6G erforscht: Die Zukunft ultraschneller Konnektivität

• 6G ist die sechste Generation drahtloser Technologie für digitale Mobilfunknetze.
• 6G wird die oberen Grenzen des Funkfrequenzspektrums nutzen und 1 Tbit/s (Terabit pro Sekunde) unterstützen.
• Die Kommunikationslatenz wird auf eine Mikrosekunde gesenkt – 1.000-mal schneller als 5G-Latenzen.

Die Einführung von 5G-Diensten hat einen globalen Wettbewerbswave ausgelöst, doch noch wichtiger: Sie hat einen Wettlauf um die Entwicklung von 6G angestoßen – den nächsten Schritt in der Welt mobiler Konnektivität.

Es mag zu früh scheinen, über 6G zu sprechen, doch diverse Konzerne und Universitäten arbeiten bereits daran. Das zeigt, wie rasant Technologie voranschreitet: In nur vier Jahrzehnten sind wir von 1G zu 5G gelangt – 6G ist die natürliche Weiterentwicklung hin zu verbesserter digitaler Telekommunikation.

Was ist 6G?

6G ist die sechste Generation drahtloser Technologie für digitale Mobilfunknetze. Als Nachfolger von 5G-Netzen wird sie über personalisierte Kommunikation hinausgehen und die vollständige Verwirklichung des Internet-of-Things-Paradigmas ermöglichen – nicht nur Menschen, sondern auch autonome Fahrzeuge, Roboter-Agenten und Rechenressourcen vernetzen.

6G-Netze werden höhere Frequenzen als 5G nutzen und somit deutlich höhere Kapazität und geringere Latenz bieten. Ein Hauptziel des 6G-Internets wird sein, die Kommunikationslatenz auf eine Mikrosekunde zu senken – 1.000-mal schneller als 5G-Latenzen.

Derzeit ist 6G (oder wie es auch immer heißen mag) keine funktionierende Technologie; im Gegenteil, sie ist weit von der Realität entfernt. Da sie in den Kinderschuhen steckt, ist es zu früh, genau zu sagen, was 6G sein wird oder welche Technologien es verbessern wird.

Wie schnell wird 6G sein?

Laut dem chinesischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie kann 6G 1 Tbit/s (Terabit pro Sekunde) unterstützen – etwa 8.000-mal höher als bestehende 5G-Geschwindigkeiten.

Zusätzlich zu massiv höherem Durchsatz ermöglichen 6Gs höhere Frequenzen signifikant schnellere Abtastraten. Dies wird die Performance von 5G-Anwendungen weiter steigern und das Potenzial zunehmend datenhungriger Anwendungen in den Bereichen drahtlose Bildgebung und Sensorik freisetzen.

6G-Netze sollen auch extreme Abdeckungsausdehnung bieten (einschließlich Unterwasser, hohe Höhen und Weltraum) bei geringem Energieverbrauch. Dies erfordert jedoch ein komplettes Redesign des Kernnetzes.

Wann ist damit zu rechnen?

Alle zehn Jahre rückt ein neuer Mobilfunkstandard in den Fokus. Das bedeutet, 6G könnte Anfang der 2030er eingeführt werden – oder zumindest dann, wenn die meisten Smartphone-Hersteller 6G-fähige Geräte ankündigen und Telekommunikationsunternehmen 6G-Tests durchführen.

Das chinesische Ministerium ist entschlossen, den Grundstein für 6G zu legen. Laut dem Vizeminister soll 6G als Priorität für die nationale Entwicklung betrachtet werden. Das Ministerium wird bald einen Fahrplan zur 6G-Entwicklung und Erkundung möglicher Anwendungen erstellen.

Japans NTT DoCoMo veröffentlichte ein Whitepaper, das Use Cases und technologische Evolution von 6G sowie das Weltbild der 2030er bei 6G-Einführung beleuchtet. Das Papier wirft auch Licht auf die Entwicklung der Mobilfunktechnologie in den vergangenen Jahrzehnten: 3G Anfang der 2000er, 4G 2010, 5G 2020.

Weiterlesen: 10 Organisationen, die das Internet kontrollieren

Vorteile von 6G

Die klarste Unterscheidung zwischen 5G und 6G wird Geschwindigkeit und Latenz sein. Dieselbe Parameter trennen 4G und 5G in puncto Performance – wir können erwarten, dass zukünftige 6G-Dienste die strengen Netzanforderungen der 2030er erfüllen.

Entwicklung der Mobilfunkgenerationen mit repräsentativen Anwendungen je Generation

6G-Drahtlos-Sensing-Lösungen könnten unterschiedliche Frequenzen nutzen, um Absorption zu bestimmen und Frequenzen entsprechend zu konfigurieren. Während 5G hohe Radiofrequenzen von 24 GHz bis 72 GHz nutzt, wird 6G die oberen Grenzen des Funkfrequenzspektrums (300 GHz) verwenden und sich möglicherweise Terahertz-Bereichen nähern. Je höher das Funkspektrum, desto mehr Daten kann es transportieren.

6G wird in diversen Bereichen massive Auswirkungen haben:

Augmented/Virtual Reality: Genau wie Videoanwendungen 4G-Netze sättigten, wird die Proliferation von AR- und VR-Apps das 5G-Spektrum erschöpfen und Netze mit Kapazitäten über 1 Tbit/s erfordern – statt der für 5G angestrebten 20 Gbit/s. Die niedrige (Mikro-)Latenz von 6G ermöglicht Echtzeit-Benutzerinteraktion in immersiven Umgebungen.

Holografische Telepräsenz: Ein 3D-Holografiedisplay mit voller Parallaxe, Farben und 30 fps würde eine Datenrate von über 4 Tbit/s und Sub-ms-Latenz erfordern. 6G kann solche Anforderungen erfüllen: Die Netze haben genug Bandbreite, um alle fünf menschlichen Sinne in digitaler Form zu übertragen und ein immersives Remote-Erlebnis zu bieten.

Laut Marcus Weldon, Präsident von Nokia Bell Labs, wird 6G ein „Sixth-Sense-Erlebnis“ für Menschen und Maschinen sein – wo Biologie auf künstliche Intelligenz trifft.

eHealth: Fehlendes Echtzeit-Taktik-Feedback und hohe Kosten sind zwei Hauptlimitierungen von eHealth-Diensten. 6G soll diese Barrieren durch Remote-Chirurgie und optimierte Gesundheits-Workflows beseitigen. Die ultraniedrige Latenz, hohe Zuverlässigkeit und verfeinerte Intelligenz von 6G-Technologie werden eine zehnfache Steigerung der Spektraleffizienz bringen.

Allgegenwärtige Konnektivität: Die Zahl mobiler Geräte soll bis 2030 125 Milliarden überschreiten. 6G wird all diese Geräte sowie autonome Fahrzeuge und Sensoren vernetzen. Allerdings muss es 10- bis 100-mal energieeffizienter sein als 5G-Netze, um kostengünstige, skalierbare Deployments mit besserer Abdeckung und geringerer Umweltbelastung zu ermöglichen.

Robotik und unbemannte Mobilität: Die Vernetzung großer autonomer Transportsysteme erfordert niedrige Latenz und beispiellose Zuverlässigkeit, um Passagiersicherheit selbst in extremen Hochmobilitätsszenarien (bis 600 Meilen/h) zu garantieren. Auch die wachsende Zahl von Sensoren an Fahrzeugen und Drohnen wird mehr Daten erfordern. 6G-Technologie könnte den Weg für diese vernetzten Systeme durch Fortschritte in Software, Hardware und neuen Konnektivitätslösungen ebnen.

Quelle: arXiv:1903.12216

Wer arbeitet an 6G?

6G-Technologie ist ein Jahrzehnt entfernt, doch einige Länder und Telekommunikationskonzerne haben bereits begonnen.

Die Universität Oulu in Finnland war die erste, die sich auf 6G-Forschung fokussierte. Sie schuf ein 6G-Flaggschiff-Programm, um herausfordernde Forschungsbereiche zu erkunden: zuverlässige unbegrenzte drahtlose Konnektivität, verteiltes Computing und Intelligenz sowie Materialien für zukünftige Netze.

2019 verabschiedete die US-Federal Communications Commission (FCC) neue Regeln, um die Einführung neuer Dienste im Spektrum über 95 GHz zu beschleunigen.

Der erste Bericht und die Anordnung der Kommission, betitelt „Spectrum Horizon“, entwickeln ein neues Segment experimenteller Lizenzen für Frequenzen von 95 GHz bis 3 THz. Dies ermöglicht Unternehmern und Innovatoren, dieses Spektrum leichter zu nutzen und neue Kommunikationstechnologien zu entwickeln und zu testen.

Forscher der Virginia Tech sowie Unternehmen wie LG und Samsung arbeiten an 6G. Zudem plant Japan Berichten zufolge eine umfassende Strategie, um 6G-Netze bis 2030 zu starten.

Brauchen wir 6G?

Obwohl 5G darauf ausgelegt ist, alles von Gesundheitswesen bis Entertainment zu verbessern und das Internet zugänglicher zu machen, würde 6G Sinn ergeben, wenn diese Bereiche über 5G hinaus Verbesserungspotenzial haben.

Vielleicht haben wir bis 2030 bessere Techniken für die Übertragung großer Datenmengen oder ausreichend starke Signale entwickelt, sodass keine 6G-Funkmasten mehr nötig sind.

Weiterlesen: Wie viele Satelliten braucht man für ein Quanten-Internet?

Letztlich – ob 5G, 6G oder ein anderes „G“ – wir werden derart unglaubliche Geschwindigkeiten und ultraniedrige Latenzen haben, dass keine Wartezeiten oder Ladebalken mehr nötig sind, um auf beliebige Datenmengen zuzugreifen – zumindest nach heutigen Standards. Was wir brauchen, wird sofort da sein, und wir müssen keine neuen Begriffe mehr erfinden, um es zu beschreiben.