Mobilfunknetze von morgen »5G-Netze brauchen eine völlig neue Systemarchitektur«

An der TU Dresden wird in Zusammenarbeit mit National Instruments (NI) an den Netzinfrastrukturen der Zukunft geforscht. Die Elektronik traf Lehrstuhlinhaber Prof. Gerhard Fettweis und NI-CEO Dr. James Truchard, um mit ihnen über die Herausforderungen bei deren Realisierung zu sprechen.

Elektronik: Dr. Truchard, welche Verbindung genau besteht zwischen National Instruments und dem Lehrstuhl von Prof. Fettweis?

Dr. James J. Truchard: Wir arbeiten weltweit mit 7.000 Universitäten zusammen, meistens in sehr fokussierten Bereichen wie Robotik oder Telekommunikation. In diesem Fall geht es um die Lösung der Herausforderungen, die mit Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungen verbunden sind.

Prof. Gerhard Fettweis: Wir sind eines der wenigen Teams auf diesem Planeten, die Forschung im Wireless-Bereich treiben UND die Algorithmen in einer realen Umgebung testen. Während meines Aufenthaltes in Berkeley habe ich Prof. Edward A. Lee kennengelernt, der schon seit Jahren mit NI zusammenarbeitet. Ich habe mir dann auf seinen Rat hin LabView angeschaut, was für uns sehr interessant ist, da wir messen und Prototyping betreiben.

Die Frage ist, mit welchen neuen Konzepten und Algorithmen können wir noch mehr Bits aus der Luftstrecke herausquetschen und welchen Nutzen können wir dabei aus dem einzigartigen Ansatz von LabView ziehen. Sie können zwar viel mit Computer-Simulationen erreichen, aber viele Sachen können Sie nur lösen, wenn Sie diese wirklich im Feld implementieren. Bei unserer Arbeit stellten wir masssenweise Probleme fest, die wir übersehen hatten; unser Ziel war es, die NI-Tools zu nutzen, um diese zu lösen.

Elektronik: In welcher Weise profitiert NI von der Forschungsarbeit, die Prof. Fettweis und sein Team leisten?

Truchard: Zum einen stellen wir fest, was unsere Technologie leisten muss hinsichtlich der zukünftigen Anforderungen an Bandbreite, Dynamikbereich usw. Hier erfahren wir zu einem sehr frühen Zeitpunkt, ob unsere Produkte gut genug sind. Und wenn ein neuer Standard kommt, sind wir vorbereitet. Des Weiteren wollen wir natürlich, dass Studenten unsere Produkte kennenlernen.

Elektronik:  Sie stellen also kostenlose LabView-Lizenzen zur Verfügung?

Truchard: So ist es.

Fettweis: Lizenzen und Hardware-Equipment. Sehen Sie, jede Hardware-Plattform hat ihre Grenzen, auch die von NI. Die Frage ist: Bestehen dort Grenzen, die verhindern, dass wir die Plattform so nutzen können, wir wir es wollen? Und wenn das so ist, dann geben wir NI sehr frühzeitig Feedback, was sie verbessern müssen. Wir sind sozusagen die „Spezifikations-Scouts“.

Elektronik: Was erwartet NI von einem Messtechnik-Wireless-Standard?
Truchard: Wir definieren die Anforderungen hinsichtlich Bandbreite, Rechenleistung, Latenzzeiten und anderen Parametern. Welche Algorithmen sollen genutzt werden? Welche Modulationstechniken?

Fettweis: Ich kann das mal an einem konkreten Beispiel darlegen. In Wireless-Infrastrukturen besteht das Ziel ja darin, Kapazität und Datenrate zu erhöhen. Um das zu können, geht es mehr und mehr in Richtung Echtzeitverarbeitung. NI kommt aus einer Welt, wo man für eine Control Loop in Zeittakten von 100 ms denkt, wir brauchen aber in Wireless-Systemen der Zukunft weniger als 1 ms. Das ist eine Sache, die NI lösen muss.

Truchard: Wir haben schon eine 10-MHz-Control-Loop demonstriert.

Elektronik: Welche Übertragungsraten werden wir in fünf oder zehn Jahren benötigen?

Fettweis: In fünf Jahren 1 Gbit/s, in zehn Jahren etwa 10 Gbit/s. Das klingt aus heutiger Sicht verrückt, aber wenn Sie heute ein Video mit 10 GB per E-Mail verschicken wollen, geht das nicht. GSM startete ja ursprünglich mit 9,6 kbit/s, dann kamen 384 kbit/s, dann 1 Mbit/s. Die Datenrate wächst alle fünf Jahre um Faktor 10. Diese Entwicklung müssen wir fortführen.

Truchard: Oder beschleunigen.

Fettweis: Vielleicht auch das.