Das Projekt im Überblick
5GNOW, ausgeschrieben "5th Generation Non-Orthogonal Waveforms for Asynchronous Signalling", war ein Verbundforschungsprojekt im 7. Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union (Fördernummer 318555). Es lief von 2012 bis 2015, koordiniert vom Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut in Berlin. Der Zeitpunkt erklärt den Auftrag: LTE war gerade erst ausgerollt, ein 5G Standard existierte nicht, und die europäische Forschung wollte die technischen Grundlagen der nächsten Generation nicht allein der Industrie in Asien und Nordamerika überlassen.
| Programm | EU FP7 (7. Forschungsrahmenprogramm), Fördernummer 318555 |
| Laufzeit | 2012 bis 2015 |
| Koordination | Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, Berlin |
| Gegenstand | nicht-orthogonale Wellenformen und asynchrone Signalisierung für 5G |
| Untersuchte Verfahren | GFDM, UFMC, FBMC und verwandte Mehrträgerverfahren |
Quelle: EU-Forschungsdatenbank CORDIS, Projektveröffentlichungen.
Die Forschungsfrage: muss 5G so streng getaktet sein wie LTE?
LTE beruht auf OFDM, einem Mehrträgerverfahren, das nur funktioniert, wenn alle Teilnehmer einer Zelle streng synchron senden. Diese Ordnung kostet: Signalisierungsaufwand, Energie und Flexibilität, besonders für Geräte, die nur sporadisch winzige Datenmengen übertragen. Die 5GNOW-These lautete, dass eine künftige Generation neben Smartphones auch Milliarden Sensoren und Maschinen tragen muss, und dass die dafür nötige Luftschnittstelle asynchroner, robuster und toleranter werden sollte.
Untersucht wurden dafür nicht-orthogonale Wellenformen: GFDM (Generalized Frequency Division Multiplexing), UFMC (Universal Filtered Multi-Carrier) und FBMC (Filter Bank Multi-Carrier). Gemeinsamer Kern der Kandidaten ist eine Filterung der Träger, die die strengen Synchronitätsanforderungen lockert und Aussendungen spektral schärfer begrenzt. Das Projekt entwarf dazu eine einheitliche Rahmenstruktur, die unterschiedliche Verkehrsarten, vom Breitband-Stream bis zum Sensor-Burst, im selben Netz bedienen sollte, ein Gedanke, der dem späteren Standard vorausgriff.
Das Konsortium: Forschung und Industrie aus Europa
Neben dem koordinierenden Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut arbeiteten Industrie- und Hochschulpartner aus mehreren Ländern im Konsortium zusammen, darunter Alcatel-Lucent mit den Bell Labs, die Technische Universität Dresden mit ihrem Mobilfunk-Lehrstuhl, das französische Forschungsinstitut CEA-LETI in Grenoble und der polnische Netzwerkspezialist IS-Wireless. Die Mischung war programmatisch: Grundlagenforschung, Systemsimulation und industrielle Verwertungsperspektive unter einem Dach, wie es die EU-Rahmenprogramme für strategische Technologien anstreben.
Ergebnisse und Veröffentlichungen
Das Projekt veröffentlichte seine Arbeit in öffentlichen Deliverables, darunter die vielzitierte Wellenform-Kandidatenauswahl (Deliverable D3.1) samt Folgeversionen, sowie in zahlreichen Konferenz- und Zeitschriftenbeiträgen der beteiligten Forscher. Die Dokumente prägten die europäische Diskussion darüber, an welchen Kriterien ein 5G Funkverfahren zu messen sei: Spektraleffizienz, Robustheit gegen Asynchronität, Energiebedarf einfacher Geräte und Koexistenz fragmentierter Frequenzen. Nachlesen lässt sich das Material über die EU-Forschungsdatenbank CORDIS und die üblichen wissenschaftlichen Bibliotheken; die Fördernummer 318555 führt dorthin.
Das Vermächtnis: was von 5GNOW im heutigen 5G steckt
Gemessen am Buchstaben des Standards ging der Wettbewerb anders aus: Das 3GPP entschied sich für 5G New Radio auf Basis eines weiterentwickelten CP-OFDM mit flexibler Numerologie, nicht für eine der nicht-orthogonalen Wellenformen. Gemessen an der Sache war die Forschung dennoch wirksam. Die von 5GNOW und Schwesterprojekten formulierten Anforderungen, ein Netz für sehr unterschiedliche Dienste, tolerant gegenüber kurzen asynchronen Aussendungen, flexibel im Frequenzraster, finden sich im heutigen Standard wieder, nur mit anderen technischen Mitteln gelöst. Wie dieses 5G heute in Deutschland funkt, dokumentieren die Beiträge Was ist 5G und 5G Frequenzen; was die Netze real leisten, der Beitrag 5G Geschwindigkeit.
Als Zeitdokument zeigt das Projekt zweierlei: wie früh die Weichen einer Funkgeneration gestellt werden, Jahre bevor Endkunden ein Symbol in der Statusleiste sehen, und wie europäische Verbundforschung auch dann Wert schafft, wenn ihr Favorit nicht Standard wird.
Häufig gestellte Fragen zum Projekt 5GNOW
Was war das Forschungsprojekt 5GNOW?
Ein europäisches Verbundforschungsprojekt im 7. Forschungsrahmenprogramm der EU (FP7), das von 2012 bis 2015 neue, nicht-orthogonale Wellenformen für die damals noch unstandardisierte fünfte Mobilfunkgeneration untersuchte. Der Projektname steht für "5th Generation Non-Orthogonal Waveforms for Asynchronous Signalling".
Wer koordinierte das Projekt 5GNOW?
Das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut in Berlin, eine der führenden europäischen Forschungseinrichtungen für Nachrichtentechnik. Zum Konsortium gehörten daneben Industrie- und Hochschulpartner aus mehreren EU-Ländern.
Was sind nicht-orthogonale Wellenformen?
Funkverfahren, die auf die strenge Synchronität des klassischen OFDM verzichten. LTE verlangt, dass alle Geräte exakt getaktet senden; 5GNOW untersuchte Verfahren wie GFDM, UFMC und FBMC, die auch asynchrone, kurzlebige Übertragungen effizient erlauben, etwa für Sensoren, die nur gelegentlich wenige Bytes funken.
Wurde eine 5GNOW Wellenform in den 5G Standard übernommen?
Nicht direkt. Das 3GPP entschied sich beim Standard 5G New Radio für ein weiterentwickeltes CP-OFDM mit flexibler Numerologie. Die Projektarbeiten flossen aber in die internationale Standardisierungsdebatte ein und schärften die Anforderungen, an denen die Kandidaten gemessen wurden.
Wo sind die Ergebnisse des Projekts dokumentiert?
In den öffentlichen Projekt-Deliverables, in Konferenz- und Zeitschriftenbeiträgen der beteiligten Forscher sowie in der EU-Forschungsdatenbank CORDIS, die das Projekt unter der Fördernummer 318555 führt. Viele der Publikationen sind über wissenschaftliche Datenbanken frei auffindbar.
Lief 5GNOW parallel zum 5G Netzausbau?
Nein, das Projekt endete Jahre vor dem Netzstart. 5GNOW gehörte zur Grundlagenphase, in der Europa die technischen Kandidaten für 5G sortierte; der kommerzielle Ausbau begann in Deutschland erst 2019. Den heutigen Stand der Netze dokumentiert die 5G Übersicht.
Warum war die Wellenform-Frage für 5G so wichtig?
Die Wellenform ist das Fundament jeder Funkgeneration: Sie bestimmt, wie effizient Spektrum genutzt wird, wie robust Verbindungen sind und welche Anwendungsklassen ein Netz tragen kann. Die Debatte um OFDM-Alternativen entschied mit darüber, wie flexibel der heutige Standard mit unterschiedlichen Diensten umgeht.