Prototyp von NEC Intelligente Oberflächen – starke, stabile drahtlose Signale

Von Bernhard Lück

NEC Laboratories Europe bezeichnet seinen ersten funktionierenden Prototyp einer vollständig passiven intelligenten Oberfläche als Meilenstein für die drahtlose Kommunikation. Bald sei es möglich, starke und stabile drahtlose Signale in großen Räumen zu steuern und bereitzustellen.

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Zu den Forschungsschwerpunkten von NEC Laboratories Europe in Heidelberg gehören künstliche Intelligenz, Blockchain-Sicherheit, 5G- und 6G-Netzwerke sowie IoT-Plattformen.
Zu den Forschungsschwerpunkten von NEC Laboratories Europe in Heidelberg gehören künstliche Intelligenz, Blockchain-Sicherheit, 5G- und 6G-Netzwerke sowie IoT-Plattformen.
(Bild: NEC Laboratories Europe)

Drahtlose Signale sind in weitläufigen Umgebungen von Natur aus instabil: begrenzte Signalstärke und Objekte innerhalb von drahtlosen Übertragungszonen beeinflussen die Signalreichweite und beeinträchtigen die Verbindung der Geräte, erklärt NEC. Dies könne den Betrieb bestehender Anwendungen beeinträchtigen und den Ausbau von 5G-Hochgeschwindigkeitsdiensten sowie den Aufbau einer 6G-Architektur verlangsamen.

Intelligente Oberflächen, auch bekannt als rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (RIS), seien Anordnungen aus programmierbarem, elektronischem Material, die drahtlose Signale in einer bestimmten Umgebung steuern und verstärken. Sie könnten an den meisten Oberflächen angebracht werden und drahtlose Signale auf bestimmte Bereiche umlenken: So ließen sich verschiedene drahtlose Zonen und Dienste in nur wenigen drahtlosen Kommunikationsumgebungen einrichten.

Vincenzo Sciancalepore, Principal Research Scientist bei NEC, sagt: „Intelligente Oberflächen sind unglaublich vielseitig und eignen sich ideal für den Aufbau öffentlicher und privater Netzwerke in großen offenen Räumen wie Bahnhöfen, Einkaufszentren und Fabriken mit 5G-Verbindung. Dies eröffnet Dienstanbietern neue Geschäftsmöglichkeiten, um 5G-Dienste mit geringer Latenz zu implementieren, die kontextabhängig und standortspezifisch sind. Die Einfachheit dieser Geräte wird die Umsetzung der 6G-Architektur beschleunigen.“

Die intelligenten Oberflächen von NEC würden die derzeitige RIS-Technologie verbessern, da sie vollständig passiv seien und keine aktiven Funkkomponenten enthielten, was ihren Gesamtstromverbrauch und die Menge an Elektronik, die hergestellt werden muss, reduzieren würde. Dies bedeute niedrigere Produktionskosten und geringere CO₂-Emissionen. Xavier Costa, Leiter der 6G-Forschungsgruppe von NEC Laboratories Europe, sagt: „Intelligente Oberflächen können so gestaltet werden, dass sie auf allem angebracht werden können, und so drahtlose Signale in offenen Räumen leiten und verstärken. Bis jetzt haben jedoch die Herstellungskosten einen ernsthaften Einsatz verhindert. Jetzt, da dieses Problem gelöst ist, haben wir einen realistischen Fahrplan für eine schnelle Kommerzialisierung. Das ist ein echter Heureka-Meilenstein für die drahtlose Kommunikation.“

Aktuell weisen Prototypen mit intelligenten Oberflächen von Drittanbietern noch erhebliche Nachteile auf, sagt NEC und nennt als Beispiele die Latenzzeit bei der Rekonfiguration, die Komplexität der Schaltkreise und einen hohen Stromverbrauch. Dagegen würden die intelligenten Oberflächen von NEC das standardmäßige Design der RIS-Elektronik verbessern, es einfacher machen und gleichzeitig die Rekonfigurationsgeschwindigkeit der Geräte erhöhen. Sciancalepore sagt: „Durch eine schnellere Rekonfigurationsrate kann eine intelligente Oberfläche sich direkt in eine bestehende O-RAN-konforme Netzwerkarchitektur einfügen, und eine intelligente RAN-Steuerung (RIC) kann nahezu in Echtzeit Informationen mit dem Gerät austauschen und dessen Konfiguration ändern.“

Nach der Markteinführung würden intelligente Oberflächen in bestehende drahtlose Netzwerke integriert, was die bestehenden Installations- und Wartungskosten für lokale Telekommunikationsbetreiber erheblich reduzieren könne. Die Technologie biete neben einer höheren Genauigkeit von Geolokalisationssystemen in Innenräumen auch einen starken Schutz vor elektromagnetischen Feldern (EMF) in öffentlichen Bereichen und werde dazu beitragen, verbesserte personalisierte Dienste für Endbenutzer bereitzustellen.

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