Nokia Innovation Days Germany 2020 Leistungsschau für IoT- und Telkonetze

Autor / Redakteur: M.A. Dirk Srocke / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Den Umständen geschuldet wurden auch die Nokia Innovation Days im Jahr 2020 virtuell abgehalten. Die Teilnehmer versorgte der Netzausrüster mit etlichen Live-Demos, Einblicken von IoT bis zu 6G sowie Perspektiven über die Zeit der Pandemie hinaus.

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Die Technik zum Anfassen gab es diesmal nur virtuell, aber nicht minder anschaulich.
Die Technik zum Anfassen gab es diesmal nur virtuell, aber nicht minder anschaulich.
(Bild: Nokia/Vimeo (Screenshot))

Schon das virtuelle Format verdeutlichte: Corona und „new normal“ sind auch an den Nokia Innovation Days nicht spurlos vorübergegangen. Zum Einstieg in die 2020er Auflage von Nokias Leistungsschau beließ es Wolfgang Hackenberg allerdings nicht bei kurzfristigen Betrachtungen, sondern bemühte einen größeren Kontext. Dabei blickte Sprecher der Geschäftsführung Nokia Deutschland ganze 2.000 Jahre zurück. Seit die Römer ihre Straßennetze gebaut haben, hätten wir uns an allgegenwärtige Infrastrukturen für Wasserversorgung oder Verkehr gewohnt. Heute nun seien auch Strom und Kommunikationsnetze so selbstverständlich und allgegenwärtig, dass wir sie beinahe schon gar nicht mehr bewusst wahrnehmen.

Dem entsprechend zuverlässig und überall verfügbar müssten die Infrastrukturen allerdings auch sein. Passend dazu präsentierte Nokia an den drei Veranstaltungstagen aktuell erhältliche Lösungen und Ausblicke auf künftige Entwicklungen. Und auch die ganz praktischen Tücken einer 5G-Implementierung im realen Umfeld kamen ins Gespräch.

5G-Implementierung mit Mikrozellen

So schildert Hermann Rodler etwa die Herausforderungen beim Installieren von Mobilfunknetzen in der Innenstadt. Einerseits solle eine gute Infrastruktur installiert werden, andererseits müssten Makroantennen reduziert und Emissionen verringert werden. Das soll zum einen das Stadtbild bewahren und zum anderen 5G-Skeptiker nicht unnötig beunruhigen.

Als vielversprechenden Ansatz präsentierte Rodler die Modernisierung existierender Makrostandorte, ergänzt um 5G-Mikrozellen mit einer Sendeleistung von unter zehn Watt – letztgenannte ließen sich stadtbildschonend installieren und böten eine bessere Energieeffizienz pro übertragenen Daten.

Im direkten Vergleich mit einer Makrozelle benötige eine Mikrozelle bis zum Faktor 100 weniger Strom. Man geht davon aus, dass man eine Makrozelle mit zehn Mikrozellen ersetzen könne – geplante Feldversuche sollen genaue Daten liefern.

Komplette Demo-Umgebungen für 5G

Aktuelle Innovationen beim Radio Access für 5G waren auch das Thema verschiedene Demonstrationen. Hierbei bediente sich der Anbieter kompletter und funktionierender Versuchsinstallationen inklusive Core-Netzwerken, Applikationservern, Basebandmodulen, Umsetzern und Radio-Devices.

Im aus Ulm zugeschalteten Nokia Demo Lab präsentierte Kristina Hinrichs – Senior Technical Engineer – den gleichzeitigen Betrieb von 5G Non-Standalone (NSA) und 5G Standalone (SA) in einer Zelle. Sinnvoll ist das für Betreiber, die mit einem einzigen verfügbaren Frequenzbereich zugleich NSA- und SA-Nutzer bedienen möchten – beispielsweise Endverbraucher mit NSA und 4G-Anker zum einen, industrielle Anwender mit reinem 5G SA zum anderen.

Die Vorzüge geringerer Latenzen von 5G im industriellen Umfeld verdeutlichte Hinrichs übrigens anschließend noch eindrucksvoll im direkten Vergleich mit 4G. Drei per Netzwerk gesteuerte Roboterarme sollten dabei einen Ball auf einer beweglichen Ebene ausbalancieren – was im 5G-Setting deutlich schneller gelang.

Senior Engineer Ralf Priedigkeit komplettierte die Präsentation schließlich mit der Präsentation von Enhanced Mobile Broadband (eMBB) auf 800MHz Bandbreite im mmWave-Spektrum (28 GHz). Ein drahtlos angebundenes Endgerät wurde dabei mit Daten jenseits der vier Gigabit pro Sekunde versorgt. In der Realität würde sich dieser schwindelerregende Kanaldurchsatz freilich auf mehrere Nutzer in der Zelle aufteilen.

Quillion macht PON zu 5G-Backhaul

Mit dem Zusammenspiel von Mobilfunk und Passiven Optischen Netzen (PON) beschäftigte sich Manfred Egger, Head of Business Development Central und Deutsche Telekom bei Nokia Fixed Networks. Dabei ging es um drei Anwendungsszenarien.

Statt neue datenhungrige 5G-Basen mit dedizierten Glasfasern ans Core-Netz anzubinden, könnten bestehende Leitungen als Backhaul genutzt werden – und somit den Rollout neuer Mobilfunktechnologien beschleunigen. Die nötigen Funktionen für solch ein Backhauling will Nokia mit den eigens entwickelten Quillion-Chipsets bereitstellen; die böten beispielsweise eine geringe Verzögerung auf dem CTI (cooperative transport interface).

Zudem könne 5G als „Fixed Wireless“ Anschlüsse bereitstellen, wo es bisher noch an fest verlegten Leitungen hapere. Wo diese allerdings schon bis zum Haushalt verlegt sind, ließen sich 5G-Verkehre per WLAN ableiten – was wertvolle Mobilfunkkapazitäten entlaste.

Anwendungsadaptive PONs

Um die Kapazität von PON zu steigern treibt Nokia nach eigenem Bekunden die Standardisierung von 50 Gbit/s PON im Zeitmultiplexverfahren voran. René Bonk, Department Head, Bell Labs Fixed Networks in Stuttgart erläuterte in diesem Zusammenhang ein neuartiges Konzept zur Realisierung flexibler und anwendungsadaptiver optischer Zugangssysteme mit Geschwindigkeiten bis zu 100 Gbit/s.

Anwendungsadaptiv deutet es dabei bereits an. Die Netze sollen unterschiedlichen Anforderungen genügen. Bonk skizziert dabei folgende Szenarien: Im industriellen Umfeld könnten Reichweiten kurz, Splitfaktoren jedoch groß sein. Bei FTTH wären derweil Faserlänge und Dispersion beträchtlich. Im Mobile Anyhaul derweil könnte die Splitrate moderat, die Datenraten jedoch beträchtlich sein.

Nokia geht die Herausforderung nun per digitaler Signalprozessierung an. Anders als heute, könnte künftig für jeden Endpunkt (ONU, Optical Network Unit) eine individuelle Datenrate festgelegt werden – angepasst an die jeweiligen Kanalbeeinträchtigungen respektive Leistungsbudget und Signal-zu-Geräusch-Leistungsverhältnis. Als Möglichkeit hierfür nennt Bonk die parallele Verwendung mehrerer Modulationsverfahren. Damit könne die ursprüngliche Datenrate beispielsweise mehr als verdoppelt werden (NRZ zu PAM4). Infrastrukturen lassen sich so effizienter als bisher ausnutzen.

In die Standardisierung (ITU G.hsp) bringt Nokia die flexiblen PONs beispielsweise mit dem Konzept einer ONU-Gruppierung ein – hierbei würden ONUs mit ähnlichen Leistungsmerkmalen zusammengefasst. Diese bräuchten dann nur noch ihnen zugeordnete Codeword-Gruppen prozessieren – derzeit müssen ONUs noch alle eingehenden Daten verarbeiten, um erst danach überflüssige Informationen zu verwerfen.

Auf den Innovations Days vorgeführt wurde das ganze als Live-Demo aus den Bell Labs Stuttgart. Zu sehen war ein PON-System, das mit flexiblen Modulationsformaten und ONU-Gruppierung bis zu 100 Gbit/s realisiert. Dabei basierte das System ausschließlich auf kostengünstigen Komponenten für 25 Gbit/s und digitaler Signalprozessierung.

Blick in die Zukunft von 6G

Einen Blick in die Zukunft von 6G wagte Volker Ziegler von Nokia Bells Labs. Besonderen Wert legte der CTO 6G Leadership dabei auf visionäre Fragestellungen, die sich zunächst gar nicht rein technisch fassen ließen: Die Vernetzung von Welten und neuen Erfahrungswelten.

Eine nachgereichte Pressemitteilung konkretisierte diesen Ansatz. Darin verkündete Nokia, die Leitung des 6G-Projekts Hexa-X zu übernehmen. Die Leitinitiative der Europäischen Kommission umfasst ein Konsortium europäischer Partner, die Anwendungsfälle, Technologien und Architekturen für den ab 2030 erwarteten Mobilfunkstandard erarbeiten sollen.

In der Aussendung spricht der Anbieter von einer Verbindung aus menschlicher, physischer und digitaler Welt – und präzisiert folgende Forschungsschwerpunkte:

  • Verbindungsintelligenz: KI-/Machine-Learning-Technologien (ML) müssen ein wesentliches und vertrauenswürdiges Mittel sein, um Effizienz und Anwendererlebnis signifikant zu verbessern – im Dienste der Menschen;
  • Netz der Netze: Ressourcen unterschiedlichster Art müssen gebündelt werden, um ein digitales Ökosystem zu schaffen, das immer leistungsfähiger, intelligenter und heterogener wird, sodass schließlich ein einziges Netz der Netze entsteht;
  • Nachhaltigkeit: eine energieoptimierte, digitale Infrastruktur für eine bessere Umweltbilanz. Außerdem die Bereitstellung effektiver und nachhaltiger Digitalisierungswerkzeuge für die Wirtschaft, Gesellschaft und politische Entscheidungsträger weltweit;
  • Globale Abdeckung: effiziente und kostengünstige Lösungen, um eine globale Verfügbarkeit von Diensten zu ermöglichen, inklusive der Versorgung abgelegener Orte;
  • Außergewöhnliches Erleben: höchste Bitraten, extrem niedrige (nicht wahrnehmbare) Übertragungsverzögerung (Latenz), nahezu unbegrenzte Kapazität und präzise Lokalisierung und Sensorik;
  • Vertrauenswürdigkeit: Garantierte Vertraulichkeit und Integrität der Kommunikation sowie Gewährleistung von Datenschutz, Systemstabilität und Sicherheit.

Das Projekt Hexa-X ist übrigens am 1. Januar 2021 gestartet und auf zweieinhalb Jahre ausgelegt.

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