Konzeptionierung eines Spektrum-Management-Systems für heterogene Funklandschaften

Die Einführung des Internets hat einen stetigen Wandel des täglichen, sowie beruflichen Alltags verursacht. Sozialen Netzwerken, wie beispielsweise Facebook haben das Verlangen des Nutzers immer „online“ zu sein, deutlich verstärkt. Hinzu kommen die kontinuierlich wachsenden Datenmengen, welche beispielsweise durch Videostreaming oder den Austausch von Bildern verursacht werden. Zusätzlich verursachen neue Dienste, welche beispielsweise im Rahmen vom Internet der Dinge und auch Industrie 4.0 eingeführt werden, zusätzliche Datenmengen. Dies resultiert in einem stetig wachsenden Bedarf an Spektrum. Aufgrund der Vielfalt der vorhandenen Dienste und Anwendungen und auch der physikalischen Ausbreitungseigenschaften ist es leicht ersichtlich, dass der Frequenzbereich bis 6 GHz stark ausgelastet ist. Neben den kontinuierlich betriebenen Diensten wie zum Beispiel Long Term Evolution (LTE), gibt es spektrale Bereiche, die nur eine geringe zeitliche Auslastung aufweisen. Markant hierfür sind Frequenzbereiche, welche beispielsweise exklusiv für militärische Nutzung reserviert sind. Bei genauerer Betrachtung fällt auf, dass dies eine Kombination aus zeitlicher und räumlicher Belegung ist. Um diesem Problem gerecht zu werden, erfolgt im Rahmen dieser Arbeit die Entwicklung eines generischen Spektrum-Management-Systems (SMSs) zur dynamischen Zuteilung vorhandener Ressourcen. Eine zentrale Anforderung an das System ist die Unterstützung von bereits bekannten Spektrum Sharing Verfahren, wie beispielsweise Licensed Shared Access beziehungsweise Authorized Shared Access oder Spectrum Load Smoothing.

Für die Evaluierung wird ein urbanes Areal mit fünf Gebäuden betrachtet. In der Mitte befindet sich ein sechsstöckiges Firmengebäude, welches in jedem Stockwerk mit einem Wireless Local Area Network Access Point (WLAN-AP) ausgestattet ist. Umliegend befinden sich vier Privathäuser, welche jeweils mit einem WLAN-AP ausgestattet sind. Das komplette Areal wird von drei Mobilfunkbetreibern mit je einer Basisstation (BS) versorgt und ist zusätzlich mit Mikro-Basisstationen ausgestattet. Die Untersuchungen im Rahmen dieser Arbeit belegen, dass ein heterogenes, zeitweise überlastetes Funksystem, vollständig, unter Verwendung von temporär ungenutzten bzw. nicht vollständig ausgelasteten Frequenzbereichen, harmonisiert werden kann.