6G: Mobilfunk-Visionen für die 2030er Jahre
Posted by Julia Werner •
Wann 6G?
Wann 6G?
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| Letzte Aktualisierung: 21. September 2022
Wann ist mit 6G-Internet zu rechnen? Man geht davon aus, dass 6G-Internet im Jahr 2030 kommerziell startet. Die Technologie nutzt das verteilte Radio Access Network (RAN) und das Terahertz-Spektrum (THz) stärker, um die Kapazität zu vergrößern, die Latenz zu verringern und das Spectrum Sharing zu verbessern.
Wann wird es 6G geben?
Das 6G-Netz soll etwa ab 2030 in Deutschland in Betrieb gehen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde im Frühjahr 2021 durch das Bundesforschungsministerium eine Forschungsinitiative gestartet, bei der bis 2025 700 Millionen EUR Fördergelder für entsprechende Forschungsprojekte bereitgestellt werden.
Wann wird 5G Pflicht?
Bis Ende 2021 werde man alle großen Städte in Deutschland mit 5G versorgen, bis 2025 sei 5G dann flächendeckend verfügbar. Wird Deutschland also zum Leitmarkt für 5G, wie es der Koalitionsvertrag der GroKo 2018 vollmundig versprochen hatte?
Wer entwickelt 6G?
In den vergangenen 25 Jahren hat FTS Hennig den rasanten technologischen Wandel in der Mobilfunktechnik erfolgreich gemeistert und in verschiedenen Bereichen mitgestaltet. Die LTE-4G Netze wurden eben aufgebaut und das 5G Netz wurde begonnen flächenweit auszubauen. Nun wird am 6G Netz geforscht und entwickelt.
Wann kommt 7 g?
Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) entwickelt mithilfe seiner Arbeitsgruppe Extremely High Throughput die 802.11be-Spezifikation für 7G und eine Branchenzertifizierung in Zusammenarbeit mit der Wi-Fi Alliance. Der überarbeitete Standard des IEEE wird für Mai 2024 erwartet.
6G - Explained!
6G: Die Entwicklung einer neuen Generation des Mobilfunks – ENQT
Der aktuell jüngste und leistungsfähigste verfügbare Mobilfunkstandard ist 5G. Die Netze der unterschiedlichen Betreiber werden in ganz Deutschland noch ausgebaut. Obwohl hierbei ein deutlicher Fortschritt sichtbar ist, wird bis zu einer großflächigen Verfügbarkeit wohl noch einige Zeit vergehen. Dennoch wird bereits an der Entwicklung der nächsten Generation gearbeitet: Der zukünftige Mobilfunkstandard 6G soll der Nachfolger von 5G werden und zahlreiche bisher undenkbare Anwendungsszenarien ermöglichen.
Was genau ist 6G und was sind die Vorteile?
Einer der Hauptvorteile von 6G wird eine im Vergleich mit den aktuellen Mobilfunkstandards deutlich höhere Geschwindigkeit sein. Forscher gehen davon aus, dass Übertragungsraten von bis zu einem Terabit pro Sekunde möglich sein werden. Außerdem wird die neue Technologie in der Lage sein, deutlich höhere Frequenzen zu nutzen als die aktuellen Standards. Dadurch erschließen sich eine höhere Kapazität und noch geringere Latenzzeiten als bei 5G: Die Latenz von 6G wird vermutlich im Mikrosekunden Bereich liegen und somit um ein Vielfaches kürzer sein als die der fünften Mobilfunkgeneration, welche eine Latenzzeit von bis zu einer Millisekunde hat. Außerdem wird der neue Mobilfunkstandard extrem ausfallsicher und energieeffizient sein. All diese Eigenschaften ermöglichen eine sehr zuverlässige Kommunikation, was für viele Anwendungen deutlich wichtiger als die erhöhte Übertragungsgeschwindigkeit ist.
Das 6G Netz soll intelligent sein, also mithilfe von künstlicher Intelligenz dazu in der Lage sein, sich selbst zu optimieren und zum richtigen Zeitpunkt, am richtigen Ort die benötigte Leistung bereitzustellen. Hierzu soll das Mobilfunknetz mit unzähligen Sensoren zusammenarbeiten, wodurch die Funksignale nicht nur Daten übertragen, sondern auch selber Informationen übermitteln können. Solche Informationen könnten beispielsweise sein, ob sich ein Objekt zwischen Empfänger und Sender befindet.
Mögliche Anwendungsbereiche
Die neue Generation der Mobilfunkstandards soll sowohl die Performance von bestehenden 5G-Anwendungen verbessern, als auch die Möglichkeiten für neue, innovative Einsatzbereiche erheblich erweitern. Um hier bestmögliche Voraussetzungen zu erreichen, greifen viele Entwicklungsprojekte auf eine Zusammenarbeit mit Wirtschaft und Gesellschaft zurück. Ein bayrisches Forschungsprojekt etwa hat die Plattform “Thinknet 6G” ins Leben gerufen, auf der die Anforderungen verschiedener Parteien gesammelt werden.
Unter den bereits bestehenden Technologien werden unter Anderem deutliche Fortschritte bei drahtlosen Sensorlösungen erwartet. Mit 6G wäre außerdem erstmals eine Vielzahl an Technologien denkbar, die direkt in unsere Lebenswelt eingebunden sind und somit höchste Zuverlässigkeit erfordern. Beispielhaft zu nennen sind hier zum einen das vollautonome Fahren oder die Steuerung medizinischer Operationsgeräte, beides Anwendungen die eine millimetergenaue Steuerung und unverzögerte Reaktionen erfordern. Zum anderen wären auch Szenarien wie Extended Reality denkbar, dank der Personen in 3D und Echtzeit mit höchster Auflösung auf mobile Endgeräte oder auch direkt in Räume gestreamt werden sollen.
Wieso die frühen Forschungen? Ist 5G jetzt schon überholt?
Die ersten Forschungen zu einem neuen Mobilfunkstandard begannen bereits 2017. Aktuell gibt es weltweit einige Projekte, in die in der Regel Technologieunternehmen und Regierungen involviert sind. Hierzu gehört auch das europäische Projekt “Hexa-X“, welches im Januar 2021 gestartet wurde. Die EU stellt für diese Flaggschiffinitiative 900 Millionen Euro zur Verfügung, geplant ist zunächst eine Laufzeit von 2,5 Jahren. In das Projekt involviert sind 22 Unternehmen unter der Koordination von Nokia, die technische Leitung obliegt der schwedischen Firma Ericsson. Unter den teilnehmenden Unternehmen sind außerdem unter anderem die Netzbetreiber Telefónica und Orange, sowie Siemens und Intel. Aktuell befindet das Projekt sich in der Phase der Grundlagenforschung, es wird ermittelt was für die Umsetzung des Standards und den Aufbau einer 6G-Netzarchitektur notwendig ist.
Trotz der bereits intensiven Forschung ist 5G selbstverständlich noch lange nicht überholt. Genau wie aktuell LTE und bis vor kurzen sogar 3G, wird auch 5G nach der Einführung eines neueren Mobilfunkstandards weiter zum Einsatz kommen. Zudem dauerte die Entwicklung neuer Mobilfunktechnologien in der Vergangenheit meist um die 10 Jahre, und auch für 6G wird nicht mit einer Inbetriebnahme vor 2030 gerechnet.
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6G: Mobilfunk-Visionen für die 2030er Jahre
Die technischen Anforderungen dieser Nutzungsszenarien gilt es mit 6G zu erfüllen. Nachhaltigkeit, Vertrauenswürdigkeit und digitale Teilhabe sind die ergänzenden übergeordneten Ziele für die zukünftige Kommunikation der 2030er-Jahre mit besonderem Schwerpunkt in den 6G-Netzen. Energie-Effizienz ist ein maßgebliches Entwurfskriterium für 5G, für 6G Netze gilt das Ziel, den CO2-Fußabdruck gegen null zu reduzieren. Ein noch wichtigerer Teil der Vision ist jedoch der mächtige Hebel der digitalen Transformation, der in vielen Branchen den CO2-Fußabdruck deutlich senken wird. Die Fähigkeiten eines 6G-Systems bedingen vertrauenswürdige Konzepte und Methoden zur Gewährleistung von Sicherheit und Privatheit in einem hoch komplexen Öko-System. Entsprechendes gilt für die Resilienz. Nicht zu vergessen ist die Bedeutung der digitalen Teilhabe aller Bevölkerungsteile, denn gerade die konsequente Digitalisierung auf Basis einer stabilen Kommunikationsinfrastruktur kann erst die größtmögliche ökologische und soziale Hebelwirkung erzielen.
Umsetzungsvision
Zum einen wird 6G die evolutionäre Weiterentwicklung bestehender Mobilfunksysteme im Sinne einer kontinuierlichen Leistungs- und Nutzensteigerung, mit einem deutlichen Zuwachs, sein. Dazu sind Spektralbereiche u.a. im Bereich 7 - 24 GHz und bis in den Sub-THz-Bereich (100 - 300GHz), mit Datenraten von bis zu einem Tbit/s und angestrebte Latenz-Zeiten von 0,1ms, anvisiert.
Neue, revolutionäre Funktionalitäten der Kommunikationsdienste in 6G werden durch die integrale KI und die Ausweitung des Kommunikationsspektrums in den Sub-THz-Bereich möglich. Die Erschließung des Spektrums im Sub-THz-Bereich erleichtert es, das 6G-System auch als ein Sensor-System zu nutzen, das Gegenstände und Personen wahrnehmen und deren Position bestimmen kann. In Verbindung mit der verteilten Intelligenz des Netzes lässt sich ein Umgebungsabbild erstellen, welches z.B. die Basis für die Abbildung der Umgebung im virtuellen Raum ermöglicht. Der wohl bedeutendste Anwendungsfall für diese passive Erfassung von Gegenständen und Personen liegt im Bereich Verkehrsmanagement. Das automatisierte Fahren kann unterstütz werden in der Wechselwirkung zwischen vernetzten und nicht vernetzten Verkehrsteilnehmern, die im 6G-System erfasst und verfolgt werden können. Es kann aber auch eine in Echtzeit aktualisierte Ansicht der realen Welt in den Cyber-Raum gespiegelt und damit die Vision des Metaversums Realität werden.
Voraussetzung für 6G wird auch die weitere Evolution von Halbleiter-basierten Systemlösungen sein (“system on chip“, SoC). Diese sind notwendig, um extreme Datenraten, höchste spektrale Effizienz und maximale Energieeffizienz zu ermöglichen.
Drahtlose Vernetzung wird in Zukunft in der Industrie der Regelfall werden, die aber unter Berücksichtigung von Kosten und innerbetrieblichen Aufwänden gerechtfertigt sein muss. Zukünftige Systeme müssen sich insbesondere im laufenden Betrieb bewähren, so dass ein Schwerpunkt bei einfachen, aber sicheren Bedienkonzepten sowie einer konsequenten Kostenoptimierung liegen muss. Hier kann die Modularisierung und Virtualisierung der Mobilfunkinfrastruktur eine wichtige Rolle spielen. Neben der erwarteten Effizienzsteigerung wird es darum gehen, die betrieblichen Abläufe so einfach und flexibel wie möglich zu gestalten, ohne dabei die Sicherheitsanforderungen zu kompromittieren.
Verschiedene Branchen werden neue und zunehmend maßgeschneiderte Features und Funktionen erfordern. KI- und Cloud-native Prinzipien über alle Netzwerkfunktionen hinweg ermöglichen ein wirklich kognitives Netzwerk und agile Services. 6G bietet die Möglichkeit, das Design der Systemarchitektur zu überdenken und auf die Vereinfachung von Funktionalitäten und Protokollen und die Verbesserung der Flexibilität und Programmierbarkeit abzuzielen. Das Zusammenwirken von Edge- und Cloud-Computing in vielen Branchen wird dafür eine wichtige Anwendung sein.
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