6G

6G (/sɪks dʒiː/; ist abgeleitet von englisch sixth generation oder übersetzt deutsch sechste Generation [des Mobilfunks]) ist ein zukünftiger Mobilfunkstandard, der den Nachfolger von 5G darstellen soll. ⓘ

Ein Ziel der im Jahr 2017 begonnenen Forschung zu 6G ist es, Datentransferraten von bis zu 400 Gbit/s erreichen zu können. Weltweit forschen Mitarbeiter wissenschaftlicher Einrichtungen, darunter das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik und das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik HHI, an technischen Umsetzungsmöglichkeiten. Die Signalverarbeitung beim Senden bei sehr hohen Geschwindigkeiten erfordert die Entwicklung spezieller Algorithmen. ⓘ

In China wurde Anfang November 2019 durch das Ministerium für Wissenschaft und Technologie eine Arbeitsgruppe für Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an 6G eingerichtet. Dieser Arbeitsgruppe gehören neben Regierungsvertretern auch Mitarbeiter führender Technologieunternehmen (u. a. Intel, Huawei, Samsung und Sony) an. Am 5. Januar 2022 wurde vom staatlichen chinesischen Institut Purple Mountain Laboratories gemeldet, dass es in Zusammenarbeit mit China Mobile und der Fudan-Universität eine Datenübertragungsrate von 206,25 Gbit/s erreicht habe. ⓘ

Im europäischen Projekt Hexa-X arbeiten 22 Unternehmen unter der Leitung von Nokia seit Januar 2021 an der Forschung und Entwicklung zu 6G. ⓘ

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. ⓘ

In der Telekommunikation ist 6G der Standard der sechsten Generation, der derzeit für drahtlose Kommunikationstechnologien zur Unterstützung zellularer Datennetze entwickelt wird. Er ist der geplante Nachfolger von 5G und wird wahrscheinlich deutlich schneller sein. Wie seine Vorgänger werden 6G-Netze wahrscheinlich zellulare Breitbandnetze sein, bei denen der Dienstbereich in kleine geografische Bereiche, so genannte Zellen, unterteilt ist. Mehrere Unternehmen (Keysight, Nokia, Ericsson, Huawei, Samsung, LG, Apple, Xiaomi) sowie mehrere Länder (China, Indien, Japan und Singapur) haben Interesse an 6G-Netzen gezeigt. ⓘ

Es wird erwartet, dass 6G-Netze eine noch größere Heterogenität aufweisen (noch vielfältiger sein) als ihre Vorgänger und wahrscheinlich Anwendungen unterstützen werden, die über die derzeitigen mobilen Nutzungsszenarien hinausgehen, wie virtuelle und erweiterte Realität (VR/AR), allgegenwärtige Sofortkommunikation, allgegenwärtige Intelligenz und das Internet der Dinge (IoT). Es wird erwartet, dass Mobilfunknetzbetreiber flexible dezentrale Geschäftsmodelle für 6G einführen werden, mit lokaler Frequenzlizenzierung, gemeinsamer Nutzung des Spektrums, gemeinsamer Nutzung der Infrastruktur und intelligenter automatisierter Verwaltung, die durch mobiles Edge-Computing, künstliche Intelligenz (KI), Kurzpaketkommunikation und Blockchain-Technologien unterstützt werden. ⓘ

Fortschritte bei Terahertz- und Millimeterwellen

Im Jahr 2020 gaben Wissenschaftler der Nanyang Technological University in Singapur und der Osaka University in Japan bekannt, dass sie einen Chip für Terahertz-Wellen (THz) entwickelt haben, der einigen Spekulationen zufolge in 6G eingesetzt werden könnte. ⓘ

Im Oktober 2020 rief die Alliance for Telecommunications Industry Solutions (ATIS) die "Next G Alliance" ins Leben, eine Allianz aus AT&T, Ericsson, Telus, Verizon, T-Mobile, Microsoft, Samsung und anderen, die "die führende Rolle der nordamerikanischen Mobilfunktechnologie bei 6G und darüber hinaus im nächsten Jahrzehnt vorantreiben wird". ⓘ

Im Januar 2022 behauptete das chinesische Unternehmen Purple Mountain Laboratories, dass sein Forschungsteam im Terahertz-Frequenzband, das die Grundlage für die 6G-Mobilfunktechnologie bilden soll, erstmals in einer Laborumgebung einen Weltrekord von 206,25 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) erzielt habe ⓘ

Terahertz-Strahlung (0,3 THz bis 3 THz) und Millimeterwellen (30 bis 300 GHz) sind jedoch viel empfindlicher gegenüber Hindernissen als die Mikrowellenfrequenzen (etwa 2 bis 30 GHz), die in 5G und Wi-Fi verwendet werden und die empfindlicher sind als die in 1G, 2G, 3G und 4G verwendeten Funkwellen. ⓘ

Im Februar 2022 gaben chinesische Forscher bekannt, dass sie mit Hilfe von Wirbel-Millimeterwellen, einer Form von extrem hochfrequenten Radiowellen mit schnell wechselnden Drehungen, einen Geschwindigkeitsrekord bei der Datenübertragung erzielt haben: Die Forscher übertrugen in einer Sekunde 1 Terabyte an Daten über eine Entfernung von 1 km. Der britische Physiker John Henry Poynting berichtete erstmals 1909 über das Spinning-Potenzial von Radiowellen, doch erwies es sich als schwierig, es zu nutzen. Zhang und seine Kollegen erklärten, dass ihr Durchbruch auf der harten Arbeit vieler Forschungsteams auf der ganzen Welt in den letzten Jahrzehnten beruhte. Forscher in Europa führten in den 1990er Jahren die ersten Kommunikationsexperimente mit Wirbelwellen durch. Eine große Herausforderung besteht darin, dass die Größe der Wirbelwellen mit der Entfernung zunimmt und das schwächer werdende Signal eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung erschwert. Das chinesische Team baute einen einzigartigen Sender, um einen fokussierteren Wirbelstrahl zu erzeugen, der die Wellen in drei verschiedenen Modi rotieren lässt, um mehr Informationen zu übertragen, und entwickelte ein leistungsstarkes Empfangsgerät, das eine riesige Datenmenge im Bruchteil einer Sekunde auffangen und entschlüsseln kann. ⓘ

Test-Satellitenstart

Externes Video ⓘ
Langer Marsch-6 startet 13 Satelliten, YouTube-Video

Am 6. November 2020 hat China mit einer Trägerrakete vom Typ Langer Marsch 6 einen experimentellen Testsatelliten mit Kandidaten für die 6G-Technologie zusammen mit 12 weiteren Satelliten erfolgreich in die Umlaufbahn gebracht. Der Satellit soll "die Terahertz (THz)-Kommunikationstechnologie im Weltraum verifizieren", wie die Zeitung Global Times berichtet. ⓘ

Erwartungen

Jüngste akademische Artikel befassen sich mit der Konzeption von 6G und neuen Funktionen, die darin enthalten sein könnten. KI ist in vielen dieser Vorhersagen enthalten, von der Unterstützung der KI-Infrastruktur durch 6G bis hin zur Entwicklung und Optimierung von 6G-Architekturen, -Protokollen und -Betrieb durch KI. Eine andere Studie in Nature Electronics versucht, einen Rahmen für die 6G-Forschung zu schaffen: "Wir schlagen vor, dass die auf den Menschen ausgerichtete mobile Kommunikation immer noch die wichtigste Anwendung von 6G sein wird und das 6G-Netz auf den Menschen ausgerichtet sein sollte. Daher sollten hohe Sicherheit, Geheimhaltung und Schutz der Privatsphäre zu den wichtigsten Merkmalen von 6G gehören und von der Mobilfunkforschungsgemeinschaft besonders berücksichtigt werden." Die Frage, auf welchen Frequenzen 6G arbeiten wird, ist noch offen. Das Institute of Electrical and Electronics Engineers stellt fest: "Frequenzen von 100 GHz bis 3 THz sind vielversprechende Bänder für die nächste Generation von drahtlosen Kommunikationssystemen, da es hier noch große Bereiche ungenutzter und unerforschter Frequenzen gibt." Eine der größten Herausforderungen bei der Unterstützung der erforderlichen hohen Übertragungsgeschwindigkeiten wird die Begrenzung des Energie-/Leistungsverbrauchs und der damit verbundenen Wärmeentwicklung in den elektronischen Schaltkreisen auf ein akzeptables Maß sein. Ein im Dezember 2021 von Wiley (IEEE-Reihe) veröffentlichtes Buch bietet eine Momentaufnahme der aktuellen internationalen Überlegungen zu den wichtigsten 6G-Forschungsaspekten. Darin heißt es: "Neben den Technologien und Diensten entwickeln sich auch die Geschäftsmodelle von Mobilfunknetzen weiter und werden sich in den kommenden Jahren rasch weiterentwickeln. Aufgrund der fortschreitenden Konvergenz von Fest- und Mobilfunknetzen und der IKT-Konvergenz wird die zukünftige Kommunikation eng in Unternehmensanwendungen integriert sein. Die weltweite Verbreitung von 5G-Campusnetzen sollte nur als Auftakt für die 5G-Unternehmensvernetzung und die Entstehung neuer Geschäftsmodelle und Ökosysteme betrachtet werden. Dies wirft auch die Frage nach der Rolle internationaler Standards und dem Aufkommen offener Software-Stacks auf, die den Weg zu einem neuen Telekommunikations-Ökosystem ebnen, in dem virtualisierte Netzwerkfunktionen von verschiedenen Entwicklern und Anbietern dynamisch orchestriert und auf sichere, zuverlässige und energieeffiziente Weise integriert werden können." ⓘ