Ständig steigt die Menge an Daten, die über das 5G-Mobilfunknetz gesendet und empfangen werden. Nun arbeitet ein internationales Team mit Beteiligung der Uni Würzburg an einem weltweit standardisierten 6G-Konzept. Seit 2019 ist die fünfte Generation (5G) der Standard im Mobilfunk. Sie ermöglicht weltweite Live-Übertragungen auf Milliarden Mobilfunkgeräte gleichzeitig. Da die zu transportierende Datenmenge stetig steigt, muss der Standard sich weiterentwickeln, um höheren Leistungsanforderungen zu genügen und zuverlässig zu funktionieren. Das Zukunftsmodell dafür heißt: 6G.
Um den Weg dahin zu ebnen, beschäftigt sich ein internationales Verbundprojekt mit der Ausarbeitung eines weltweit standardisierten 6G-Netzes. Das Vorhaben geht dabei von der bestehenden 5G-Architektur aus und identifiziert die Schwächen des Netzes, um es anschließend zu verbessern.
Daran beteiligt ist ein Forschungsteam um Professor Tobias Hoßfeld und Dr. Stefan Geißler am Lehrstuhl für Kommunikationsnetze der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). Die Doktoranden Viktoria Vomhoff und Simon Raffeck arbeiten maßgeblich an dem Projekt mit. Das Würzburger Team ist zusammen mit zwei weiteren Universitäten verantwortlich für die Grundlagenforschung, also die Konzeption des neuen Netzes.
Eine neue Ära der Mobilfunknetze
„Mit 6G beginnt eine neue Phase der mobilen Kommunikation, die durch höhere Datenraten, geringere Latenzen, sowie durch Verbesserungen in Energieeffizienz und Ausfallsicherheit geprägt sein wird“, so Hoßfeld. Damit dies erreicht werden könne, müsse sich 5G grundlegend weiterentwickeln. Das Team untersucht dafür mehrere Parameter, die ausschlaggebend für optimale Netzverbindungen sind. Ein solcher Qualitätspunkt ist beispielsweise die Latenz, also die Zeitverzögerung beim Datenverkehr zwischen einem Sender und einem Empfänger.
„5G wird zukünftig nicht mehr ausreichen, um die steigende Datenmenge schnell und zuverlässig zu transportieren“, beschreibt Stefan Geißler. Eine ultra-niedrige Latenz zu gewährleisten, sei daher ein wichtiger Entwicklungsschritt. Für die Problemanalyse haben die Forschenden ihr eigenes funktionstüchtiges 5G-Netz am Lehrstuhl gebaut, bestehend aus mehreren Sendern und Empfängern, die die Interaktion zwischen Smartphones und 5G-Funkmasten simulieren.
„Es wäre sehr zeitaufwendig und unpraktisch, für unsere Tests die Daten von Mobilfunkanbietern zur Analyse anzufordern. Mit unserem eigenen 5G-Netz können wir alle Daten ohne Umwege beobachten und auswerten“, erklärt Doktorand Simon Raffeck. Um Probleme im Netz zu erkennen, benutzt das Team einen Anomalie-Erkennungs-Algorithmus. Weicht ein Datenpunkt stark vom Normalfall im Betrieb ab, wird er als Anomalie markiert. Die Forschenden können dann mit der Problembehebung starten.
Tests führten sie unter anderem bereits beim Roaming durch, also bei der Verwendung mobiler Daten über ausländische Mobilfunknetze: „Wir untersuchten, wie sich die Wege im Daten-Verkehr verkürzen lassen“, so Viktoria Vomhoff. Daraus sollen anschließend konkrete Vorschläge für eine funktionierende Architektur entstehen.
Zum Verbundprojekt
Das Verbundprojekt ORIGAMI (Optimized Resource Integration and Global Architecture for Mobile Infrastructure for 6G) wird von der Europäischen Kommission mit über 4,3 Millionen Euro gefördert. Es wird ebenfalls vom gemeinsamen Unternehmen „Intelligente Netze und Dienste“ (SNS JU) gefördert und läuft im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms „Horizont Europa“ der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nummer 101139270.
