Institute of Telecommunications

Das Institute of Telecommunications (ITC) zählt mit über 60 wissenschaftlichen Mitarbeiter_innen zu den größten Instituten der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Wien. Seine Wurzeln reichen bis ins Jahr 1928 zurück – seither prägt es mit einer langjährigen Tradition exzellenter Lehre und Forschung die Entwicklung der Kommunikationswissenschaften. Die heutige Struktur des Instituts geht auf das Jahr 2011 zurück, als das Institut für Breitbandkommunikation (IBK) mit dem ehemaligen Institut für Nachrichtentechnik und Hochfrequenztechnik (INTHFT) zusammengelegt wurde.

In der akademischen Ausbildung deckt das ITC ein breites Themenspektrum ab: Von Signalen und Systemen über Mobilfunk und Hochfrequenztechnik bis hin zu Kommunikationsnetzen bereichert es die Curricula mehrerer Studiengänge in der Elektrotechnik und Informatik.

Die Forschungsaktivitäten des Instituts konzentrieren sich auf praxisnahe und zukunftsweisende Themen wie mobile Kommunikation, drahtlose Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen, Kommunikationsnetze und Hochfrequenztechnik. Die Projekte reichen dabei von grundlagenorientierter Forschung bis hin zur Entwicklung konkreter Hardware- und Software-Lösungen. Besonders hervorzuheben ist die enge Kooperation mit Industriepartnern sowie die Einbindung in internationale Forschungsprogramme, die eine Brücke zwischen Wissenschaft und Anwendung schlagen.

Forschung

Im Folgenden werden drei zentrale Forschungsbereiche vorgestellt, welche aktuelle Relevanz haben oder denen entscheidende Bedeutung in der Zukunft zugeschrieben wird:

Wireless Communications

Das Institut für Telekommunikation engagiert sich intensiv in der Wireless-Forschung – mit einem breiten Spektrum an Aktivitäten, die sowohl die systemische Ebene als auch die physikalischen Grundlagen der Datenübertragung abdecken. Ein zentraler Fokus liegt auf der Optimierung von Netzwerkmanagement und Ressourcenplanung, also der Frage, wie Kommunikationsnetze effizient gesteuert und Kapazitäten bedarfsgerecht verteilt werden können. Die Forschungsarbeiten sind dabei eng mit aktuellen und zukünftigen Anwendungen verknüpft: Einerseits werden praktische Lösungen für das 5G-Netz erarbeitet, andererseits zielen Projekte bereits auf die nächste Generation (6G) ab.

Ein Schlüsselthema der letzten Jahrzehnte ist die Mehrantennentechnologie, die durch fortschrittliches Design und die Entwicklung hochfrequenztechnischer Komponenten vorangetrieben wird. Diese Innovationen sind insbesondere für den Mobilfunk von zentraler Bedeutung. Darüber hinaus rücken hochmobile Szenarien (z.B. Hochgeschwindigkeitszüge) zunehmend in den Mittelpunkt. Hier führen extreme Geschwindigkeiten zu signifikanten Dopplerfrequenzverschiebungen, für deren Kompensation spezielle Mechanismen entwickelt werden, die eine stabile Kommunikation auch unter dynamischen Bedingungen gewährleisten.

In der angewandten Forschung setzt das Institut zunehmend auf maschinelles Lernen, um Prozesse zu beschleunigen, die bisher auf klassisch-analytischen Methoden oder Simulationen basierten. Besonders auf Netzwerkebene erweist sich dieser Ansatz als effizient: Während früher komplexe Modelle oder aufwendige Simulationen erforderlich waren, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen, ermöglicht künstliche Intelligenz (KI) heute eine dynamische Optimierung. Durch das kontinuierliche Sammeln und Auswerten von Echtzeitdaten lassen sich Systemparameter so adaptiv anpassen.

Vor allem bei der Ressourcenverteilung und der Betriebsoptimierung kommunikationstechnischer Infrastrukturen kommt maschinelles Lernen zum Einsatz. Zentrale Fragen wie „Wie lässt sich die Servicequalität bei minimalem Ressourcenverbrauch sicherstellen?“ werden zunehmend durch selbstlernende Algorithmen beantwortet. Ziel ist es, Leistung und Effizienz in Einklang zu bringen.

Signal Processing

Während die Netzwerkforschung stark anwendungsorientiert bleibt, widmet sich die Signalverarbeitung grundlegenden Fragestellungen, die über die reine Datenübertragung hinausgehen. Abgesehen von modernen Varianten klassischer Methoden der Signalverarbeitung, wie sie im Entwurf von Sendeempfängern und in der Multimedia-Verarbeitung zum Einsatz kommen, liegt ein zentraler Teil der Institutsaktivitäten im Bereich des maschinellen Lernens, das sich aus der Big-Data-Forschung entwickelt hat und heute eine Schlüsselrolle in der Informationstechnik einnimmt.

Im Fokus der Forschungsarbeiten stehen drei Varianten des maschinellen Lernens: probabilistische Verfahren, verstärkendes Lernen, und Ansätze, die auf kombinatorischen Graphen aufbauen. Ein erheblicher Teil der Arbeiten zielt auf theoretische und algorithmische Weiterentwicklungen dieser Methoden ab. Gleichzeitig werden aber auch unterschiedlichste Anwendungsszenarien untersucht, die von Datenakquisition und -aggregation für autonome Fahrzeuge über Sensornetzwerke und biomedizinische Fragestellungen bis hin zur Analyse sozialer Netzwerke reichen. Die bearbeiteten Ansätze des maschinellen Lernens ermöglichen, dass technische Systeme autonom und effizient komplexe Aufgaben lösen. Ein besonders dynamisches Forschungsfeld ist das automatisierte Lernen von Algorithmen, bei dem unterschiedliche methodische Ansätze kombiniert werden, um Rechner in die Lage zu versetzen, selbstständig Lösungen zu entwickeln. Diese Arbeiten zielen darauf ab, intelligente Systeme zu schaffen, die nicht nur Daten verarbeiten, sondern aus ihnen adaptive und robuste Handlungsstrategien ableiten.

Networks

Im Forschungsbereich Netze werden Methoden für die sichere Kommunikation in kritischen Infrastrukturen (Smart Grids, Ladeinfrastrukturen für eMobility) sowie Methoden für die Erkennung und Abwehr von Cyberangriffen in diesen Infrastrukturen erforscht. Hierbei gewinnt maschinelles Lernen zunehmend an Bedeutung, um Sicherheitsprozesse effizienter und präziser zu gestalten. Ein zentraler Anwendungsfall liegt in der Echtzeit-Erkennung von Anomalien, da Abweichungen von normalen Betriebsabläufen häufig frühe Indikatoren für potenziell schädliche Szenarien darstellen. Durch die Sensibilisierung von KI-Systemen für solche Muster lassen sich Risiken proaktiv identifizieren, bevor sie zu konkreten Bedrohungen eskalieren.

Ein zentrales Problem besteht jedoch darin, dass kritische Anomalien nur in Ausnahmefällen auftreten. Dies erschwert das Training der Algorithmen, da klassische Lernverfahren auf eine ausreichende Menge an Trainingsdaten angewiesen sind. Die Lösung liegt in der kontinuierlichen Analyse von Betriebsdaten, insbesondere aus dem Verkehrsstrom der Nutzer und der Kommunikation innerhalb des Systems. Hier zeigt sich, dass die Echtzeit-Auswertung von Datenströmen – etwa in Telekommunikationsnetzen – wertvolle Rückschlüsse ermöglicht, ohne dabei auf personenbezogene Informationen zugreifen zu müssen.

Die Verfügbarkeit von Daten ist in der Regel gegeben, da moderne Infrastrukturnetze ständig Kommunikations- und Betriebsdaten generieren. Entscheidend ist jedoch, welche Verfahren der Anomalieerkennung sich am besten eignen. Hier kommen spezialisierte Algorithmen zum Einsatz, die in der Lage sind, Muster in Echtzeit zu erkennen und gleichzeitig die Komplexität der Datenströme zu bewältigen.

Lehre

Das Institute of Telecommunications ist die tragende Säule des Masterstudiengang „Information and Communication Engineering“ an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik. Dieses Studienprogramm durchlief vor kurzem eine grundlegende Veränderung und Weiterentwicklung, um Studierende noch gezielter auf die Herausforderungen der digitalen Zukunft vorzubereiten.

Der Studiengang bietet eine moderne und umfassende Ausbildung, die auf fundiertem, hochwertigem und nachhaltigem Wissen in der Informations- und Kommunikationstechnik basiert. Im Mittelpunkt stehen vertiefte Einblicke in die Informations- und Signalverarbeitung, aktuelle Netzwerktechnologien und Netzwerksicherheit sowie die Entwicklung und Optimierung von funkbasierten Telekommunikationssystemen und der zugehörigen Hochfrequenztechnik- Technologien.

Das Curriculum zielt darauf ab, diese Inhalte praxisnahe und zukunftsorientiert zu vermitteln und Absolvent_innen damit optimal auf eine führende Rolle in Forschung und Industrie vorzubereiten.

Das Institut unterstreicht damit seine Rolle als wesentlicher Akteur in der Vermittlung innovativer und zukunftsweisender Inhalte, ohne dabei die fundierte Grundlagenvermittlung in den klassischen Disziplinen der Elektro- und Informationstechnik zu vernachlässigen.

Mitwirkende

Erwähnenswertes

Das Institute of Telecommunications arbeitet seit vielen Jahren erfolgreich mit einer Vielzahl an nationalen und internationalen Institutionen zusammen.  Unter den zahlreichen Firmen sind insbesondere A1, Kapsch, Kathrein, Nokia, NXP, ÖBB, PIDSO, Siemens, T-Mobile, und die Wiener Netze als langjährige Kooperationspartner hervorzuheben. Unter den akademischen Einrichtungen finden sich unter anderem in Österreich die Universität Wien, die TU Graz, und die JKU Linz, und auf internationaler Ebene die ETH Zürich und die École Polytechnique Fédérale de Lausanne in der Schweiz,  die technischen Universitäten in Berlin, München und Ilmenau (Deutschland), Eurecom und CentraleSupélec in Frankreich, University of California San Diego, University of Southern California, und Stony Brook University in den USA, Brno University of Technology in Tschechien, und die Slovak University of Technology in Bratislava. Hinzu kommen enge Kontakte zu der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, dem Austrian Institute of Technology und zu Silicon Austria Labs.

Abgesehen von Industrieprojekten werden am Institut auch zahlreiche Drittmittelprojekte durchgeführt, die von FFG, FWF, WWTF, EU und Christian-Doppler-Gesellschaft gefördert werden. Letztere hat seit über 20 Jahren mehrere CD-Labore im Bereich Mobilkommunikation finanziert: “Design Methodology of Signal Processing Algorithms” (2002-2009), “Wireless Technologies for Sustainable Mobility” (2009-2016), “Dependable Wireless Connectivity for a Society in Motion” (2016-2023),

“Digital Twin assisted AI for sustainable Radio Access Networks” (seit 2023). Eine bedeutsame Leistung in diesem Zusammenhang ist die Entwicklung der Vienna Cellular Communications Simulators, einer Sammlung von Software-Simulatoren für Mobilfunksysteme der 4. und 5. Generation, die weltweit eine breite Anwenderbasis gefunden hat.  

Das Institute of Telecommunications ist international hervorragend vernetzt. Diese Tatsache spiegelt sich darin wider, dass die Professor_innen des Instituts tragende Rollen innehaben als Mitherausgeber_innen führender Fachzeitschriften, als Ko-Organisator_innen bedeutsamer Fachkonferenzen, als Mitglieder maßgeblicher wissenschaftlicher Gremien und als Gutachter_innen für nationale und internationale Fördergeber.