Störungsfrei in der Bahn

20. Mai 2016, 11:50
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Ein Christian-Doppler-Labor an der TU Wien soll Funkverbindungen unterwegs verbessern

Wien – Wer hat sich noch nie geärgert, wenn Telefongespräche im Zug oder im Auto unterbrochen werden? Smartphone-Besitzer, die sich derart schnell bewegen, können sich nämlich nicht mehr auf das Handy als vielgepriesene Säule der mobilen Kommunikation verlassen.

Die Gründe dafür liegen auf der Hand: Während die Datenübertragung eines Benutzers, der still steht oder zu Fuß geht, nur einer Basisstation zugeordnet ist, muss das Telefon bei schnellerer Fortbewegung immer wieder an einem neuen Funkposten andocken, und gerade dieser Sprung von einer Station zur nächsten – der sogenannte Handover – sorgt immer noch für Schwierigkeiten, die eher mehr als weniger werden. Schließlich werden allerorten die Netze ausgebaut, und das heißt: zusätzliche Basisstationen errichtet. Darüber hinaus werden die Zugriffsraten auch durch vernetzte Fahrzeuge weiter steigen.

Stefan Schwarz, Wissenschafter am Institut für Telekommunikation der TU Wien, weiß: "Für eine stabile Datenübertragung im Fahrzeug oder im Zug benötigt man eine deutlich höhere Verlässlichkeit, die heutige Netze noch nicht bieten." Da die neuen Mobilfunkgenerationen aber noch einige Jahre auf sich warten las-sen werden, hat man nun an der TU ein Christian-Doppler- Labor gegründet, das bis 2022 Hard- wie Softwarelösungen entwickeln soll, die die Telekommunikation für Menschen, die sie unterwegs brauchen, spür- bar verbessern. Das hofft zumindest Schwarz, der das Labor leitet.

Kommunizierende Autos

Finanziert wird die Einrichtung für sieben Jahre vom Wissens- und Wirtschaftsminister sowie vom Mobilfunkbetreiber A1, von Nokia Solutions and Networks und vom Antennenhersteller Kathrein.

Zukünftig werden nicht nur Menschen Mobilfunkdienste in Anspruch nehmen, auch Verkehrsmittel werden große Datenmengen austauschen. Der Bedarf, Lösungen für die bestehenden Probleme zu finden, scheint also doppelt gegeben.

Ehe es an Lösungen geht, versuchen die Wissenschafter aber die Grundlagen besser zu verstehen. Aktuell untersuchen die Wissenschafter an der TU das Verhalten von Funkfrequenzen von 30 bis 300 Gigahertz, die im Mobilfunk bisher noch nicht eingesetzt werden. Derzeit variiert der Übertragungskanal in Bewegung noch sehr stark, was es schwierig macht, ihn mit entsprechender Genauigkeit am Sender zur Verfügung zu stellen.

Schwarz: "Wir wollen die physikalischen Eigenschaften des Übertragungskanals in diesem Frequenzbereich verstehen, um darauf aufbauend neue Methoden zu entwickeln." Für diese Messungen wird daher ein spezieller Versuchsaufbau verwendet: Eine Antenne wird mit einer Rotationseinheit mit bis zu 450 km/h im Kreis bewegt, um die Datenübertragung während schneller Fortbewegung zu simulieren.

Blick auf die Netzarchitektur

Neben der Physik spielt in diesem Projekt aber auch die Informatik eine wichtige Rolle: Schwarz und sein Team untersuchen die Netzarchitektur. In Computersimulationen wird getestet, was bei der Funkübertragung digital passiert und wie sich davon ausgehend Software entwickeln lässt, die den Datentransfer effizienter steuert. Eine Herausforderung werde es laut Schwarz sein, Funkhardware und Signalverarbeitungssoftware so zu kombinieren, dass derartig hohe Frequenzen praktisch genutzt werden können.

Eine zentrale Rolle in den Überlegungen der Forscher spielt dabei die Cloud: Denkbar ist, die Funktion der Basisstationen auf einem überall erreichbaren Server anzulegen, den man via Glasfaser mit den Antennen verbindet. Wenn die für die Datenübertragung notwendigen Informationen an einer zentralen Stelle zur Verfügung stehen, ließe sich der Mobilfunk dynamischer organisieren.

Das Handy könnte belastete Basisstationen überspringen oder mehrere gleichzeitig nutzen. Der Handover wäre fließender, indem das Gerät frühzeitig Zugangsinformationen für den nächsten Funkposten bekommt, selbst wenn es sich noch im Abdeckungsbereich der vorherigen Basisstation befindet. Seine Gesprächspartner wird der fahrende Telefonierende dann in Zukunft nicht mehr so schnell verlieren. (Johannes Lau, 20.5.2016)

  • Sendemasten werden mehr. Im Zug fehlt dennoch der Empfang.
    foto: picturedesk.com / willfried gredler-oxenbauer

    Sendemasten werden mehr. Im Zug fehlt dennoch der Empfang.

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