Verbundprojekt: Quanten Drahtloses Campusnetzwerk - QD-CamNetz; Teilvorhaben: Anwendungen und Protokolle

Abstract

Die Ausgangssituation des Projekts QD-CamNetz ergibt sich aus den steigenden Anforderungen moderner Campusnetzwerke im Kontext von Industrie X.0, die gleichzeitig mehrere kritische Leistungskennzahlen wie sehr geringe Latenz, hohe Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit, starke Sicherheit und Vertrauenswürdigkeit, hohe Datenraten sowie eine präzise Zeitsynchronisation erfüllen müssen. Klassische Kommunikationsnetze stoßen hierbei zunehmend an ihre Grenzen, insbesondere aufgrund der Softwarisierung, die zwar mehr Flexibilität bietet, jedoch auch zu höherem Overhead sowie geringerer Sicherheit und Zuverlässigkeit führt, der Anfälligkeit frame-basierter Synchronisationsverfahren gegenüber Verzögerungen und Verlusten, der steigenden Komplexität durch Virtualisierung und Edge Computing (MEC) sowie neuer Bedrohungen wie Jamming und Denial-of-Service (DoS). Vor diesem Hintergrund besteht die zentrale Aufgabenstellung von QD-CamNetz in der Entwicklung eines hybriden quantenklassischen Campusnetzwerks (Q-LAN), das sicherer und vertrauenswürdiger ist, eine höhere Resilienz gegenüber Angriffen und Ausfällen aufweist, eine präzisere Zeitsynchronisation ermöglicht und die technologischen Grenzen klassischer Netzwerke überwindet. Zur Erreichung dieser Ziele verfolgt das Projekt zwei komplementäre Ansätze: Zum einen die Grundlagenforschung mit dem Entwurf einer neuen Netzwerkarchitektur und der Entwicklung eines vollständigen quantenklassischen Protokollstapels, zum anderen die praktische Umsetzung durch den Aufbau einer Simulations- und Emulationsplattform sowie die Entwicklung eines realen Demonstrators in Form eines hybriden Quanten-5G-Campusnetzes. Insgesamt adressiert QD-CamNetz die bestehenden Limitierungen heutiger Netzwerke, indem es Quantenkommu-nikation als neue Ressource integriert, um zukünftige Campusnetzwerke leistungsfähiger, sicherer und zuverlässiger zu gestalten.