwendungsfall umfasste alle 5G-Themen eines programmierbaren Netzwerks, die differenzierte Behandlung von Anwendungen unter Einsatz von Prozessorelementen und die Ausfallsicherheit von Diensten mithilfe von Prozessorbausteinen, vergleichbar mit einem mehrfach-konnektiven Verbindungsszenario für WLAN“, erläutert Tzanakaki. Das Projekt 5G-PICTURE demonstrierte zudem ein mandantenfähiges 5G-Netzwerkmodell für das zukünftige mobile Bahnkommunikationssystem (Future Railway Mobile Communication System) für den Echtbetrieb des Eisenbahnnetzes von Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya in Barcelona. Im Rahmen dieser Demonstration entwickelte und integrierte das Team mehrere Technologien, zum Beispiel Millimeterwellen, passive optische Netzwerke und einen Mobilitätsserver. Die Forschenden werteten einen Videostream von zwei auf dem vorderen und hinteren Wagendach des Zuges montierten Überwachungskameras aus, um bei mittlerem Durchsatz eine empfindliche Reaktion auf die Latenzzeit der Übertragung bei Übergaben drahtloser Verbindungen zu demonstrieren.

Wie 5G noch vielseitiger wird

Das Forschungsteam entwickelte diese neuartigen Vernetzungssysteme, um Funktionalität und Flexibilität der aktuell vorhandenen Infrastruktur zu verbessern und gleichzeitig das damit einhergehende Ablaufmanagement zu vereinfachen. 5G-PICTURE hat sein System derart gestaltet, dass es in einer Vielzahl von Konfigurationen eingesetzt werden kann, da es vom Systemmanagement keine spezifische Hardware oder Software abfordert. „5G-PICTURE hat die industrielle Entwicklung in Europa unterstützt, indem es große und kleine Industrieunternehmen einbezogen hat, die gemeinsam europäische Partnerschaften aufgebaut haben und nun die passende Grundlage bilden“, äußert sich Projektkoordinator Eckhard Grass. „Den Standardisierungsgremien vorgelegte individuelle und gemeinsame Beiträge verschaffen eine Vorstellung über die Bedeutung des Projekts in Hinsicht darauf, dass die Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen in Gang kommen wird.“

Schlüsselbegriffe

5G-PICTURE, 5G, Infrastruktur, drahtlos, intelligente Stadt, Funkzugangsnetz, Dis-Aggregated RAN, disaggregiertes Funkzugangsnetz, Funkzugangsnetzwerk-Disaggregation, lokales Funknetz, WLAN

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9 April 2019