Leistungsfähige Kommunikationsnetze sind aus dem sozialen und wirtschaftlichen Leben nicht mehr wegzudenken. Besondere Bedeutung hat die drahtlose Kommunikationstechnik, ohne die ein Fortschreiten der Digitalisierung nicht darstellbar ist. Um diese Entwicklung auf eine ressourcenschonende und energiesparende Basis zu stellen, ist es notwendig, die ökologische Auswirkung der Telekommunikations-Infrastruktur von drahtlosen Funknetzen und optischen Aggregations- und Transportnetzen zu analysieren. In diesem Hub werden Testumgebungen bereitgestellt, mit deren Hilfe industrielle Anbieter die ökologische Bilanz professionell evaluieren und anschließend gezielt optimieren können. Der Kreis der potentiellen Interessenten reicht dabei von den Netzbetreibern und den Systemausrüstern bis hin zu einzelnen hardware- und softwarebezogenen Komponentenherstellern, die einen hohen Bedarf an maßgeschneiderten, ressourcenarmen und zuverlässigen 5G und 6G Kommunikationslösungen haben.
Videopräsentation des Hubs:
Infoposter
Energieeinsparung bei der Infrastruktur der mobilen Kommunikation soll die nationalen und europäischen Agenden wie z.B. den Aktionsplan des BMBF »Natürlich. Digital. Nachhaltig« und den »European Green Deal« der EU-Kommission verwirklichen. Das Ziel des Hubs, der deutschen und europäischen Industrie eine Entwicklungs-, Test- und Referenzumgebung bereitzustellen, beinhaltet darüber hinaus die in den förderpolitischen Zielen verankerte Zielstellung der Technologiesouveränität. Damit soll ein energie- und ressourcenschonender, technisch zuverlässiger und datenseitig sicherer Betrieb künftiger Telekommunikations- und industrieller Netzinfrastrukturen sichergestellt werden.
Gesamte Kette der Systembausteine evaluieren
Die ökologische Bilanz muss immer auf der Ebene des Gesamtsystems betrachtet werden. Da die einzelnen Funktionsgruppen eines Kommunikationsnetzes technisch voneinander abhängig sind, wird dieser Hub die gesamte Kette der Systembausteine umfassen, von den Hochfrequenzkomponenten in der Funk- und Basisstation über die verschiedenen Verbindungsnetze bis zur Protokollebene. Da sich der technische Stand rapide weiterentwickelt und derzeit noch nicht klar ist, wie die in 5G/6G geforderte Funktionalität in vollem Umfang technisch realisiert werden kann, ist es entscheidend, dass der Hub auch die verschiedenen Entwicklungsstufen abbildet. Aufgrund ihrer hohen Komplexität lässt sich eine solche Ökobilanzierung nur in den seltensten Fällen von einem Marktteilnehmer allein durchführen. Entscheidenden Anteil an der Analyse und Optimierung des Energieverbrauchs von Funknetzen wird daher der hier eingerichtete Hub effektiv leisten, da damit uneingeschränkt auf die existierenden Strukturen der anwendungsorientierten Forschungsinstitute zugegriffen werden kann.
Arbeitspakete
1) Hub-Koordination
Hub-Koordination nach Innen und Außen (Hub-Projektleitung)
Schnittstelle mit der FMD
2) 5G-Testbed
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Ziel dieses Arbeitspakets ist die Bereitstellung einer realen Testumgebung zur Bewertung des Energieverbrauchs in Mobilfunknetzen der 5. und 6. Generation sowie die praktische Erprobung von protokollbasierten Verfahren zur Energieeinsparung. Die Testumgebung besteht einerseits aus dem 5G-Testfeld des 5G Berlin Vereins auf dem Campus der TU Berlin zur hauptsächlichen Erprobung von 5G-Technologien und andererseits aus einer emulierten Mobilfunkumgebung im Labor des HHI zur Untersuchung zukünftiger 6G-Komponenten. Die Testumgebung ermöglicht dabei die Evaluierung von Hard und Software auf den Ebenen von Netzelementen (z.B. Radio Unit) oder Subsystemen (z.B. Beamforming-Antenne) über standardisierte Schnittstellen.
3) X-Haul drahtlos
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Für 5G- und 6G-Szenarien ist die energetische Bewertung von neuartigen drahtlosen Link-Szenerien und -Hardware von entscheidender Bedeutung, da nur über diese neuartigen Frequenzen die Bandbreiteanforderungen der Zukunft gelöst werden können. Gleichzeitig bestehen hier enorme Notwendigkeiten hinsichtlich der Bewertung einer nachhaltigen Nutzung in realen Anwendungen. Die Input-Parameter der Ökobilanzierung sind weitestgehend unbekannt und sollen übergreifend sowie auf der Basis von kundenspezifischen Szenarien erarbeitet werden.
4) X-Haul optisch
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Neue optische Übertragungssysteme, die sich z.B. gerade bei ETSI-F5G (5th Generation Fixed Networks) in der Standardisierung befinden, ermöglichen Energieeinsparungen lt. Standard von 20 %. Mit den in diesem AP beschriebenen Arbeiten sollen die technischen Voraussetzungen zur Entwicklung von Dienstleistungsangeboten an die Industrie zur Hebung dieses Energieeinsparpotenzials geschaffen werden. Ziel ist es, Industriekunden die Möglichkeit zu geben, ihre Systemlösungen und elektrooptischen Technologien hinsichtlich des Energieverbrauchs im statischen Netz-Betrieb zu charakterisieren und für den lastadaptiven Netz-Betrieb (ca. 30 %2 Energieeinsparpotenzial) Ende-zu-Ende, d.h. z. B. auch in Verbindung mit der 5G-Funk-Infrastruktur des 5G-Berlin-Vereins, optimieren zu können. Darüber hinaus sollen Industriekunden die Möglichkeit bekommen, das Energieeinsparpotenzial neuer Technologien wie LiFi oder RoF auf Netz-, System-, Komponenten- und Protokoll-Ebene evaluieren zu können.
5) Netzplanung und Ökobilanz
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Zielstellung der in diesem AP zu erarbeitenden Leistungsangebote ist es, Netzbetreiber, Systemausrüster und Komponentenhersteller zu befähigen, den Energie- und Ressourcenbedarf durch lastadaptive Systemsteuerung zu minimieren. Hierfür müssen positive und negative Effekte einer dynamischen Netzplanung auf Hardware- und Softwareebene erkannt, gemessen oder simuliert werden Es sind Methoden zur genauen prognostizierenden Abschätzung der Energieeinsparung sowohl bei der drahtlosen als auch optischen Kommunikation zu entwickeln. Die Ökobilanzierung wird in diesem Zusammenhang genutzt, um die ganzheitlichen Effekte einschließlich Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Komponenten zu quantifizieren. Die hier zur Verfügung gestellten Kompetenzen haben direkte Schnittstellen zu den anderen APs, insbesondere den Testbeds und hardwarebezogenen Leistungsangeboten.
