RIS4NGWB

Förderung von Test-Infrastrukturen und Studien im 5G/6G-Backbone-Bereich

 

Das geplante Vorhaben beschäftigt sich mit der Sicherheit im 5G/6G-Backbone-Bereich. Um eine Erhöhung von Sicherheit und Resilienz im Wireless Backhaul zu demonstrieren, sollen mithilfe von Software-Defined Networking (SDN) gesteuerte und rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (“Reconfigurable Intelligent Surfaces”, RIS) eingesetzt werden.

Ausgangspunkt sind bereits existierende Netz-Komponenten und Vorarbeiten der Partner. Die RIS ermöglichen dabei zusätzliche Pfade für die Richtfunkstrecken zwischen einzelnen 5G/6G-Access Points. Einerseits kann man dadurch potenzielle Störer neutralisieren oder vorübergehend die Kapazität erhöhen (Resilienz), andererseits aber auch mögliches Abhören erschweren, da die Informationen auf mehr als einem Weg übertragen werden (Physical Layer Security).

Schließlich werden verschiedene Anwendungsszenarien aufgezeigt und entsprechend adressiert. Das gilt sowohl für die übliche öffentliche Telekommunikationsinfrastruktur  als auch für kleinere Campusnetze, wie zum Beispiel in Industrieanlagen oder Netze von Betreibern kritischer Infrastruktur mit hohen Resilienz- und Sicherheitsanforderungen.

Dank dieser Anwendungsbeispiele wird das Potenzial von RIS für die flexible und vor allem sichere drahtlose Verbindung von Radio-Access-Network-(RAN-)Komponenten sichtbar und wird mittels Wireless Backhaul und mit dem gesamten Mobilfunknetz in einer Testhalle untersucht.

Partner und Schwerpunkte

  • TU Clausthal, Professur Kommunikationstechnik für das Industrielle Internet der Dinge (Koordination)
    Systemarchitektur, hochfrequenztechnische Modellierung und Realisierung des RIS
    Kontakt: Prof. Dr.-Ing. habil. Niels Neumann
    Teilprojekt-Webseite: RIS4NGWB

  • Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
    Anwendungsszenarien und Anforderungen, Simulationen, SDN-Realisierung, Systemevaluation
    Kontakt: Norbert Franke

  • Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für digitale Übertragung
    nachrichtentechnische Entwicklung und Algorithmen
    Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Robert Schober

Motivation

Drahtlose Punkt-zu-Punkt-Netzwerkinfrastrukturen (wireless backbone) für 5G / 6G sind an vielen Stellen unverzichtbar, aber besonders gefährdet für absichtliche oder unabsichtliche Störungen und Abhören. Mit zunehmender Wichtigkeit von mobilen Netzen müssen auch der Schutz und die Resilienz dieser Infrastruktur verbessert werden.

 

Vision

Neue Netzwerkelemente - rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (reconfigurable intelligent surfaces RIS) - sollen zukünfig dazu beitragen, alternative Verbindungswege für die Punkt-zu-Punkt-Netzwerkinfrastrukturen zu ermöglichen. Um diese Netzwerkelemente für verschiedene Verbindungen gemeinsam nutzbar zu machen, müssen sie im Netzwerkmanagement als Ressource ansteuerbar sein - modern wird das über Software-definierte Netze (SDN) realisiert.

 

Ziele

Das vorgeschlagene Prinzip soll in einer beispielhaften Einsatzumgebung, dem Testcenter LINK des Fraunhofer IIS untersucht und demonstriert werden. Außerdem sollen mögliche Anwendungsszenarien, Anforderungen und Systemarchitekturen entwickelt werden.

 

Angestrebte Ergebnisse

Ein Katalog an möglichen Anwendungsszenarien, daraus resultierenden Anforderungen sowie eine Systemarchitektur für Hardware- und SDN-Komponente wird von den Partnern im Projekt erarbeitet. Außerdem soll am Ende das Prinzip beispielhaft im Testcenter LINK des Fraunhofer IIS demonstriert werden.

 

Impact 

Das Projekt stärkt das Konsortium und sein Netzwerk am Standort Deutschland durch neu erworbene Lösungskompetenz zur Gewährleistung der neuen und hohen Anforderungen bei Sicherheit und Resilienz im Kontext von Wireless Backhaul und erlaubt den zielgerichteten Transfer der Ergebnisse durch Qualifikation wissenschaftlichen Personals, Abschlussarbeiten, wissenschaftliche Veröffentlichungen sowie ggf. Patente, Anwendungsszenarien in Zusammenarbeit mit einzelnen Unternehmen und Verbänden wie NGMN, 5G-ACIA, BDEW, UP-KRITIS, Standardisierung wie 6G (z.B. über 3GPP).

Planung der finalen RIS4NGWB-Projektphase in Clausthal

Die bisher erreichten Ergebnisse und die Planung der finalen Projektphase von RIS4NGWB wurden an der TU Clausthal diskutiert. Dabei stand die Fertigstellung der reflektiven intelligenten Oberfläche (RIS), deren Integration in ein Software-Defined Networking (SDN) und die geplante Demonstration im Test- und Anwendungszentrum L.I.N.K. des Fraunhofer IIS in Nürnberg im Vordergrund. Ziel des gemeinsamen Vorhabens der Arbeitsgruppe von Prof. Neumann dem Fraunhofer IIS in Nürnberg und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg ist eine sichere und resiliente Übertragung für drahtlose 5G/6G-Backbones, gefördert vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik. 

© TU Clausthal
© TU Clausthal
© Fraunhofer IIS / TU Clausthal

RIS4NGWB: erster Meilenstein erreicht

Bei einem Arbeitstreffen am Fraunhofer IIS in Nürnberg wurde im Vorhaben RIS4NGWB der erste Meilenstein planmäßig erreicht: Die Systemarchitektur und die mobilen Anwendungsszenarien sind nun festgelegt. Außerdem gibt es schon erste Ergebnisse im Hardware-Design, bei der informationstechnischen Modellierung sowie beim SDN-Teil des Vorhabens.

Vor Ort im Test- und Anwendungszentrum L.I.N.K. konnten sich die Kollegen von der TU Clausthal sowie von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg ein Bild von den hervorragenden experimentellen Möglichkeiten machen. So inspiriert wurden gleich die für das nächste Jahr vorgesehenen Demonstrationen geplant.

© Fraunhofer IIS
© Fraunhofer IIS
© Fraunhofer IIS