Innovationen und hochwertige Lösungen zur Steigerung der Energieeffizienz in Mobilkommunikations-Netzwerken

Stipendiatin/Stipendiat: M.Sc. Mantvydas Ambraziejus

Die weltweite Industrie der Mobilkommunikation wächst schnell. Heute liegt die globale Zahl der Mobilfunkkunden bei 6 Milliarden, so nutzt fast jeder Mensch auf diesem Planeten die Mobilkommunikation. Es ist offensichtlich, dass dieses Wachstum den Energieverbrauch des Mobilkommunikationsnetzwerkes erhöht. Die globale Erwärmung und erhöhte Besorgnis für die Umwelt erfordern eine besondere Berücksichtigung der Energieeffizienz dieser Systeme.

Mein Praktikum absolvierte ich am Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut in der Abteilung Drahtlose Kommunikation und Netzwerke. Forschungsgebiete meiner Arbeitsgruppe sind: Grüne zellulare Systeme, heterogene Netzwerke, kooperative Systeme, Antennenverteilersysteme, Multizellsimulationen und Optimierungen von Bitübertragungen und Sicherungsschichten für Systeme, die LTE folgen.

Meine aktuellen praktischen Aufgaben stehen im Zusammenhang mit dem Projekt IntelliSpektrum. Das Projekt IntelliSpektrum wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert. Die Projektlaufzeit von IntelliSpektrum liegt zwischen Mai 2011 und April 2014 und ist Teil des Rahmenprogramms IT2Green, welches innovative Modellprojekte, die den Energiebedarf von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) in Rechenzentren, Telekommunikationsnetzen sowie Büro- und Heimanwendungen senken sollen, fördert.

Zur Erhöhung der Energieeffizienz der drahtlosen Kommunikation von Netzwerken ist das Fraunhofer-Institut dem GreenTouch Konsortium beigetreten. GreenTouch soll Kommunikations-und Datennetze grundlegend verändern, um eine deutliche Reduktion des Kohlenstoff-Fußabdrucks von IKT-Geräten, Plattformen und Netzwerke herbeizuführen.

Eine Literatur-Analyse und Berichte des GreenTouch Konsortium zeigen die folgenden Ergebnisse:

• Circa 80 Prozent der Energie für den Betrieb eines Mobilfunknetzes werden von der Basisstation verbraucht,
• Netzwerkmanagement, Belastungen, Kapazität und andere Ressourcen sind ungenutzt.
• Bei niedrigen Belastungen ist die Energieeffizienz der heutigen Systeme wie LTE besonders schlecht.

Um die Energieeffizienz bei Basisstationen zu verbessern, müssen wir zuerst verstehen, wie moderne und neue Technologien funktionieren. In diesem Fall gibt es zwei Möglichkeiten: zum ersten die Durchführung der Experimente in bestehenden Netzwerken, zum zweiten die Verwendung der Methoden der Modellierung. Das Fraunhofer HHI hat ein Kanalmodell mit dem Namen Quasi Deterministic Radio Channel Generator (QuaDRiGa) entwickelt. QuaDRiGa ermöglicht die Modellierung spezifischer Netzwerkkonfigurationen von MIMO Radio-kanälen. Ein Kanalmodell ist ein wichtiges Instrument bei der Arbeit im IntelliSpektrum Projekt. Hier war mein Ziel, eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) mit der JAVA Programmiersprache zu erstellen. Die grafische Benutzeroberfläche ist ein integraler Teil des Projekts IntelliSpektrum. In diesem Fall werden im Projekt IntelliSpektrum die Ergebnisse, die erreicht werden können, grafisch angezeigt. Wie sorgt man dafür, dass ein Mobilfunkmast sendet, auch dann, wenn er in Benutzung ist und die restliche Zeit sich in einem Stand-By-Modus befindet? Was ist für die Realisierung von flexiblen hierarchischen Funknetz-Strukturen im Mobilfunkbereich nötig? Das Mobilfunknetz besteht momentan aus großen Funkzellen, welche bei schwacher oder starker Auslastung stets die gleiche Menge an Strom verbrauchen. IntelliSpektrum erforscht, wie mit Funkzellen unterschiedlicher Größe (Macro, Metro, Pico, Femto) die schwankende Auslastung effizienter gestaltet werden kann. Auf diese Weise ermöglicht die grafische Benutzeroberfläche die komplexen Simulationsergebnisse besser zu verstehen und darzustellen.

Die Forschungen der GreenTouch Mitglieder sind nicht nur ein Konzept der Systeme und Labor-Demonstrationen, sondern eine Gelegenheit, einen direkten Einfluss auf die Industrie und auf die aktuelle Netzmodernisierung zu nehmen.

Förderzeitraum:
01.03.2013 - 31.08.2013

Institut:
Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut

Betreuer:
Dr. Thomas Haustein

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