Mobilfunk: Unterschiedlich große Funkzellen ermöglichen drastische Energieersparnis

Bell Labs, der Forschungszweig von Alcatel-Lucent, hat Forschungsergebnisse zur Energieeinsparung in Mobilfunknetzen vorgestellt. Sie belegen, dass die kombinierte Nutzung von großen (Makrozellen) und kleinen Funkzellen (Small Cells) den Energieverbrauch heutiger mobiler Ultra-Breitband-Netze beträchtlich senken und sie gleichzeitig leistungsfähiger machen kann. [...]

HetNets – heterogene Mobilfunknetze – mit unterschiedlichen Funkzellen sparen Energie. (c) lichtkunst.73 - pixelio.de
HetNets – heterogene Mobilfunknetze – mit unterschiedlichen Funkzellen sparen Energie.

Diese Erkenntnisse sind das Ergebnis des Forschungsprojekts IntelliSpektrum, das gemeinsam von Bell Labs, dem Fraunhofer Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF), dem Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut und der Intel Mobile Communications GmbH realisiert wurde. Ziel des Projekts war es zu zeigen, wie Basisstationen dynamisch an die Netzlast angepasst werden können und dabei Energie einsparen ‒ vor dem Hintergrund der Zunahme mobilen Datenverkehrs und steigender Zahlen vernetzter Geräte. Dabei soll die Servicequalität für Endnutzer nicht beeinträchtigt werden.

Den Ergebnissen des Forschungsprojektes zufolge lassen sich beachtliche Einsparungen in heterogenen Mobilfunknetzen (HetNets) erzielen, die aus Makro-, Metro-, Pico- und Femtozellen bestehen. Bei Mobilfunknetzen mit einer hohen Anzahl von Small Cells, verglichen mit reinen Makrozellen, wurden 50 Prozent an Energie gespart. IntelliSpektrum hat diese Ergebnisse kontinuierlich in die GreenMeter-Studie der GreenTouch-Initiative einfließen lassen. Dieser verbesserte Simulationsansatz wird künftig benutzt und über die GreenTouch-Publikationen verbreitet. HetNets können die vorhandene Infrastruktur effizienter nutzen, da sie sich flexibler an hohe und niedrige Netzauslastungen anpassen können.

Die Zahl der Funkzellen, die sich in unmittelbarer Nähe heutiger Ultra-Breitband-Netze befinden, stellt den Untersuchungen zufolge außerdem ein mögliches Risiko für Interzellen-Interferenz (ICI) dar und verringert dadurch die Servicequalität. Interferenz-Koordination hingegen reduziert das Risiko von ICI und zieht eine Verbesserung der Energieeffizienz und eine Leistungssteigerung nach sich. Ein Zuwachs von 10 Prozent im Downlink (wenn sich die Funkzelle mit dem mobilen Gerät verbindet) und mehr als 50 Prozent Zuwachs im Uplink (wenn sich das mobile Gerät mit der Funkzelle verbindet) wurden beobachtet.

„Mit unserer Forschungsarbeit wollen wir einen wichtigen Beitrag bei Themen wie Energie, Kommunikation und Mobilität leisten. Wir beabsichtigen, die Forschungsergebnisse als Basis für angestrebte Verbesserungen in der Kommunikationsbranche zu nutzen, um dadurch das Leben vieler Menschen zu erleichtern“, kommentiert Vincenzo Carrubba, Wissenschaftler am Fraunhofer Institut für Angewandte Festkörperphysik. „Unsere wissenschaftlichen Entdeckungen helfen uns dabei, bahnbrechende Kommunikationslösungen zu schaffen. Dieses Forschungsprojekt hat uns die Gelegenheit gegeben, aufzuzeigen, wie  HetNets die Signalverarbeitung im Speziellen und Mobilfunknetze im Allgemeinen verbessern können“, ergänzt Thomas Haustein, Head Wireless Networks am Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut.

Das Forschungsprojekt IntelliSpektrum wurde vom deutschen Bundesministerium für Wirtschaft und Energie finanziert. Im Rahmen des IT2Green-Programms des Ministeriums sollen Technologien entwickelt werden, die ein intelligentes Spektrummanagement ermöglichen und einen energieeffizienten, serviceoptimierten Zugang zu flexiblen, hierarchischen Mobilfunknetzen gewährleisten. Das Projekt wurde offiziell im September 2014 mit der Präsentation der Ergebnisse im Rahmen eines öffentlichen Workshops beendet. Als Teil des Forschungsprojekts wurden seitens der Unternehmen mehrere Hard- und Software-Prototypen entwickelt. (pi)

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