Drahtlose Signale sind in weitläufigen Umgebungen naturgemäß instabil: Begrenzte Signalstärke und Objekte innerhalb der Funkzone beeinträchtigen die Signalreichweite und stören die Geräteverbindung. Dies kann den Betrieb bestehender Anwendungen beeinträchtigen und verlangsamt den Ausbau von Hochgeschwindigkeits-5G-Diensten sowie die Entwicklung der 6G-Architektur.
Intelligente Oberflächen, auch bekannt als rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (RIS), sind programmierbare elektronische Strukturen, die drahtlose Signale in einer bestimmten Umgebung steuern und verstärken. Diese Strukturen lassen sich auf nahezu allen Oberflächen anbringen und bündeln drahtlose Signale auf bestimmte Bereiche. Dadurch können in wenigen drahtlosen Kommunikationsumgebungen unterschiedliche drahtlose Zonen und Dienste eingerichtet werden.
Vincenzo Sciancalepore, leitender Forscher bei NEC, erklärte: „Intelligente Oberflächen sind unglaublich vielseitig und ideal für die Einrichtung öffentlicher und privater Netzwerke in großen, offenen Bereichen wie Bahnhöfen, Einkaufszentren und 5G-fähigen Fabriken. Dies eröffnet Serviceanbietern neue Geschäftsmöglichkeiten für die Bereitstellung latenzarmer, kontextbezogener und standortspezifischer 5G-Dienste. Die einfache Handhabung dieser Geräte wird nach ihrer Implementierung die Planung der 6G-Architektur beschleunigen.“ Die
intelligenten Oberflächen von NEC verbessern die aktuelle RIS-Technologie durch ihren vollständig passiven Betrieb ohne aktive Hochfrequenzkomponenten. Dadurch werden der Gesamtstromverbrauch und die Anzahl der zu druckenden elektronischen Bauteile reduziert. Dies führt zu geringeren Produktionskosten und einem kleineren CO₂-Fußabdruck.
Xavier Costa, Leiter der 6G-Forschungsgruppe bei NEC Laboratories Europe, erklärt: „Intelligente Oberflächen können so gestaltet werden, dass sie auf beliebigen Oberflächen haften und drahtlose Signale in offenen Räumen lenken und verstärken. Bislang haben jedoch die hohen Herstellungskosten ihren Einsatz ernsthaft verhindert. Sobald dieses Problem gelöst ist, verfügen wir über einen realistischen Fahrplan für ihre rasche Kommerzialisierung, was einen echten Meilenstein für die drahtlose Kommunikation darstellt.“
Bestehende Prototypen intelligenter Oberflächen von Drittanbietern weisen erhebliche Nachteile auf, wie z. B. lange Konfigurationszeiten, komplexe Schaltungen und hohen Stromverbrauch. Im Gegensatz dazu verbessern die intelligenten Oberflächen von NEC das Standard-RIS-Elektronikdesign, indem sie es vereinfachen und gleichzeitig die Konfigurationsgeschwindigkeit der Geräte erhöhen. Sciancalepore erklärt: „Die höhere Konfigurationsgeschwindigkeit ermöglicht es einer intelligenten Oberfläche, sich direkt mit einer bestehenden O-RAN-konformen Netzwerkarchitektur zu verbinden, in der eine nahezu in Echtzeit arbeitende intelligente RAN-Steuerung (RIC) Informationen direkt mit dem Gerät austauschen und dessen Konfiguration ändern kann.“.
Sobald intelligente Oberflächen kommerziell verfügbar sind, werden sie in bestehende drahtlose Netzwerke integriert, wodurch die Installations- und Wartungskosten für lokale Telekommunikationsbetreiber deutlich sinken. Die Technologie ermöglicht präzisere Indoor-Geolokalisierungssysteme, bietet einen zuverlässigen Schutz vor elektromagnetischen Feldern (EMF) in öffentlichen Bereichen und trägt zur Bereitstellung verbesserter und personalisierter Dienste für Endnutzer bei.
