FunKI

Funkkommunikation mit Künstlicher Intelligenz

Hand mit Handy
Im Projekt FunKI wird die Integration von KI-Verfahren in Mobilfunksystemen untersucht, um vorhandene Ressourcen besser nutzen zu können. © peshkov - stock.adobe.com

Motivation

Die fortschreitende Digitalisierung führt zu einer rasant steigenden Anzahl vernetzter Geräte. Viele dieser Geräte können dabei nicht mit Kabeln an das Internet angebunden werden. Deshalb sind moderne drahtlose Kommunikationssysteme erforderlich, die sowohl leistungsstark als auch effizient sind. Wegen der Vielzahl der Geräte und den oft sehr unterschiedlichen und teils konkurrierenden Anforderungen an die Netzwerke wird die Handhabung des Netzes und dessen Komponenten immer komplexer. Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI) können dazu beitragen, die Komplexität beherrschbar zu machen und Funknetzwerke so leistungsstark und effizient wie möglich zu betreiben. Bisher werden KI-Verfahren hauptsächlich zur Durchführung von allgemeinen Netzwerkverwaltungsaufgaben verwendet. Der nächste Schritt ist die Anwendung von KI-Ansätzen in Funktionen drahtloser Kommunikationssysteme. Bisher existieren hierfür zumeist nur theoretische Untersuchungen. Diese haben aber nur eingeschränkte Aussagekraft in realen Funknetzen. Ebenso fehlt meistens eine praktische Umsetzung auf Basis von mikroelektronischen Systemen.

Ziele und Vorgehen

Das übergeordnete Ziel von FunKI ist die Entwicklung und Erprobung lern- und anpassungsfähiger Komponenten eines Kommunikationssystems, um effizient und nachhaltig auf vorhandene Netzwerkressourcen zurückzugreifen. Die zu entwickelnden KI-Ansätze berücksichtigen die Spezifikationen des Mobilfunks der 5. Generation (5G) und werden auf die Anforderungen der betrachteten 5G-Anwendungen zugeschnitten. Ausgehend von der Datenverarbeitung und der Zugriffssteuerung für das Funkmedium, bis hin zur optimierten Hardware-Implementierung werden die wesentlichen Kommunikationskomponenten hinsichtlich der Verwendung von verschiedenen KI-Verfahren analysiert und optimiert. Die Grundlage für das Training der KI-Verfahren sind im Projekt aufgenommene Messdaten von Funknetzwerken. Diese ermöglichen, die Eigenschaften bekannter KI-Verfahren problemspezifisch zu identifizieren und mögliche Einschränkungen bei ihrer Anwendbarkeit zu bestimmen. Im Vorhaben werden dabei die kosteneffiziente und flächendeckende Breitbandversorgung, Übertragungstechnologien für die Industrie 4.0 und Vernetzung für die Mobilität der Zukunft als Anwendungsfälle betrachtet.

Innovationen und Perspektiven

In dem Vorhaben werden nicht nur neue theoretische Ansätze für auf KI-Verfahren basierende Mobilfunksysteme entstehen, sondern auch spezialisierte Hardwarekomponenten realisiert. Diese Ergebnisse werden dazu beitragen, die technologische Souveränität Deutschlands im Bereich der Mobilfunksysteme zu stärken. Die zu entwickelnden Technologien haben das Potenzial, einen wichtigen Beitrag für zukünftige internationale Funkstandards zu leisten. In der Industrie 4.0 wird es insbesondere KMU mittels FunKI-Technologien ermöglicht, anspruchsvollste Anwendungen basierend auf Funknetzen zu verwirklichen.