Sneak Preview auf das 5G-Mobilfunknetz

5G Berlin gibt Einblicke in die Netzwelt von morgen

| Autor / Redakteur: Bernhard Lück / Andreas Donner

5G Berlin ist eine Initiative der Fraunhofer-Institute FOKUS und HHI für gemeinschaftliche Forschung im Bereich 5G.
5G Berlin ist eine Initiative der Fraunhofer-Institute FOKUS und HHI für gemeinschaftliche Forschung im Bereich 5G. (Bild: Fraunhofer FOKUS/HHI)

Mit ihrem Know-how tragen Fraunhofer FOKUS und Fraunhofer HHI zusammen mit Herstellern, Netzbetreibern und Forschungseinrichtungen dazu bei, die kommunikationstechnische Infrastruktur für 5G frühzeitig prototypisch zu realisieren und im Rahmen des Testbeds 5G Berlin erfahrbar zu machen.

5G, das Mobilfunknetz der fünften Generation, nimmt eine Schlüsselstellung für die Kommunikationswelt der Zukunft ein. Autonomes Fahren, Industrie 4.0, Internet der Dinge, das taktile Internet zur drahtlosen Objektsteuerung in Echtzeit – all diese visionären Zukunftsthemen erfordern einen Quantensprung an Effizienz, Leistungsumfang und Verfügbarkeit der mobilen Kommunikationsnetze. Die Telekommunikationsindustrie plant, ab 2020 erste 5G-fähige Netze einsetzen zu können.

Die Fraunhofer-Institute FOKUS (Forschungszentrum für Offene Kommunikationssysteme) und HHI (Heinrich-Hertz-Institut) werden ihre Expertise in der Entwicklung und Realisierung von Testplattformen, Funk-, Glasfaser- und Kernnetztechnologien, Future Internet und cloudbasierten Diensteplattformen sowie Software-Defined Radio und Networks in Aufbau und Betrieb von 5G Berlin einbringen.

„Bei uns kann man die 5G-Welt von morgen heute schon anfassen“, erklärt Prof. Thomas Magedanz, Leiter des Kompetenzzentrums Next Generation Networks (NGNI). „Auch wenn derzeit oft von revolutionären Umwälzungen gesprochen wird – der neue 5G-Standard kommt evolutionär.“

Neue drahtlose Schnittstellen werden im Vergleich zu heutigen 4G/ LTE Standards eine kontinuierliche Erhöhung der nutzbaren Datenrate des Funkkanals ermöglichen. Die angestrebte, bahnbrechende Steigerung um den Faktor 1.000 bis 10.000 erfordert es, Funktechnik, Netzwerktechnik und Dienste gemeinsam weiterzuentwickeln und die Frequenzregulierung weltweit anzupassen und zu harmonisieren. Softwarebasierte Ansätze für Funk- und Netztechnik machen 5G zu einer kostengünstigen flexiblen und lernfähigen Technologie.

Als konsequente Weiterführung der bisherigen Mobilkommunikation wird das 5G-Netz aus Evolution und Integration unterschiedlicher Technologien entstehen. Vier Charakteristika sind dabei entscheidend für den Erfolg:

  • Integration: Bestehende breitbandige mobile und feste Zugangsnetze sind nahtlos in das hocheffiziente 5G-Kernnetz (5G Packet Core) integrierbar – dazu zählen beispielsweise WLAN, LTE, Satellitennetze und DSL.
  • Flexibilität: Softwarebasierte Technologien wie SDR (Software-Defined Radio), SDN (Software-Defined Networking) und NFV (Network Function Virtualisization) schaffen programmierbare Signalverarbeitungs- und Netzwerkplattformen und erlauben es, Netzinfrastrukturen mit kostengünstiger Standardhardware cloudbasiert aufzubauen. Die Netze können neuen Anforderungen dynamisch angepasst werden; Vorlaufzeiten zur Einführung neuer Dienste verkürzen sich drastisch.
  • Vielseitigkeit: 5G ermöglicht vielseitige Luftschnittstellenausprägungen und Dienstplattformen, deren Kapazität und Übertragungsgeschwindigkeit je nach Bedarf anwendungsoptimiert und dynamisch angepasst werden können. Neben Sprach- und Multimedia-Anwendungen werden insbesondere Anwendungen für Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M), Internet der Dinge (IoT) und Industrie 4.0 zu wirtschaftlichen Triebfedern.
  • Innovation: Technologische Innovationen werden Probleme heutiger Netze lösen, die bei hoher Nutzeranzahl und vielen unterschiedlichen Nutzern ungenügend skalieren und zu gegenseitigen Beeinträchtigungen und Störungen führen. Auch lassen sich neue, innovative Businessmodelle mit 5G schnell und effizient umsetzen. Vor allem für die Ansprüche virtueller Netzbetreiber (z. B. Verkehrs- und Energiemanagement) spielt das eine entscheidende Rolle.

„Mit unserer offenen Plattform 5G Berlin bieten wir einen attraktiven Rahmen, um gemeinsam mit Forschungspartnern aus Industrie und Hochschulen innovative 5G-Technologiekomponenten und Kommunikationsmechanismen in relevanten Anwendungsszenarien realer Funk- und Kernnetzwerke zu testen. Im Rahmen von Horizon 2020 5G Infrastructure Public Private Partnership wird 5G Berlin ein integraler Bestandteil der europäischen 5G-Forschungsaktivitäten werden“, sagt Dr.-Ing. Thomas Haustein, Abteilungsleiter Wireless Communications and Networks.

„Mit seinen OpenXXX Werkzeugen und offenen Testbed-Umgebungen hat Fraunhofer FOKUS in den letzten 10 Jahren weltweit maßgeblich die Erprobung und Einführung von Next Generation Networks (OpenIMS) und LTE-Kernnetzen (OpenEPC) unterstützt“, sagt Prof. Thomas Magedanz. „Die Funktionsweise von 5G können wir mit unseren modularen OpenXXX-Werkzeugen und dem FUSECO Playground schon heute simulieren. Unseren Kunden und Partner können lange vor dem kommerziellen Einsatz ihre Produkte erproben und testen, ob sie innerhalb einer 5G-Umgebung reibungslos mit anderen Komponenten zusammenarbeiten.“

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