Nr. 156 / 1. Juni 2016 SC

Das Wachstum des Mobilfunkmarkts basierte bis jetzt vor allem auf der Beschleunigung der Datenübertragung und der davon ausgelösten Verbreitung privater Smartphones. Die fünfte Mobilfunkgeneration, „5G“ abgekürzt, wird dagegen nach Meinung vieler Experten in erster Linie die Arbeitsabläufe in Unternehmen revolutionieren. Als besonders vielversprechend gelten neue Anwendungen für Bereiche wie Produktion, Medizintechnik und Energiegewinnung.

Um den Weg dorthin zu ebnen, arbeiten Forscher der Universität Bremen unter Leitung von Professor Armin Dekorsy im Rahmen des EU-Projekts „Fantastic 5G“ daran, die „Massive Machine Communication“ – also die umfassende Kommunikation von Maschinen oder einzelnen Komponenten eines Systems untereinander – deutlich schneller und gleichzeitig energiesparender zu gestalten. Diese effiziente Vernetzung von Anlagen oder einzelnen Bauteilen kann helfen, Prozessautomatisierungen flexibler und effizienter zu gestalten. Das Schlagwort dazu lautet „Industrie 4.0“.

Gleichzeitige Datenübermittlung aus vielfältigen Quellen

Ein großer Nachteil bisheriger Kommunikationssysteme besteht darin, dass die einzelnen Komponenten sich vor dem Senden zunächst mit einem sogenannten „Handshake-Protokoll“ anmelden müssen. Dies ist noch kein Problem, solange – vereinfacht dargestellt – wenige Geräte im System verbunden sind und sie jeweils große Datenmengen übertragen. In diesem Fall ist der Anteil des Handshake-Protokolls am Datenaufkommen gering. Beispiele dafür sind Video-Downloads oder eine geringe Zahl von Smartphones an einer Basisstation. Anders verhält es sich, wenn sehr viele Geräte miteinander kommunizieren, dabei aber jeweils nur geringe Mengen an Daten übertragen wollen. Bei einer derartigen „massiven“ Kommunikation, beispielsweise von Sensoren, dauert ein Handshake-Protokoll deutlich länger und benötigt mehr Datenaustausch als die anschließende Übertragung der tatsächlichen Daten. So kann es bei einer hohen Zahl an beteiligten Geräten zu Verzögerungen oder Ungenauigkeiten kommen, die für eine Nutzung im Sinne der Industrie 4.0 zu groß sind.

Professor Dekorsy und sein Team arbeiten daher unter anderem daran, das Handshake-Protokoll durch neue Signalverarbeitungsverfahren zu ersetzen, damit eine Vielzahl von Sensoren ohne Vorlauf ihre Daten gleichzeitig übermitteln können („Direct Random Access“). „Die jeweilige Basisstation muss damit umgehen können“, erklärt Dekorsy. „Allerdings brauchen wir dafür ganz neue Zugangstechnologien.“ Die Arbeitsgruppe Dekorsy hat dafür beispielsweise das Verfahren Compressive Sensing Multi-User Detection (CS-MUD) entwickelt.

EU will Europa einen Vorsprung verschaffen

Das Projekt „Fantastic 5G“ wird von der Europäischen Union mit insgesamt acht Millionen Euro gefördert. Ziel der EU ist es, europäischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen die Führung bei der Entwicklung und Einführung von 5G-Technologien zu sichern, weil sie sich dadurch umfassende wirtschaftliche Chancen verspricht. Als besonders wichtige Anwendungsfelder nennt die EU-Kommission vor allem die Automobilindustrie, das Gesundheitswesen, die Energiewirtschaft, die Medien- und Unterhaltungsindustrie sowie die „Fabrik der Zukunft“, also den gesamten Bereich Produktion.

Insgesamt sind 16 Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft am Projekt „Fantastic 5G“ beteiligt. Die Universität Bremen ist als einzige deutsche Universität in „Fantastic 5G“ aktiv. Das Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik der Universität Bremen sei für diese Aufgabe ausgewählt worden, da es bereits über das oben genannte vielversprechende Konzept CS-MUD verfüge, so Dekorsy. Darüber hinaus hat Dr. Carsten Bockelmann – Forschungsgruppenleiter der AG Dekorsy – bei „Fantastic 5G“ die spezielle Rolle als Service Integrator übernommen. Er kümmert sich gezielt darum, dass die erarbeiteten Lösungen der Partner miteinander harmonieren, denn es ist ein Ziel von „Fantastic 5G“, die erfolgreiche Überführung der Ergebnisse in die Praxis zu gewährleisten. Am Ende des Projekts sollen technische Lösungsansätze vorliegen, die von den beteiligten Unternehmen in die 5G-Standardisierung getragen werden – dies sind die großen Telekommunikations- und Technologieunternehmen Nokia, Huawei, Intel, Samsung, Orange und Telekom Italia. Mit der Einführung der fünften Mobilfunkgeneration wird ungefähr im Jahr 2020 gerechnet.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik
Prof.Dr.-Ing. Armin Dekorsy
Tel. 0421 218-62400
E-Mail: dekorsyprotect me ?!ant.uni-bremenprotect me ?!.de

Frank Bittner
Tel. 0421 218-62375
E-Mail: bittnerprotect me ?!tziprotect me ?!.de