Verbundvorhaben "Holistische 3D-Kommunikationsnetze für 6G (6G-TakeOff)"; Teilvorhaben "Anwendungsnahe Simulation und Evaluierung von dreidimensionalen 6G-Kommunikationsnetzen"

Abstract

Die heutigen zellularen Mobilfunknetze basieren auf einer zweidimensionalen, rein terrestrischen Infrastruktur mit erdgebundenen Basisstationen. Diese Architektur weist zwei wesentliche Limitierungen auf: Erstens führen geographische Abschattungen sowie dünn besiedelte oder maritime Gebiete zu unzureichender Netzabdeckung, was Anwendungen wie autonomes Fahren, digitale Landwirtschaft und Logistik erheblich einschränkt. Zweitens lassen sich temporär und lokal benötigte Netzkapazitäten, etwa bei Naturkatastrophen oder Großveranstaltungen, mit bestehenden Infrastrukturen nur unwirtschaftlich oder gar nicht bereitstellen. Das Projekt 6G-TakeOff adressierte diese Herausforderungen durch die Entwicklung eines vereinheitlichten dreidimensionalen Kommunikationsnetzes (Unified 3D Network), in dem fliegende Netzknoten (Low Altitude Platforms (LAPs), High Altitude Platforms (HAPs) und Satelliten) gemeinsam mit terrestrischen Komponenten ein integriertes System bilden. Die zentrale Aufgabenstellung umfasste:

die Erarbeitung einer einheitlichen 3D-Netzarchitektur, die über bestehende 5G Non-Terrestrial Network (NTN)-Ansätze hinausgeht; die Entwicklung von Mechanismen für organisches Netzverhalten, bei dem Netzknoten dynamisch dem Netz beitreten oder es verlassen können; die Konzeption sicherer Authentisierungsverfahren für neu hinzukommende Netzknoten ohne permanente Bodenverbindung; die Realisierung dynamischer Verlagerung von Netzfunktionalitäten zwischen fliegenden und terrestrischen Komponenten; die Integration von Künstlicher Intelligenz und Machine Learning (KI/ML)-Technologien zur autonomen Netzsteuerung sowie die Berücksichtigung von Energieeffizienz und Resilienz nach dem Security-by-Design-Prinzip.

Die Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) konzentrierte sich insbesondere auf die Mitwirkung an der NTN-Gesamtkonzept- und Architekturdefinition, die Spezifikation dynamischer Netzfunktionalitäten sowie die Einbindung der Lösungsansätze in bestehende 6G-Architekturkonzepte aus Hexa-X und dem Open6GHub.