Erforschung und Evaluierung verteilter Kommunikationskonzepte in dreidimensionalen 6G-Kommunikationsnetzen

Abstract

6G-TakeOff verfolgte das Ziel, eine jederzeit und überall verfügbare Konnektivität durch die Entwicklung neuer Netzarchitekturen und Technologien bereit zu stellen. Hierzu wurde ein im Designansatz einheitliches 3D-Kommunikationsnetz angestrebt, bei dem fliegende Netzknoten zusammen mit terrestrischen Netzkomponenten Funktionalitäten dynamisch bedarfsgerecht zur Verfügung stellen. Der hierzu notwendige holistische Ansatz eröffnete Raum für Innovationen, welche über die Möglichkeiten des 3GPP 5G-NTN-Ansatzes hinausgehen, indem sie das Potential fliegender Netzkomponenten deutlich umfassender und tiefgehender nutzen. Hierzu hat 6G-TakeOff eine vereinheitlichte 3D-Netzarchitektur sowie hierfür ausgewählte Schlüsseltechnologien und Kernkomponenten erarbeitet und anhand von Experimentierplattformen die Realisierbarkeit von technischen Komponenten für 3D-Netze nachgewiesen. Gegenstand des Teilvorhabens der Universität Bremen war die Erforschung innovativer Konzepte für 3D Kommunikationsnetze der 6. Generation zur Bereitstellung "unbegrenzten Konnektivität", der Unterstützung von Anwendungsszenarien und der Sicherstellung einer vollständigen Abdeckung. Ein 6G System wird hierzu Netzkomponenten von klassischen terrestrischen Geräten über Kommunikationsdrohen bis hin zu Kommunikationssatelliten hochflexibel, autonom, und den aktuellen Anforderungen angepasst verbinden. Dies erfordert neue Netzkonzepte, innovative Verfahren zur Informationsübertragung und kooperativen Informationsverarbeitung, die dynamische Verlagerung von Netzfunktionalitäten und die zugehörige Anpassung der Informationsflüsse. Hierzu wurde die Abbildung von RAN-Funktionalität auf Netzkomponenten analysiert, die Informationsflüsse zwischen den 3D-Netzkomponenten wurden optimiert und Empfängerkonzepte wurden erforscht. Hierzu kamen nachrichtentechnische Ansätze wie Information Bottleneck, kooperative Kommunikation, Interferenzmanagement, KI/ML-Algorithmen und Platzierung von RAN-Funktionalität zum Einsatz. Ausgehend von der theoretischen Konzeptentwicklung wurden entsprechende Verfahren unter Einbeziehung von 6G-spezfischen Systemparametern und Szenarien sowie den laufenden internationalen Diskussionen in den verschiedenen Gremien erforscht. Gemeinsam mit den Projektpartnern wurden ausgewählte Anwendungsfälle und Konzepte in dem 3D-Networking Testbed bestehend aus terrestrischen und nicht-terrestrischen Komponenten umgesetzt und evaluiert.