Dynamische Nutzung von Funkfrequenzen
Kognitive Funktechnologie optimiert Frequenzbereich und Wellenform.
Mit der steigenden Anzahl und Vielfalt von Smartphones und anderen internetfähigen Geräten wächst auch der Bedarf für ein größeres Funkfrequenz-Spektrum. Eine im Rahmen des EU-finanzierten Projekts QOSMOS entwickelte kognitive Funktechnologie könnte zum Erreichen dieses Ziels beitragen und gleichzeitig die angebotenen Dienste verbessern und völlig neue Märkte eröffnen. Die kognitive Funktechnologie optimiert die Nutzung des Funkfrequenz-Spektrums dynamisch, indem sie auf wenig genutzte Bereiche zugreift und Frequenzen von verschiedenen Geräten gemeinsam nutzt.
Abb.: Prototyp eines QOSMOS-Transceivers. (Bild: QOSMOS)
„Das Ziel ist, isoliert genutzte Bereiche abzubauen“, sagt Projektkoordinator Michael Fitch von British Telecom. „Jeder neue Dienst und jede neue Technologie benötigt einen neuen Frequenzbereich, und wenn viele verschiedene Geräte jeweils über ihren eigenen Bereich verfügen, entstehen solche isoliert genutzte Bereiche.“ Das mache das Spektrum-Management sehr ineffizient. Die Projektpartner haben daher drei Technologien entwickelt: einen zentralen Manager, der das Portfolio des Spektrums einer Region oder eines Landes in Echtzeit steuert, eine Ressourcenverwaltung, die das Spektrum einzelnen Systemen zuweist und die Umgebung überprüft, sowie ein Terminal für kognitiven Funk.
Die Projektmitglieder entwickelten außerdem den Prototyp eines Transceivers, um FBMC-Wellenformen zu erzeugen. Fachleute gehen davon aus, dass FBMC – Filter Bank Multicarrier – die aktuell verbreitete Technologie Orthogonal Frequency Division Multiplexing ersetzen wird. Bei FBMC-Übertragung wird das Spektrum in rechteckige Blöcke eingeteilt, sodass es dicht gepackt ist und effizienter genutzt werden kann.
Da durch QOSMOS wenig genutzte Bereiche des bereits zugewiesenen Spektrums verwendet werden sollen, ist ein entscheidender Aspekt die Vermeidung von Interferenzen. Beispielsweise wurde in einem frühen Pilotversuch der britischen Medienaufsichtsbehörde Ofcom Technologie aus dem QOSMOS-Projekt eingesetzt, um auf ungenutzte, TV-Sendern zugeordnete Bereiche im UHF-Frequenzband zuzugreifen. Ohne intelligentes Spektrum-Management könnten Interferenzen von sekundären Benutzern die Sendequalität für die Zuschauer beeinträchtigen.
„Zur Vermeidung von Interferenzen ist eine tiefergehende Spektrum-Verwaltung erforderlich", sagt Fitch. „Es geht dabei nicht nur um die Auswahl des optimalen Frequenzbereichs, sondern auch um die geeignete Wellenform.“ Die Anzahl und Vielfalt der Geräte, die pro Zelle auf das Netz zugreifen, ist gewaltig, und dass jedes Gerät hat andere Anforderungen. So überträgt ein Automatisierungs-Sensor regelmäßig Zustandsinformationen mit geringem Datenvolumen, während eine Set-Top-Box für den Fernsehempfang eine viel höhere Bandbreite mit erheblich komplizierterem Spektrum-Management notwendig macht.
Die Mitglieder des QOSMOS-Konsortiums entwickelten nicht nur die Technologie, sie befassten sich auch damit, wie sie eingesetzt werden könnte. Sie führten eine Analyse der Wertschöpfungskette durch und entwickelten Anwendungsfälle, welche die Kosten des Zugriffs auf wenig genutzte Frequenzbereiche mit dem Neukauf von Spektrum vergleicht, und sie ermittelten die Bereiche, in denen kognitive Funktechnologie vermarktet werden könnte. Besitzer von Frequenzbereichen könnten etwa ihre Spektrum-Ressourcen für kurze Zeiträume vermieten, während Netzwerkmanager hochwertige Dienste für das Spektrum-Management anbieten könnten. Mit der Zeit könnte ein vollkommen neuer Markt für den Mikro-Handel mit Frequenzbereichen entstehen.
Cordis / RK
