Ultrazuverlässige moderne drahtlose Übertragungssysteme mit Kontextinformation

• Antragsteller: Karl-Ludwig Besser
• Fachliche Zuordnung: Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509324296

Drahtlose Datenübertragung ist bereits heute in fast allen Bereichen des täglichen Lebens allgegenwärtig. Mit neuen Technologien wie dem Internet der Dinge (IoT) und 6G wird sich dieser Trend fortsetzen und sogar noch beschleunigen. Infolgedessen werden immer mehr kritische Infrastrukturen miteinander vernetzt und von einer zuverlässigen Datenübertragung abhängig sein. Dies macht es einerseits notwendig, die Gesundheit und Sicherheit von Menschen zu gewährleisten, z. B. in einem selbstfahrenden Fahrzeug, und andererseits die Privatsphäre und sensible Daten zu schützen, z. B. bei der Übermittlung von medizinischen Daten. Es ist daher eindeutig, dass die Analyse und Optimierung von Kommunikationsnetzen im Hinblick auf ihre Zuverlässigkeit in Zukunft immer wichtiger werden. In diesem Projekt zielen wir darauf ab, bestehende Konzepte der Zuverlässigkeit für drahtlose Kommunikationssysteme zu verallgemeinern, indem wir Kontext- und semantische Informationen einbeziehen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf modernen mmWave- und Terahertz (THz)-Systemen, die durch aufkommende Technologien wie rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (RIS) unterstützt werden. Zunächst wird die Zuverlässigkeit solcher Systeme bei Vorhandensein von abhängigen, unterbrochenen Verbindungen, z. B. aufgrund von Blockierungen, analysiert. Ein Verständnis über den Einfluss von Abhängigkeiten wird zu Richtlinien für ein optimales Systemdesign zur Erreichung von Ultra-Zuverlässigkeit führen. Als nächstes wird der traditionelle Begriff der Ausfallwahrscheinlichkeit auf Netze ausgedehnt, in denen Kontextinformationen in Form von externen Zuständen verfügbar sind. Da solche externen Zustände z. B. die Schwere von Ausfällen beeinflussen können, müssen sie einbezogen werden, um aussagekräftige neue Ausfallmetriken zu definieren. Dies führt auch zu neuen Optimierungsproblemen für das Systemdesign, z. B. im Hinblick auf die optimale Leistungsallokation in einem Mehrnutzernetzwerk. In vielen Anwendungen moderner Kommunikationssysteme besteht das Ziel darin, Nachrichten mit semantischen Informationen zu übermitteln, z. B. einen Befehl an einen Sensor zu senden. Daher sollte die Zuverlässigkeit anhand der Wahrscheinlichkeit gemessen werden, dass ein solcher Befehl erfolgreich ausgeführt wird, anstatt den erfolgreichen Empfang einzelner Bits zu analysieren. Daher wird diese semantische Information zusätzlich bei der Definition und Analyse der Zuverlässigkeit moderner Kommunikationssysteme berücksichtigt.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Harold Vincent Poor, Ph.D.