Effiziente Ressourcen-Vergabe in drahtlosen Software-Defined Networks

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eduard Axel Jorswieck
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 400727813

Zukünftige Generationen der zellularen Mobilfunknetzwerke werden sich signifikant ändern, um die steigende Anzahl von Netzwerkteilnehmern sowie deren Nachfrage nach hochratigen Datendiensten mit hoher Dienstgüte inklusive geringer Verzögerungsanforderungen zu bedienen. Außerdem beträgt er Energieverbrauch durch zellulare Netze bereits 0.5% des gesamten Energieverbrauchs. Die Umwelt und die Wirtschaft benötigen eine Steigerung der Energieeffizienz und eine Konstanz oder Verringerung des Energieverbrauchs bei Erhöhung der Datenrate um den Faktor 1000. In dem Projekt entwickeln wir eine neue Funkzugriff-Netzwerkarchitektur, welche flexibel und angepasst and Verkehr und Nutzerdichte ist. Die Architektur berücksichtigt gut die neuen Entwicklungen im Bereich von massiven MIMO Basisstationen, nicht-orthogonalen Vielfachzugriffsverfahren und nutzt die Merkmale von Software Defined Radio und Netzwerken aus. Methodisch formuliert das Projekt die entsprechenden Funkressourcen Management Aufgaben als solide Optimierungsprobleme und löst diese entweder zentralisiert oder in einer verteilten Implementierung. Koexistenz von mehreren Netzwerktechnologien wie mmWave, WiFi und Zellular erlaubt es die Teilnehmer mit mehreren übergangslosen Verbindungen auszustatten falls die korrespondierende Ressourcenvergabe dieses unterstützt. Das Projekt betrachtet auch robuste Ressourcenvergabe unter imperfekter Kanal- und Verkehrs-zustands-information. Die Multi-Objektive Optimierungsaufgaben werden durch die neuesten Werkzeuge inklusive der fraktionalen Optimierung, der konvexen sequentiellen Approximation und der semidefiniten Relaxation gelöst. Alle Lösungen werden hinsichtlich Leistungsfähigkeit, Komplexität und Konvergenzeigenschaften untersucht. Die entwickelten Algorithmen werden eine Basis für Softwareimplementieungen in 5G und nachfolgenden Netzwerken bilden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Iran
• Partnerorganisation: Iran National Science Foundation (INSF)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Nader Mokari Yamchi