Mobilfunk der Zukunft: Die Cloud wird beweglich

Wie kann man auf die Cloud genau dort zugreifen, wo man sie gerade braucht? Der Kommunikationswissenschaftler Frank Fitzek erklärt, weshalb zuerst das Problem mit der Zeit gelöst werden muss.

Interview mit Frank Fitzek

iRights: Sie beschäftigen sich mit Netzwerkkodierung. Was bedeutet das genau?

Frank Fitzek: Netzwerkkodierung ist ein ganz neuer Ansatz. Er wurde 2000 zum ersten Mal erwähnt und erst ein paar Jahre später auch anwendbar gemacht. Die Idee dahinter ist, dass Daten nicht mehr nur an den Eckpunkten kodiert werden, sondern dass dies im gesamten Netz geschieht. Das hat den Vorteil, dass man an jedem Knoten, also an jedem Router im Internet nachschauen kann: „Was ist beim nächsten Mal wichtig? Wie fehlerbehaftet ist mein Link?“ Und man kann das jederzeit anpassen.

Genau daran arbeiten wir auch im 5G Lab Germany. Hier geht es darum, die Datenpakete, die durchs Netz transportiert werden, in mathematische Gleichungen umzusetzen. Wir versuchen, immer granularer zu werden, um das Netz noch effizienter auszunutzen.

Welches praktische Ziel steht dahinter?

Wir wollen das sogenannte taktile Internet für das Internet der Dinge zum Laufen bringen. Derzeit haben wir sieben Milliarden Endgeräte. 2020 werden es 500 Milliarden sein. Uns geht es um die Frage, wie sich all diese Geräte miteinander vernetzen und steuern lassen. Wenn Sie einen Lichtschalter bedienen, dann ist es egal, wann das Licht angeht. Zur Not warten Sie einen Moment. Wenn Sie aber Autos oder in der Telemedizin eine Operation steuern wollen, die ein Arzt durchführt, der hundert Kilometer weit weg ist, dann brauchen Sie eine geringe Verzögerungszeit – auch als Latenz bezeichnet.

Die Latenzzeit ist sehr wichtig. Wir sprechen beim taktilen Internet von dieser „einen Millisekunde“: Wir wollen in einer Millisekunde ein Feedback vom Netz haben. Aber wie kriegt man das hin? Das ist mit einer drahtlosen Schnittstelle und mehr Bandbreite allein nicht zu schaffen. Da muss man sich einen holistischen Ansatz denken.

Worin besteht dieser Ansatz?

Unsere Daten sind meist in der Cloud gelagert. Aber was passiert eigentlich in diesen Cloudlösungen? Die Cloud liegt ja heutzutage immer in Amerika. Damit kann man aber diese eine Millisekunde niemals schaffen, denn die Distanz zwischen mir und dieser Cloud ist viel zu groß. Das geht zwar mit Lichtgeschwindigkeit, aber selbst Lichtgeschwindigkeit braucht mehr als eine Millisekunde von Amerika hierher. Das heißt, die Cloud, die heute noch statisch und sehr rigide irgendwo festgeschraubt ist, müssen wir näher an den Nutzer heranbringen. Und zwar so nah, dass diese eine Millisekunde erreicht werden kann. Am besten wäre es, wenn sich die Cloud gleich an einem Zugangspunkt befindet, an der Basisstation also, an der Antenne. Dann wären die Latenzzeiten sehr gering. Und wenn ich mich als Nutzer bewege, wenn ich zum Beispiel mit dem Zug von Dresden nach Berlin fahre, dann muss diese Cloud natürlich mit mir wandern. Die darf nicht in Dresden bleiben.

Wie macht man die Cloud beweglich?

Wir haben da schon ein paar Ideen. Das Besondere ist: Diese Cloud darf nicht nur singulär sein, sondern es werden mehrere Clouds sein. Warum mehrere? Wenn mal eine Cloud ausfällt, dann sind noch andere da, die dafür sorgen, dass Informationen auch wirklich bereitgestellt werden können; dass zum Beispiel nicht mitten in der Operation der Operateur wegbricht.

Der andere Grund lautet: Sicherheit. Wenn wir Geräte steuern wollen, müssen wir – um die Akzeptanz in der Bevölkerung zu bekommen –, dafür sorgen, dass da kein anderer steuert. Durch das taktile Internet werden wir demnächst Autos bewegen können, und zwar ohne Fahrer. Und bei 250 km/h auf der Autobahn will man natürlich nicht, dass andere Leute das Steuer übernehmen. Wenn man verschiedene Clouds hat, kann man mehr Sicherheit erzeugen. Heutzutage laufen die Daten, die ich im Internet verschicke, zum Beispiel in die Amazon-Cloud, immer den gleichen Weg entlang. Für Hacker ist das phänomenal. Die warten entweder am Knotenpunkt oder an der Cloud selbst und können die Daten abfangen. Wenn ich sie aber nicht mehr nur auf einem Weg, sondern auf mehreren Wegen zu verschiedenen Clouds schicke, und die Daten da verteilt liegen und auch noch kodiert sind, dann wird es für Hacker sehr, sehr schwierig.

Das heißt, die Daten werden aufgesplittet?

Wir splitten sie auf und kodieren sie. Das heißt, wir erzeugen mathematische Gleichungen. Sagen wir, ich habe vier Clouds. Dann gebe ich jeder Cloud 40 Prozent der Daten in Form von mathematischen Gleichungen. Wir schicken sozusagen Mathematik durchs Netz und speichern auch diese mathematischen Formeln. Und wir holen uns die immer wieder zurück. Wenn wir 100 Prozent der Formeln haben, können wir sie lösen und haben die Daten wieder. Ein Hacker, der nur 40 Prozent dieser Informationen hat, kann das nicht.

Welche Anwendungen haben Sie vor Augen?

Das Transportwesen ist ein großer Bereich. Tagsüber ist der Verkehr in den Städten oft blockiert. Autos könnten aber auch nachts fahren, wenn das automatisch geschieht. Das muss gesteuert werden. Die Medizin ist ein weiterer wichtiger Bereich. Man kann praktisch überall medizinische Daten von Menschen erfassen oder den Herzschrittmacher anpassen. Und ein ganz großes Gebiet ist die Industrie 4.0, in der Roboter auf den Fertigungsstraßen die Arbeit machen.

Das sind professionelle Anwendungen. Was wird sich für den normalen Nutzer ändern? Was kommt bei ihm an?

Man sieht jetzt schon, dass viele Leute mehr als nur ein Endgerät besitzen. Derzeit werden die noch sehr zentral gesteuert. Alle Telefone gehen zum Beispiel zur Basisstation oder zum Zugangspunkt zu Hause. Aber untereinander können die gar nicht so gut kommunizieren. Das wird denen von Firmen wie Google und Apple gerade abtrainiert, denn die wollen, dass wir immer schön in die Cloud gehen, damit sie die Kontrolle behalten.

Zukünftig wird es so sein, dass die Interaktion zwischen meinen Geräten viel besser ist. Sie wird nahtlos geschehen. Wenn mich später mal jemand anruft und ich sitze vor dem Fernseher, dann muss ich nicht mit meinem Handy skypen, sondern das wird einfach über den Fernseher geschaltet. Laut Schätzungen werden wir im Jahr 2020 10.000 Sensoren um uns herum haben, die uns sagen können, was gerade passiert. Dafür ist allerdings noch ein bisschen Intelligenz vonnöten, und auch die Vernetzung der einzelnen Sachen muss stärker werden.

Wo steht Deutschland heute im internationalen Vergleich bei der mobilen Nutzung?

Es ist immer schwierig, einem Professor so eine Frage zu stellen. Manche sagen dann: „Sie sprechen über 5G, und in Dresden ist noch nicht einmal der Netzausbau in 3G oder 4G fertig!“ Das ist aber auch nicht unsere Aufgabe. Wir schaffen die Technologie und zeigen die Marktchancen auf. Dass das dann genutzt wird, dafür müssen die Politik und die Industrie sorgen. Aber es ist eine Anstrengung, die sich lohnt.

Wenn ich nur mal an die deutsche Automobilbranche denke: Wenn die den Anschluss verpasst, werden wir bald Autos von Google haben, ungefähr so, wie Microsoft Nokia übernommen hat. Nokia kann nur noch die Hardware bauen, aber nicht mehr die Software. Das ist die Herausforderung, vor der wir uns gerade befinden. Wir wissen genau, wie altbacken unsere Autoindustrie ist. Wir müssen ihr zeigen, was eigentlich in die Fahrzeuge hinein gehört. Und da sind wir gar nicht so schlecht. Wenn man sich anschaut, was im Silicon Valley gerade passiert – denen gehen ein bisschen die Ideen aus. Wir sind dabei, das aufzurollen. Ich würde nicht sagen, dass Berlin das neue Silicon Valley ist – bei Weitem nicht. Weil wir gar nicht die Finanziers haben, die das Silicon Valley hat.

Aus Ihrer Sicht ist Deutschland also gar nicht so schlecht aufgestellt?

Es wird immer der Eindruck vermittelt, als wären wir rückständig. Aber die entscheidende Frage lautet: Ist die Industrie angebunden? Und da würde ich sagen, die große Industrie ist das auf jeden Fall. Im ländlichen Bereich müssen wir noch aufholen.

Wann wird 5G auf den Markt kommen?

Optimisten – und dazu gehöre ich auch – sagen 2020. Das wird aber nicht mit einem großen Startschuss eingeläutet werden. Stattdessen wird es Anwendungen geben, die schon früher kommen, gerade im Bereich Industrie 4.0. Das sind meistens abgeschottete Systeme und man kann damit relativ schnell loslegen. Selbstfahrende Autos hingegen kommen sicher nicht vor 2024. Da spielen auch Sicherheitskriterien und Akzeptanz eine Rolle – das hat nicht nur etwas mit Technik zu tun.

Das Interviw führte Vera Linß.

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Foto: Georg Roske

Frank Fitzek ist Professor am Lehrstuhl für Kommunikationsnetze der Uni Dresden und Kodirektor für das 5G Lab Germany, wo er sich mit allem beschäftigt, was mit Netzen zu tun hat. Eines seiner besonderen Arbeitsfelder ist die Netzwerkkodierung: Wie sehen zukünftige Netze im drahtgebundenen wie im drahtlosen Bereich aus?

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