Speziellee Algorithmen sollen störungsfreies UMTS-Netz ermöglichen
Mathematik steuert den Einsatz der Pannenhelfer

Ob bei der Pannenhilfe, im öffentlichen Nahverkehr oder im Mobilfunk - mathematische Rechenmodelle spielen in vielen Branchen eine wichtige Rolle. Besonders bei komplexen logistischen Vorgängen lassen sich mit Algorithmen viel Zeit und Geld sparen. Im Mobilfunk steuern sie die Verteilung der Frequenzen.

KÖLN. Kein Sommer ohne kilometerlange Staus auf deutschen Autobahnen. In der Ferienzeit sind besonders viele Fahrzeuge unterwegs - Hochsaison für Pannenhelfer. Allein die ADAC-Einsatzwagen müssen in diesen Spitzenzeiten mehr als 300 Mal pro Stunde ausrücken. Die Einsatzplanung ist eine echte Herausforderung: Es gilt, die Touren der "gelben Engel" möglichst effizient zusammenzustellen, um Personal und Material zu schonen und die Autofahrer nicht zu lange warten zu lassen. Diese Planung ist ein mathematisches Problem, das Wissenschaftler des Konrad-Zuse-Zentrums für Informationstechnik Berlin (ZIB) im Auftrag des ADAC gelöst haben.

Ein Forscherteam des ZIB hat dazu einen Algorithmus entwickelt, der in weniger als 10 Sekunden einen eingehenden Auftrag automatisch an das optimal positionierte ADAC-Fahrzeug weitergibt. "Algorithmen sind eine geschickte Anordnung von Rechenschritten, um ein Problem bei wechselnden Variablen möglichst optimal zu lösen", erläutert Jörg Rambau vom ZIB-Team. "Solche mathematischen Problemlösungen setzen sich immer stärker durch." Vor allem in Logistik und Mobilfunk erleichtern sie die Arbeit.

Beim Beispiel ADAC können die Pannenopfer schnellere Hilfe erwarten und erhalten eine genauere Wartezeitprognose als bisher. Die jeweiligen Positionen der Helfer holt sich das Computersystem über das satellitengestützte Ortungssystem GPS. Hinzu kommt der Standort des havarierten Anrufers. "Außerdem mussten in dem komplexen Berechnungssystem mehrere hundert Nebenbedingungen berücksichtigt werden", sagt Rambau.

Bisher haben in den fünf regionalen ADAC-Zentren Mitarbeiter die Notrufe in ihren Computer eingegeben. An dieses System waren Disponenten angeschlossen, die auf dem Bildschirm den Standort der Pannenhelfer und die offenen Aufträge verfolgt haben. Sie teilten die Einsatzautos dann nach ihrem Ermessen zu.

Das neue System des ZIB soll im Herbst im Pilotbetrieb in der ADAC-Zentrale Ost getestet werden. Ein Fünftel des Bundesgebietes rund um Berlin wird dann von der neuen Software abgedeckt. Nach der Testphase sollen die ZIB-Algorithmen im gesamten Bundesgebiet arbeiten.

Das so genannte Dispatchersystem für den ADAC ist nur ein Beispiel für den Einsatz von Algorithmen in der Wirtschaft. Für die Berliner Verkehrsbetriebe hat das ZIB den optimalen Fahrzeugeinsatz berechnet - so konnte der gleiche Service mit weniger Bussen angeboten werden.

"Vorreiter bei der Verwendung von Algorithmen sind die Telekomunternehmen", sagt Rambau. In dieser Branche leisten die Rechenvorschriften besonders große Dienste, etwa wenn es um die ideale Positionierung von Sendemasten für den Mobilfunk geht. Das Berliner Unternehmen Atesio hat für die Mobilfunk-Firma E-Plus auf der Basis spezieller Algorithmen eine Software entwickelt, die die Frequenzen der Gespräche optimal verteilt.

Im Mobilfunk sind stationäre Sende-Empfangs-Einheiten - so genannte Transceiver - im Einsatz. Jedem Transceiver ist ein Kanal zugeordnet, über den die Mobiltelefone mit dem Funknetz verbunden sind. Da insgesamt nur eine begrenzte Anzahl von Kanälen verfügbar ist, müssen sie mehrfach verwendet werden.

Die gegenseitige Störung nahe gelegener Transceiver, die dicht beieinander liegende Kanäle verwenden, bringt Probleme mit sich. Eine Störung kann dazu führen, dass das Gespräch abbricht oder unverständlich wird.

Um solche Störungen zu vermeiden, muss ein Frequenzplan erstellt werden. Damit legt der Netzbetreiber für jeden Transceiver fest, welcher Kanal genutzt wird. So sollen möglichst wenig störende Interferenzen erzeugt werden - Algorithmen spielen hier eine entscheidende Rolle.

Eine besondere Schwierigkeit bei der Entwicklung sind die vielen technischen und rechtlichen Nebenbedingungen, die beachtet werden müssen.

"Der Telekommunikationsbereich ist ein riesiges Einsatzgebiet für Effizienz steigernde Algorithmen", sagt Andreas Eisenblätter, Geschäftsführer von Atesio. Neuestes Atesio-Projekt ist die Planung der UMTS-Infrastruktur. Im Rahmen des EU-Projektes "Momentum" soll es um die optimalen Standorte von Basisstationen und die Einstellung der dazu gehörigen Antennen gehen. Partner sind unter anderem die niederländische KPN Research, Vodafone Telecel aus Portugal und Siemens.

Quelle: Handelsblatt

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