Die Zukunft der drahtlosen Kommunikation gestalten

Lauri Oksanen, Nokia Networks

"Geschwindigkeiten von 5G-Mobilfunknetzen mit über 10 Gbit/s bei äußerst geringer Latenz treiben die Entwicklung eines umfassenden mobilen Breitbandnetzes und völlig neuer Anwendungen in der künftigen programmierbaren Welt voran."

- Lauri Oksanen, Nokia Networks

Die Aufgabe

Die Resonanz der Verbraucher auf die LTE-Standards 3G und 4G war so groß, dass alle anderen Technologien dahinter zurückblieben und daraus fast drei Milliarden Verknüpfungen in weniger als 15 Jahren entstanden. Aktuell wird davon ausgegangen, dass im Jahr 2020 die Anzahl der vernetzten Geräte 50 Milliarden übertreffen und der mobile Datenverkehr an die 197.000 PB (Petabyte) heranreichen wird – was einem Datenvolumen von über zehn Milliarden Blu-Ray-Filmen entspricht. Die Kombination aus Datenvolumen mit hoher Bandbreite, geringer Latenz und einer exponentiell gestiegenen Anzahl vernetzter Geräte führte dazu, dass Forscher inzwischen auch Frequenzen oberhalb von 6 GHz untersuchen. Bislang sind nur Frequenzen unter 6 GHz für Mobilfunknetze in Betracht gezogen worden, was vor allem in ihrer großen Reichweite begründet liegt. Zwar werden innovative Techniken erforscht, um das bereits zugeteilte Spektrum unter 6 GHz effizienter nutzen zu können, doch wächst der Bedarf, für 5G neue Frequenzbänder oberhalb von 6 GHz zu erschließen.

Die Lösung

Um die Herausforderung der mm-Welle anzunehmen, tat sich Nokia Networks mit NI zusammen. NI stellt Werkzeuge und Technologien bereit, die es den unterschiedlichsten Fachbereichen erlauben, nicht mehr nur für sich, sondern nun miteinander zu arbeiten. NI-Software ermöglichte uns während der Entwicklung einen einheitlichen Entwurfsprozess, sodass wir die Ideen für eine Kommunikation bei Frequenzen im mm-Wellen-Bereich in einem Bruchteil der Zeit konventioneller Entwicklungsansätze in Prototypen umsetzen konnten.

Autor(en):

Lauri Oksanen - Nokia Networks
Amitava Ghosh - Nokia Networks

 

Nokia Networks, eines der weltweit führenden Unternehmen für mobile Breitbandnetze, bereitet den Weg für die drahtlose Kommunikation der nächsten Generation und arbeitet mit NI daran, den Mobilfunkzugang bei Frequenzen im mm-Wellen-Bereich zu untersuchen. Im Rahmen dieser umfassenden Zusammenarbeit entwickelten NI und Nokia Networks eine der ersten mm-Wellen-Kommunikationsverbindungen, die Daten mit über 10 Gbit/s übertragen kann. Dies ist das schnellste Wireless-System für den Mobilfunkzugang, das je öffentlich vorgeführt wurde. Diese extrem hohe Breitbandgeschwindigkeit deckt sich mit den Erwartungen der Branche für 5G-Netzwerke; in erster Linie bietet sie Nutzern bis zu 50-mal höhere Datenraten als die meisten modernen WLAN-Netzwerke und eine geringere Latenz.

 

In vielen Teilen der Welt wartet man noch auf die Einführung der 4G-Netze, die Telekommunikationsbranche blickt jedoch bereits auf die 5G-Mobilfunktechnologie. 4G-Netze haben Millionen von Nutzern der Mobilfunktechnik an Breitbandkapazitäten herangeführt, doch das Potenzial des mobilen Breitbandnetzes als zugrunde liegende Technologie für ein Ökosystem aus mobilen Anwendungen wird größtenteils gerade erst angezapft. In dieser 5G-Zukunft werden es schnellere, stabilere Wireless-Netzwerke ermöglichen, einen kompletten Film in HD-Qualität in Sekunden statt in Minuten auf ein Smartphone herunterzuladen. Zudem werden diese ultraschnellen Netzwerke überall und jederzeit zur Verfügung stehen. Diese 5G-Technologien verringern die Netzwerklatenz und fördern so Determinismus und Zuverlässigkeit – was bei 4G und älteren Netzwerken eine Herausforderung darstellt. Dadurch können selbstfahrende Automobile Städte vor Staus bewahren und intelligente Fabriken, die Lagerbestände übermitteln und Fließbänder selbstständig reparieren, den kontinuierlichen Betrieb aufrechterhalten. Die Cloud dient ebenfalls als fundamentales Element für 5G-Netze, indem sie einfachen Zugang zu einer Vielzahl von Anwendungen und Daten unabhängig vom Standort oder der Zeitzone erlaubt.

 

Innovation

Damit wir Datenraten von 10 Gbit/s im mm-Wellen-Spektrum erreichen konnten, mussten wir uns auf eine Entwicklungsumgebung stützen, die eng in die NI-SDR-Hardware (Software Defined Radio) integriert ist, um das für unseren Erfolg entscheidende Rapid Prototyping zu ermöglichen. Indem wir den skalierbaren, einheitlichen Weg nutzen, der Algorithmen mit echten Signalen verbindet, welcher über die Software LabVIEW und die hohe Leistung der PXI-Hardware bereitgestellt wird, gelingen uns enorme Fortschritte im Bereich der Wireless-Forschung.

 

Technologie

Dank eines voll funktionsfähigen Prototyps führen wir die Forschung auf dem Gebiet 5G an, indem wir die erste Plattform für 5G-Kunden erstellen, mit der sie die Machbarkeit der Mobilfunkkommunikation auf mm-Wellen-Frequenzen testen und Algorithmenforschung mittels LabVIEW betreiben können. Bei der Anwendung dieser auf LabVIEW und PXI basierenden Lösung in Feldtests wird aus diesen Bemühungen das weltweit erste, im Feld eingesetzte System zum Nachweis der Machbarkeit von 5G entstehen – und die Grundlage hierfür sind NI-Technologien. NI und Nokia Networks definieren gemeinsam die Zukunft der drahtlosen Kommunikation neu und sind die treibenden Kräfte hinter den bislang schnellsten Netzen für Mobiltelefone.

 

Mehr unter ni.com/rf/5g

 

Informationen zum Autor

Lauri Oksanen
Nokia Networks