Umweltfreundlichere Mobilfunkdienste
Die drahtlose Kommunikation ist aus dem Leben der meisten Menschen nicht mehr wegzudenken, sodass Millionen von Mobilfunknetzen und Internetverbindungen europaweit entstehen. Behörden sind daher ständig interessiert, die Verteilung drahtloser Kommunikationsressourcen zu verbessern, um sie effizienter und kostengünstiger zu machen. Eine vielversprechende Technologie ist hier die Spieltheorie, die auf dem Prinzip der Selbstverstärkung beruht (Self-Enforcing) und mit verteilten Algorithmen arbeitet, um die Abdeckung zu verbessern und Infrastrukturkosten zu senken. Das EU-finanzierte Projekt GRAND-CRU (Game-theoretic resource allocation for wireless networks based on distributed and cooperative relaying units) sollte mittels Spieltheorie die drahtlose Kommunikation und Leistungsfähigkeit dieser Netze verbessern, zugleich aber auch auf Energieeffizienz setzen, um die Ressourcenverteilung für relaisbasierte Multi-Carrier-Netze zu optimieren. Um dies zu erreichen, brachte GRAND-CRU zwei leistungsstarke und fachkompetente Forschungseinrichtungen zusammen: Das Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione der Universität Pisa in Italien und das Department of Electrical Engineering der Universität Princeton in den Vereinigten Staaten. Bei der Entwicklung drahtloser Systeme der nächsten Generation für ultraschnelle flächendeckende Mobilfunknetze konzentrierte sich das Konsortium auf verteilte Algorithmen mit geringer Komplexität für mehrzellige Umgebungen, um 4G- und noch größere Mobilfunknetze zu verbessern. Neben Energieeffizienz des neuen Systems (z. B. geringerer Energieverbrauch) lag der Schwerpunkt auch auf skalierbaren und verteilten Algorithmen mit geringer Komplexität. Signalverarbeitungstechniken ermöglichen praktikable Lösungen, die optimal für realistische Umgebungen sind und industriell eingesetzt werden können. Insgesamt zeigten die Computermodelle des Teams, dass Netzwerke 18-mal schneller werden und der Energieverbrauch verglichen mit herkömmlichen Systeme um mehr als 25% sinkt. Durch bessere Energieeffizienz bei drahtlosen Netzen der nächsten Generation kann die 5G-Kommunikation durch relaisgestützte Kommunikation und Integration vorhandener makrozellulärer Netze mit kleinen Zellen vorbereitet werden. U.a. soll die Anzahl der Bits maximiert werden, die am Zielort pro verbrauchter Energieeinheit geliefert werden. Außerdem können über Nutzerterminals nun Ressourcen im ganzen Netzwerk mittels fraktionaler Programmierung zugewiesen werden. Aus dem Projekt gingen patentierbare Algorithmen und Techniken in Form von Software für Netzwerkknoten mobiler drahtloser Systeme hervor, sodass 4G- und die kommenden 5G-Technologien umweltfreundlicher und zuverlässiger werden.
Schlüsselbegriffe
Drahtlose Kommunikation, Mobilfunk, Spieltheorie, verteilte Algorithmen, GRAND-CRU
