Die von ANDREW entwickelte und gelieferte intelligente Straßenleuchte verbirgt sämtliche elektrischen Anschlüsse und die Mittelband-Funktechnik in ihrem Sockel und gewährleistet so eine saubere und unauffällige Installation. Eine speziell entwickelte Leuchte an der Oberseite integriert sich nahtlos in die bestehende Beleuchtung und bietet gleichzeitig Montageoptionen für die nächste Generation von 5G- und zukünftigen 6G-Technologien. Dieses innovative Design beherbergt einen Ruckus WiFi 7 Access Point, eine 5G-Millimeterband-gNB (Basisstation) und eine 10-Port-ANDREW-Antenne und ermöglicht so eine hohe Konnektivität, ohne die optische Harmonie des öffentlichen Raums zu beeinträchtigen.
Die neue 5G-mmWave-Ausrüstung, die an der Straßenlaterne installiert wurde, stammt von Ericsson und ist im Standalone-Modus (SA) mit Dual Connectivity (DC) konfiguriert. Sie arbeitet mit einer zweiten Ericsson gNB im mittleren Frequenzband (3,5 GHz) zusammen. Diese Konfiguration ermöglicht es dem Netzwerk, die extrem hohe Kapazität der Millimeterwellenfrequenzen mit der größeren Reichweite des mittleren Frequenzbands zu kombinieren und so Leistung und Zuverlässigkeit zu optimieren.
Im eingesetzten System ist die Millimeterwellen-Funkschicht ausschließlich für den Benutzerdatenverkehr reserviert, während die Mittelbandschicht (FR1, Betriebsfrequenz 3,5 GHz) als Basis für die Steuerungssignalisierung dient. Diese Architektur gewährleistet, dass der gesamte Datenverkehr von der hohen Kapazität der Millimeterwellenverbindung profitiert, sobald eine entsprechende Abdeckung verfügbar ist, und gleichzeitig eine robuste Steuerungsverbindung über die Mittelbandschicht aufrechterhalten wird.
Während der Tests wurde keine Benutzerebenenaggregation zwischen FR1 und FR2 (26 GHz) angewendet, um eine eindeutige Bewertung der unabhängigen Leistungsfähigkeit jeder Funkschicht zu ermöglichen. Sobald sich das Benutzergerät außerhalb des effektiven Abdeckungsbereichs des Millimeterwellenbands befand, schaltete das System nahtlos in den Mittelbandbetrieb sowohl für die Benutzer- als auch für die Steuerungsebene um und demonstrierte damit die Stabilität der dualen Konnektivität in 5G.
Die Messkampagne des eingesetzten Systems wurde an sechs Standorten im Freien in zunehmender Entfernung von der Straßenlaterne durchgeführt. Dabei wurde das System mit zwei Millimeterwellen-Bandbreitenzuweisungen evaluiert: einem einzelnen Träger (100 MHz Bandbreite) und acht aggregierten Trägern (800 MHz Gesamtbandbreite für den Downlink und 400 MHz Gesamtbandbreite für den Uplink). Unter Sichtverbindungsbedingungen erreichte die Acht-Träger-Konfiguration einen stabilen durchschnittlichen Durchsatz von 3,9 Gbit/s im Downlink und bis zu 239 Mbit/s im Uplink. Dies bestätigt die beträchtliche zusätzliche Kapazität, die mit Millimeterwellentechnologie im Vergleich zu herkömmlichen Mittelband-Lösungen erzielt werden kann.
Latenzmessungen ergaben eine durchschnittliche Round-Trip-Latenz von 4,5 Millisekunden an allen Messpunkten innerhalb der Millimeterwellen-Abdeckung, unabhängig von der Betreiberkonfiguration und sowohl bei direkter (LoS) als auch bei teilweiser Sichtbehinderung (NLoS). Dies unterstreicht die Leistungsvorteile der Millimeterwellen-Konnektivität für latenzempfindliche Anwendungen. Die Ergebnisse bestätigen die Eignung von Millimeterwellen-basierten Smart-Street-Attraktionen für stark frequentierte Außenbereiche, in denen eine direkte oder nahezu direkte Sichtverbindung gewährleistet ist, wie beispielsweise Fußgängerzonen, öffentliche Plätze und Universitätsgelände. Sie liefern zudem wertvolle Erkenntnisse für die Planung und Optimierung zukünftiger, dichter urbaner Netzwerke.
Die in der intelligenten Straßenlaterne installierte Ausrüstung wurde an das von Ericsson bereitgestellte 5G-Kernnetz von NEXTONIC angeschlossen. Diese Integration ermöglicht es Forschern, fortschrittliche Netzwerkfunktionen in einer realen Außenumgebung zu testen und zu validieren und so die volle Leistungsfähigkeit der 5G-SA-Infrastruktur des Labors auszuschöpfen.
Die Implementierung wurde durch das Projekt ADVANCE-6G (Beschaffung von Ausrüstung für die wissenschaftliche Rechen- und Kommunikationsinfrastruktur für fortgeschrittene Experimente in 6G-Netzen) finanziert, das IMDEA Networks im Rahmen des UNICO-Forschungs- und Entwicklungsprogramms 6G 2022 und des spanischen Wiederaufbau-, Transformations- und Resilienzplans (PRTR) – gefördert von der Europäischen Union (NextGenerationEU) – zugesprochen wurde. Ziel des Projekts ist es, IMDEA Networks die notwendige wissenschaftliche und technische Infrastruktur für die integrierte Durchführung fortgeschrittener Experimente in 5G und 6G bereitzustellen.
Im Rahmen desselben Projekts wird das Netzwerk derzeit auf dem Campus der Universität Carlos III. Madrid (UC3M) in Leganés umfassender ausgebaut. Diese Erweiterung umfasst drei zusätzliche intelligente Straßenlaternen, die ebenfalls von Andrew und Ericsson geliefert werden. Dadurch entsteht ein größeres Testfeld für die Forschung zur Millimeterwellen-Außenabdeckung, zu Mobilitätsszenarien und zu erweiterten Netzwerkfunktionen im universitären Umfeld.
Die Implementierung wurde durch die Unterstützung von Telefónica ermöglicht, die das notwendige Funkfrequenzspektrum für den Betrieb des Netzes bereitgestellt hat. Diese Zusammenarbeit unterstreicht die enge Partnerschaft zwischen der Telekommunikationsbranche und Forschungseinrichtungen zur Entwicklung und Validierung modernster drahtloser Technologien.
„Diese Umsetzung ist ein klares Beispiel dafür, wie die UNICO-Forschungs- und Entwicklungsinitiative es IMDEA Networks ermöglicht hat, seine Forschungsinfrastruktur für fortschrittliche drahtlose Technologien zu verbessern“, sagte Carlos Bernardos, Professor an der Carlos III Universität Madrid und nebenberuflicher Forschungsprofessor bei IMDEA Networks.
„Durch dieses Projekt konnten wir wichtige Funktionen von 5G Advanced, wie den Millimeterwellenzugang und die Dual-Connectivity, in realen Außenszenarien testen und damit die Grundlage für zukünftige 6G-Experimente schaffen. Solche Erfolge stärken unsere wissenschaftliche Basis und beschleunigen die Umsetzung von Forschungsergebnissen in praktische Lösungen, was letztendlich der Gesellschaft zugutekommt.“ „Indem wir den Forschern von IMDEA Networks direkten Zugang zur 5G-mmWave-Technologie ermöglichen, können durch offene Experimente innovative Anwendungsfälle und Anwendungen im Außenbereich entdeckt werden. Die Zusammenarbeit zwischen Industrie und Wissenschaft ist entscheidend, um die Einführung revolutionärer Technologien wie mmWave zu beschleunigen und deren praktische Wirkung zu verstärken“, so Manuel Lorenzo, Direktor für Technologie und Innovation bei Ericsson R&D Spanien.
„Bei ANDREW konzentrieren sich unsere Forschungs- und Entwicklungsbemühungen darauf, die Weiterentwicklung von Mobilfunknetzen durch die Integration verschiedener Technologien und die Vereinfachung der Netzverdichtung zu ermöglichen. Die Teilnahme an diesem Projekt unterstreicht unser Engagement für die Verbesserung der Konnektivität und die Bereitstellung innovativer Lösungen, die Netze der nächsten Generation effizienter und skalierbarer machen“, kommentierte Pedro Torres Martos, Chief Technology Officer von ANDREW in Europa.
