Der Startschuss für die nächste Generation der Mobilkommunikation ist gefallen: Ein Terabit Daten, also 1000 Gigabit sollen innerhalb von einer Sekunde übertragen werden. In einem Interview erklärt Dr.-Ing. Dr.-Ing. habil. Ivan Ndip, Experte für Antennen und Hochfrequenz-Systeme am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in Berlin, dringende Fragen um 6G.
Was bedeutet 6G?
Die wichtigste Frage zuerst: Was bedeutet 6G eigentlich? Dr. Ndip erklärt es folgendermaßen: „6G ist die sechste Generation der Mobilkommunikation. Bei 5G reden wir über eine Datenrate von bis zu 20 Gigabit/Sekunde und eine Latenz von ca. 1 Millisekunde. Mit 6G haben wir das ambitionierte Ziel, ein Terabit/Sekunde und eine Latenz von ca. 100 Mikrosekunden – also das Fünfzigfache der Datenrate und ein Zehntel der Latenz von 5G zu erreichen.“ Er sieht „sehr viele Anwendungen im Bereich der Industrie 4.0, Medizin, autonomes Fahren, Smart City und Entertainment die davon profitieren würde“, schränkt aber gleichzeitig ein, dass es „auch große Herausforderungen gibt, die erst einmal gelöst werden müssen.“
Worin genau besteht der technische Unterschied zwischen 5G und 6G?
Es gibt viele Unterschiede zwischen 5G und 6G. Dr. Ndip nennt beispielsweise das Frequenzspektrum: „Bis 4G spielte sich die gesamte Mobilkommunikation im Sub-6-GHz-Bereich ab. In 5G befinden wir uns bei 26 GHz, 28 GHz und 39 GHz, also erstmals oberhalb des 6 GHz-Spektrums. Und in 6G beabsichtigen wir, in den Terahertz-Bereich zu gehen, voraussichtlich im D-Band (0,11 THz bis 0,17 THz). Jedoch werden sowohl 5G als auch 6G weiterhin die Frequenzen unter 6 GHz verwendet. Darüber hinaus könnte 6G auch VLC (Visible Light Communication) verwenden, einen vielversprechenden optischen Kommunikationsansatz für die Nahbereichskommunikation, bei dem sichtbares Licht zwischen ungefähr 400 und 800 THz verwendet wird.“
Als zweiten Unterschied nennt Dr. Ndip die Datenrate: „Es wird erwartet, dass 5G eine Spitzendatenrate von ca. 20 Gigabit/Sekunde erreicht, wobei 6G eine Spitzendatenrate von mehr als 1 Terabit/Sekunde erwartet. Es gibt auch einen signifikanten Unterschied zwischen der Datenrate pro Benutzer: In 5G werden ungefähr 100 Megabit/Sekunde erwartet, während für 6G ca. 1 Gigabit/Sekunde erwartet wird.
Als letztes geht Dr. Ndip auf die Latenz ein: Erwartungen zufolge wird 5G eine Latenz von ungefähr 1 Millisekunde und höher aufweisen. „6G würde weit weniger als eine Millisekunde, vorrausichtlich 100 Mikrosekunden, erreichen.“ Zudem werde es auch einen großen Unterschied hinsichtlich der Anzahl der angeschlossenen Geräte pro Quadratkilometer ebenso wie der Energieeffizienz geben. Dr. Ndip hält es jedoch für verfrüht, diese Unterschiede zu quantifizieren.
Was kann 6G was 5G nicht kann?
Dr. Ndip zieht für den Vergleich, was 6G leisten kann und 5G nicht, das Beispiel des autonomen Fahrens heran und stellt fest: „Was 5G erreichen wird, ist eine maximale Datenrate von ca. 20 Gigabit/Sekunde.“ Allerdings fallen durch diverse Sensordaten sowie Up- und Downloads in Echtzeit etwa von Stadtkarten soviele Daten an, dass die „20 Gigabit/Sekunde für all diese Prozesse bei Weitem nicht ausreichen. Darüber hinaus müssen die Autos zuverlässig auf unvorhergesehene Umstände mit extrem geringer Verzögerung autonom reagieren. Daher ist neben den sehr hohen Datenraten gleichzeitig eine sehr kleine Latenz erforderlich.“
Allerdings „ermöglichen es die Spezifikationen von 5G leider nicht, Infrastrukturen und Netze aufzubauen, die gleichzeitig Hunderte von Gigabit/Sekunde und eine extrem niedrige Latenz gewährleisten. Daher sind wir der Meinung, dass mit 5G wahrscheinlich echtes autonomes Fahren gar nicht möglich sein wird. Dabei wissen wir noch nicht einmal, ob die Spezifikationen, die wir heute für 5G haben, überhaupt erfüllt werden. Die notwendige kollektive oder vernetze Intelligenz existiert noch nicht. 5G ermöglicht uns auch nicht die Datenraten und Latenz, die hierfür nötig wären. Deshalb brauchen wir 6G.“
Der Übergang von 5G zu 6G
Wofür wird 6G benötigt?
Neben dem autonomen Fahren sieht Dr. Ndip auch Anwendungsmöglichkeiten von 6G in der Telemedizin, etwa im Bereich der Tele-Chirurgie: „Dann müsste beispielsweise der operierende Arzt nicht mehr vor Ort sein. So etwas realisiert man schon mit 5G, doch es gibt viele Einschränkungen durch die maximale Datenrate und Latenz, die mit 5G einhergehen.“ Für entsprechende Einsätze in der Praxis bräuchte es Daten in Echtzeit und unkomprimiert mit einer Übertragungsrate von mehreren Hundert Gigabit/Sekunde bis über 1 Terabit/Sekunde sowie eine Latenz von weniger als 1 Millisekunde – das schaffe 5G auf keinen Fall.
6G soll auch die Entwicklungen hochminiaturisierter, tragbarer medizinischer Sensoren, in Kleidung integrierter Sensoren sowie implantierbarer Sensoren ermöglichen, die eine kontinuierliche Überwachung der Vitalparameter von gesunden und kranken Menschen realisieren könnten.
Des Weiteren eröffnet sich durch 6G eine Vielzahl von Anwendungen, „die den enormen Bandbreitenvorteil des Terahertz-Bandes und neue Methoden der künstlichen Intelligenz kombinieren. Zum Beispiel im Bereich der digitalen Zwillinge. Mithilfe von Sensoren, künstlicher Intelligenz, Kommunikations- und Lokalisierungstechnologien werden sie als digitale Duplikate erstellt. Aufgrund der extrem hohen Datenraten und der sehr geringen Latenz, die 6G bieten wird, wäre es möglich, die Realität in einer virtuellen Welt ohne zeitliche oder räumliche Einschränkungen mithilfe digitaler Zwillinge zu überwachen, zu simulieren und zu analysieren. Dies wird in vielen Bereichen der Industrie 4.0, der Automobilindustrie, der Medizin, der Bildung und der Unterhaltung erhebliche Auswirkungen haben.“
5G – Was es zum Mobilfunkstandard zu wissen gibt
5G gilt als Schlüsseltechnologie in vielen Bereichen. Größere Datenmengen bei höheren Übertragungsgeschwindigkeiten sind der Grund. Wie funktioniert die Technologie? Welche schnell ist es? Die Antwort auf diese und andere Fragen finden Sie in unsere Übersicht.
Vorteile von 6G
Obwohl die Einführung von 6G noch Jahre auf sich warten lässt, wird ihr von Technologieanbietern, Forschungseinrichtungen und Regierungen große Aufmerksamkeit zuteil. Im Video 7 Expected Benefits of 6G werden dafür 7 Vorteile aufgezählt. Das sind:
- Erweiterte globale Abdeckung: 6G wird eine umfangreichere Unterwasser- und Tiefseekommunikation ermöglichen, indem es ein integriertes Netzwerk aus Weltraum, Luft, Boden und Meer nutzt.
- Verbesserte mobile Netzwerke: Mit größerer spektraler Effizienz und weniger Übertragungsfehlern werden 6G-Netzwerke eine bessere Leistung als ihre Vorgänger bieten.
- Geringerer Kohlenstoff-Fußabdruck: Durch den Einsatz von intelligenter Technologie und Elektrofahrzeugen könnte 6G dazu beitragen, den Kohlenstoff-Fußabdruck zu reduzieren.
- Effizientere drahtlose Zugangspunkte: 6G wird in der Lage sein, mehrere Clients gleichzeitig zu bedienen, was die Effizienz der Netzwerke erhöht.
- Verbesserte Sicherheitsmaßnahmen für Regierung und Industrie: Mit Funktionen wie Bedrohungserkennung, Gesundheitsüberwachung, Gesichtserkennung, Luftqualitätsmessungen und Gas- und Toxizitätssensorik könnte 6G die Sicherheit verbessern.
- Neue Möglichkeiten für aufstrebende Technologien: 6G könnte die Entwicklung von Avatar-Kommunikation im Metaverse unterstützen und eine bessere Unterstützung für Big Data, IoT und Deep-Learning-Anwendungen bieten, da die Verkehrsanforderungen steigen.
- Schnellere Netzwerke: Forschungen in Südkorea zielen darauf ab, Netzwerke zu entwickeln, die fünfmal schneller sind als 5G, was die Geschwindigkeit und Effizienz der drahtlosen Kommunikation erheblich verbessern könnte.
7 Expected Benefits of 6G
Nachteile von 6G
Neben den ganzen Vorteilen, die ein 6G-Netz mit sich bringt, gibt es allerdings auch Nachteile und Bedenken. Da sich aber die Technologie noch in Entwicklung befindet, ist aber auch noch nicht sicher, welche negativen Seiten 6G mit sich bringen würde. Zu den größten Bedenken zählen:
- Hohe Entwicklungskosten: Die Entwicklung und Einführung von 6G-Netzen wird voraussichtlich sehr kostspielig sein. Dazu gehören Kosten für Forschung, die Entwicklung neuer Technologien, die Aufrüstung der Infrastruktur sowie die Bereitstellung neuer Geräte. Studien gehen davon aus, dass der Aufbau des 5G-Netzes in Deutschland sich auf einen mittleren zweistelligen Milliardenbetrag beläuft.
- Komplexität der Technologie: Mit der Einführung höherer Frequenzen, fortschrittlicherer Netzarchitekturen und der Integration von KI könnte die Komplexität der Technologie erheblich zunehmen. Dies könnte zu Herausforderungen bei der Wartung, Fehlerbehebung und Benutzerfreundlichkeit führen, da sowohl Fachkräfte als auch spezielle Hardware notwendig wären.
- Beschränkungen der Reichweite: Höhere Frequenzbänder, wie sie für 6G vorgesehen sind, haben oft eine geringere Reichweite und sind anfälliger für physische Hindernisse (wie Gebäude oder Bäume), was zu einer dichteren Netzinfrastruktur führen kann.
- Energieverbrauch: Obwohl 6G energieeffizienter sein soll, könnte der Gesamtenergiebedarf für den Betrieb eines größeren, feinmaschigeren und leistungsfähigeren Netzes höher sein.
- Sicherheits- und Datenschutzbedenken: Trotz verbesserter Sicherheitsfunktionen könnten die erhöhte Konnektivität und die Komplexität der Netze neue Sicherheitslücken und Datenschutzbedenken hervorrufen.
Warum mit 6G beschäftigen, wenn 5G noch nicht umgesetzt wurde?
Der Rollout von 5G ist noch längst nicht abgeschlossen, also warum wird sich bereits mit 6G beschäftigt, dass voraussichtlich erst 2030 eingeführt wird? Dazu Dr. Ndip „Es gibt noch so viele offene Fragen, zum Beispiel zur Hardwareentwicklung für die Mobilkommunikation über 100 GHz, da erwartet wird, dass das D-Band (0,11 THz bis 0,17 THz) voraussichtlich verwendet wird. Noch nie wurden solche Frequenzen für die Mobilkommunikation verwendet. Deshalb fängt die Forschungs- und Entwicklungs-Community viel früher an, sich mit der Beantwortung der Software- und Hardwarefragen bis zu den Anwendungen zu befassen.“ 10 Jahre vor der Markteinführung – das sei typisch. „Ungefähr fünf Jahre vor der Einführung werden dann die Spezifikationen festgelegt – dann können Trials folgen. Bevor die Bevölkerung die Vorteile einer neuen Generation genießt, gibt es sehr viel Arbeit dahinter, die von Forschenden umgesetzt wird,“ so Dr. Ndip weiter.
Welche neuen Geschäftsmodelle werden mit 6G entstehen?
Bei den neune Geschäfsmodellen sieht Dr. Ndip zwei Seiten der Medaille: Zum einen seien die Material-, Leiterplatten- und Komponentenhersteller gefordert, denn es sei nicht trivial „ein Hochfrequenz Frontendmodul für Mobilkommunikation herzustellen“. Dies eröffne neue Geschäftsmöglichkeiten auch für KMUs, die bei 1G bis 4G praktisch kaum eine Rolle spielten. „Dadurch entstehen schon jetzt viele neue Geschäftsmodelle, und bei 6G wird es genauso sein.“
Zum anderen wird es sehr kleine Systeme für 6G geben, denn „Je höher die Frequenzen, desto kleiner die Komponenten.“ Solche miniaturisierten 6G-Systeme lassen sich in bestehende Geräte/Maschinen integrieren und neue Upgrades einführen, ohne die Ästhetik zu ändern oder den Formfaktor der Geräte/Maschinen wesentlich zu verändern. „Infolgedessen könnten sich insbesondere in der vertikalen Industrie unzählige neue Anwendungen ergeben. Dies könnte zu einer Explosion an neuen Geschäftsmodellen führen,“ prophezeit Dr. Ndip.
Wann wird 6G verfügbar sein?
Experten gehen davon aus, dass 6G in den 2030er Jahren kommerziell verfügbar sein wird. Der genaue Zeitplan für die Einführung von 6G kann variieren, da er von einer Reihe von Faktoren abhängt, darunter Fortschritte in Forschung und Entwicklung, globale Standards, Verfügbarkeit der erforderlichen Technologien sowie regulatorische und infrastrukturelle Entwicklungen.
Im Allgemeinen folgt die Entwicklung und Einführung neuer Mobilfunkgenerationen einem Zyklus von etwa 10 Jahren. Da 5G um 2020 kommerziell eingeführt wurde, ist es plausibel, dass 6G etwa ein Jahrzehnt später, also um 2030, eine ähnliche Phase der Markteinführung erreichen könnte.
Wie könnte ein möglicher Zeitplan für 6G aussehen?
Ein genauer Zeitplan für die Entwicklung und Einführung von 6G ist schwer vorherzusagen, da er von vielen variablen Faktoren abhängt, darunter technologische Durchbrüche, internationale Zusammenarbeit, regulatorische Entwicklungen und wirtschaftliche Bedingungen. Dennoch lässt sich ein grober Zeitplan skizzieren, der auf den üblichen Mustern bei der Entwicklung von Mobilfunkgenerationen und aktuellen Forschungstrends beruht:
Forschung und Entwicklung (2020 bis Ende der 2020er Jahre): In diesem Zeitraum liegt der Schwerpunkt auf der Grundlagenforschung und der Entwicklung von Schlüsseltechnologien, die für 6G erforderlich sind. Dazu gehören Experimente mit Terahertz-Frequenzen, die Entwicklung von Prototypen und die Erforschung von Anwendungen, die von 6G profitieren könnten.
Normung (Ende der 2020er bis Anfang der 2030er Jahre): Die Entwicklung internationaler Normen ist ein entscheidender Schritt, um die weltweite Kompatibilität und Interoperabilität der 6G-Technologien zu gewährleisten. Dieser Prozess wird voraussichtlich in den späten 2020er Jahren beginnen und bis in die frühen 2030er Jahre andauern.
Erste Implementierungen und Tests (ab 2030): In diesem Zeitraum könnten die ersten 6G-Netze in begrenztem Umfang eingeführt und getestet werden. Dies wird wahrscheinlich zunächst in städtischen Gebieten oder in spezifischen Anwendungsbereichen wie Industrieumgebungen oder Forschungszentren erfolgen.
Kommerzielle Einführung (Mitte bis Ende der 2030er Jahre): Unter der Annahme, dass Entwicklung und Tests erfolgreich verlaufen, könnte die kommerzielle Einführung von 6G in verschiedenen Teilen der Welt Mitte bis Ende der 2030er Jahre beginnen.
Wer forscht an 6G und wie weit ist die Forschung?
Die Entwicklung von 6G schreitet rasch voran, wobei Forschungseinrichtungen, Universitäten und industrielle Akteure weltweit an der Grundlagenforschung und Konzeptentwicklung beteiligt sind. Ein zentrales Forschungsgebiet für 6G ist die Nutzung des Terahertz-Frequenzbandes (0,1 bis 10 THz), das deutlich höhere Datenübertragungsraten ermöglichen könnte, aber auch Herausforderungen hinsichtlich der Signalübertragung und -verarbeitung mit sich bringt. Darüber hinaus konzentriert sich die Forschung auf die Entwicklung erweiterter Netzarchitekturen, die flexibler, intelligenter und effizienter sind und die Integration von künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen zur Netzoptimierung und -automatisierung einschließen.
Ein weiterer wichtiger Forschungsbereich ist die Integration von nicht-terrestrischen Netzen in die terrestrische Kommunikationsinfrastruktur. Dieser Ansatz könnte dazu beitragen, eine nahtlose globale Abdeckung zu erreichen und die Grenzen herkömmlicher Netze zu erweitern. Parallel dazu wird an der Energieeffizienz gearbeitet, um dem steigenden Energieverbrauch der globalen Kommunikationsnetze zu begegnen. Darüber hinaus spielen neue Materialien und Gerätetechnologien, die für den Betrieb in höheren Frequenzbereichen geeignet sind, eine entscheidende Rolle.
Die Erforschung von Quantentechnologien, insbesondere im Bereich der sicheren Kommunikation und der Datenverschlüsselung, ist ein aufstrebendes und vielversprechendes Gebiet im Zusammenhang mit 6G. Neben diesen technologischen Aspekten werden auch die möglichen Auswirkungen von 6G auf Gesundheit und Umwelt erforscht, insbesondere im Hinblick auf die Nutzung höherer Frequenzen.
Interessant sind auch die Diskussionen über die potenziellen Anwendungen von 6G, die sich auf hochinnovative Bereiche wie Augmented Reality, ultra-reliable low-latency communication (URLLC), autonomes Fahren und die Integration von Satellitenkommunikation konzentrieren. Diese Anwendungsszenarien könnten Bereiche wie Smart Cities, industrielle Automatisierung und das Internet der Dinge (IoT) revolutionieren.
Die internationale Zusammenarbeit und der Dialog zwischen verschiedenen Ländern und Organisationen spielen eine entscheidende Rolle bei der Ausrichtung der 6G-Entwicklung und der Festlegung von Standards. Organisationen wie das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) und die International Telecommunication Union (ITU) haben bereits damit begonnen, die Rahmenbedingungen für 6G zu diskutieren und festzulegen. Gleichzeitig investieren sowohl Regierungen als auch private Unternehmen erheblich in die Forschung und Entwicklung von 6G, sowohl durch direkte Finanzierung als auch durch die Gründung von Forschungskonsortien und -partnerschaften.
In welchen Anwendungsfeldern kommt 6G zum Einsatz?
Es wird erwartet, dass 6G nach seiner vollständigen Entwicklung und Implementierung in einer Vielzahl von Bereichen und Anwendungen zum Einsatz kommen wird. Diese werden weit über die Möglichkeiten von 5G hinausgehen und könnten Folgendes umfassen
- Internet der Dinge (IoT) und Industrie 4.0: 6G wird die Vernetzung einer noch größeren Zahl von Geräten ermöglichen, was für das Wachstum des Internet der Dinge (IoT) und für Industrie-4.0-Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist. Dazu gehören die intelligente Automatisierung der Fertigung, die Datenverarbeitung und -analyse in Echtzeit und die Verbesserung der Kommunikation zwischen Maschinen.
- Autonome Fahrzeuge und intelligente Verkehrssysteme: Die geringe Latenz und die hohe Zuverlässigkeit von 6G sind für die sichere Kommunikation zwischen autonomen Fahrzeugen und für intelligente Verkehrssysteme von entscheidender Bedeutung.
- Erweiterte und virtuelle Realität (AR/VR): 6G könnte die Echtzeit-Datenübertragung mit sehr geringer Latenz ermöglichen, die für immersive AR- und VR-Erlebnisse, z. B. in den Bereichen Bildung, Ausbildung, Spiele oder Telearbeit, wichtig ist.
- Gesundheitsfürsorge und Telemedizin: In der medizinischen Diagnostik und Behandlung sowie in der Telemedizin könnte 6G durch die schnelle Übertragung medizinischer Daten und die Unterstützung von Fernoperationen einen bedeutenden Fortschritt darstellen.
- Intelligente Städte: 6G kann durch verbesserte Konnektivität für städtische Dienste wie intelligente Beleuchtung, Verkehrsmanagement und Umweltüberwachung zur Verwirklichung von Konzepten für intelligente Städte beitragen.
- Forschung und Bildung: 6G kann neue Möglichkeiten in Forschung und Bildung eröffnen, z. B. durch die Unterstützung komplexer wissenschaftlicher Simulationen und den Zugang zu hochwertigen Bildungsressourcen.
- Landwirtschaft und Umweltüberwachung: Der Einsatz von 6G in der Landwirtschaft könnte dazu beitragen, Anbauprozesse zu überwachen und zu optimieren, während in der Umweltüberwachung Echtzeitdaten für die Überwachung der Umwelt zur Verfügung gestellt werden könnten.
Herausforderungen der 6G-Technologie
Die Entwicklung von 6G ist mit einer Reihe spannender und herausfordernder Aufgaben verbunden, die von technischen Innovationen bis hin zu gesellschaftlichen und ethischen Fragen reichen. Eine der größten technischen Herausforderungen ist das Frequenzmanagement, da 6G voraussichtlich in den bisher unerforschten Terahertz-Bereich vordringen wird. Dies wirft Fragen der Signalreichweite, der Materialwissenschaft und der Energieeffizienz auf. Gleichzeitig erfordert die Entwicklung einer fortschrittlichen Netzarchitektur, die die hohen Geschwindigkeiten und Kapazitäten von 6G unterstützt, innovative Lösungen.
Auch Fragen der Sicherheit und des Datenschutzes gewinnen an Bedeutung. Mit der Zunahme des Datenvolumens und der Komplexität der Netze steigt das Risiko von Datenschutzverletzungen und Cyber-Angriffen. Die Entwicklung robuster Sicherheitsprotokolle und der Schutz der Privatsphäre der Nutzer stehen daher im Vordergrund.
Ein weiteres wichtiges Thema ist die Energieeffizienz. Höhere Datenraten und fortschrittlichere Technologien können zu einem Anstieg des Energieverbrauchs führen, weshalb die Entwicklung energieeffizienter Lösungen unerlässlich ist. Dies ist nicht nur eine technische Herausforderung, sondern auch eine Frage der Nachhaltigkeit.
Die Standardisierung und Regulierung von 6G ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Es müssen globale Standards festgelegt und ein Regulierungsrahmen geschaffen werden, um Kompatibilität und faire Wettbewerbsbedingungen zu gewährleisten. Dies ist besonders wichtig, um eine weltweite Einführung und Nutzung von 6G zu ermöglichen.
Auch die wirtschaftlichen und infrastrukturellen Herausforderungen dürfen nicht außer Acht gelassen werden. Die Einführung von 6G erfordert erhebliche Investitionen in die Infrastruktur. Für einige Länder und Regionen könnte dies eine finanzielle Herausforderung darstellen, die die digitale Kluft zwischen verschiedenen Regionen und Bevölkerungsgruppen weiter vertiefen könnte.
Die sozialen und ethischen Herausforderungen von 6G sind ebenfalls vielfältig. Fragen der Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt, der Überwachung und des Datenschutzes müssen sorgfältig geprüft werden. Es bedarf einer offenen Diskussion über ethische Aspekte, einschließlich der Auswirkungen auf die Privatsphäre und die Autonomie des Einzelnen.
Schließlich sind die Auswirkungen der Nutzung höherer Frequenzbänder auf Gesundheit und Umwelt ein wichtiger Diskussionspunkt, der weitere wissenschaftliche Untersuchungen erfordert.
Welche Frequenzen nutzt 6G?
Die genauen Frequenzbänder, die von 6G genutzt werden, sind derzeit noch nicht endgültig festgelegt, da sich die Technologie noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase befindet. Es gibt jedoch klare Erwartungen und Trends in Bezug auf die Frequenzbänder, die für 6G in Betracht gezogen werden:
- Terahertz-Frequenzbänder (0,1 - 10 THz): Ein Schwerpunkt der 6G-Forschung liegt auf der Nutzung des Terahertz-Spektrums, das Frequenzen von etwa 100 GHz bis 10 THz umfasst. Diese Frequenzen liegen deutlich über den derzeit für 5G genutzten Frequenzen und könnten sehr hohe Datenübertragungsraten ermöglichen.
- Sub-Terahertz-Frequenzen: Zusätzlich zu den Terahertz-Frequenzen könnten Frequenzbänder im oberen Millimeterwellenbereich (ca. 30 GHz bis 100 GHz) als Übergangsbereich zum Terahertz-Spektrum genutzt werden.
- Erweiterung vorhandener Frequenzbänder: Es ist auch möglich, dass 6G die derzeit für 5G genutzten Frequenzbänder erweitert oder effizienter nutzt, um eine höhere Kapazität und Abdeckung zu erreichen.
Die Nutzung dieser höheren Frequenzbänder bringt technische Herausforderungen mit sich, darunter Signaldämpfung, Materialtechnologie und Energieverbrauch. Die Forschung in diesen Bereichen zielt darauf ab, Lösungen für diese Herausforderungen zu entwickeln und die praktische Nutzung dieser Frequenzen für die 6G-Kommunikation zu ermöglichen.
Sicherheitsaspekte bei 6G
Angesichts der fortgeschrittenen Technologie und der Vielfalt der Anwendungen wird die Sicherheit der 6G-Netze von größter Bedeutung sein. Ein zentrales Anliegen wird der Schutz der Privatsphäre sein, da immer größere Mengen sensibler personenbezogener Daten übertragen werden. Dies erfordert eine sichere Datenübertragung, Speicherung und Zugangsverwaltung. Die Einführung einer starken Ende-zu-Ende-Verschlüsselung wird von entscheidender Bedeutung sein, um die Sicherheit der Datenübertragung zu gewährleisten, insbesondere angesichts des breiten Spektrums von Diensten und Anwendungen, die 6G unterstützen wird, von IoT-Geräten bis hin zu kritischen Infrastrukturen.
KI und maschinelles Lernen in 6G-Netze zu integrieren, erfordert eine umfassende Netzsicherheit, um Manipulationen, unbefugten Zugriff und andere Bedrohungen abzuwehren. Hochentwickelte Mechanismen zur Identitätsprüfung und Authentifizierung sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass nur autorisierte Nutzer und Geräte auf das Netz zugreifen können. Angesichts der erwarteten Zunahme von IoT-Geräten in 6G-Netzen wird die Sicherheit dieser Geräte entscheidend sein, um Angriffe wie Distributed Denial of Service (DDoS) zu verhindern.
Bei der Konzeption von 6G-Netzen muss die Widerstandsfähigkeit gegen Cyber-Angriffe, einschließlich Hacking, Malware und Phishing, berücksichtigt werden. Die Entwicklung internationaler Sicherheitsstandards und -vorschriften wird entscheidend sein, um weltweit einheitliche und wirksame Sicherheitsmaßnahmen zu gewährleisten. Angesichts der Fortschritte in der Quanteninformatik könnte es notwendig werden, quantensichere Kommunikationsmethoden zu entwickeln, um gegen künftige Bedrohungen durch Quantencomputer gewappnet zu sein.
Neben technologischen Maßnahmen ist die Sensibilisierung und Schulung von Nutzern und Administratoren von entscheidender Bedeutung, um Sicherheitsrisiken zu erkennen und bewusst zu handeln. Nur durch einen umfassenden Ansatz dieser Sicherheitsaspekte kann die Gesamtsicherheit von 6G-Netzen gewährleistet werden.
Wie könnte ein 6G-Netz aussehen?
Die kommenden 6G-Netze versprechen eine wesentlich fortschrittlichere und komplexere Architektur als ihre Vorgänger, um den gestiegenen Anforderungen an Geschwindigkeit, Kapazität, Latenz und Flexibilität gerecht zu werden. Eine der grundlegenden Änderungen wird eine dichtere Netzabdeckung sein. Aufgrund der hohen Frequenzen, die bei 6G genutzt werden, und der damit verbundenen geringeren Reichweite der Signale wird eine dichtere Infrastruktur erforderlich sein. Dies könnte zu einer Zunahme kleinerer, aber leistungsfähigerer Antennen führen, die insbesondere in städtischen und anderen dicht besiedelten Gebieten verteilt werden.
Eine weitere wichtige Entwicklung in 6G-Netzen ist die Integration von Satelliten- und Luftkommunikation, z. B. durch Drohnen. Diese Integration soll eine umfassende und nahtlose Abdeckung gewährleisten, die über die Grenzen herkömmlicher terrestrischer Netze hinausgeht. Parallel dazu wird erwartet, dass künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen eine zentrale Rolle im Netzmanagement spielen werden. KI könnte dabei helfen, Verkehr, Ressourcenverteilung, Sicherheit und andere wichtige Netzfunktionen intelligent zu optimieren.
Software-definierte Netze (SDN) und die Virtualisierung von Netzfunktionen (NFV) werden eine größere Flexibilität und Dynamik bei der Netzkonfiguration und -verwaltung ermöglichen. Diese Technologien ermöglichen es, Netzwerkeffizienz und Ressourcennutzung durch Software zu steuern. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist das Edge Computing, das zur Minimierung von Latenzzeiten eingesetzt wird. Dabei findet die Datenverarbeitung näher beim Endnutzer statt als in zentralen Rechenzentren.
Die Energieeffizienz wird auch in 6G-Netzen ein zentrales Thema sein, um die Nachhaltigkeitsanforderungen zu erfüllen. Der Einsatz von Stromsparmodi oder die Nutzung erneuerbarer Energiequellen könnten gefördert werden, um den Energieverbrauch der Netze zu senken. Die Quantentechnologie steckt zwar noch in den Kinderschuhen, könnte aber in 6G-Netzen sowohl aus Sicherheitsgründen als auch zur Verbesserung der Netzkapazität eine Rolle spielen.
Insgesamt wird 6G voraussichtlich eine Mischung aus verschiedenen Netzarten und -technologien umfassen, die nahtlos zusammenarbeiten, um eine durchgehende Konnektivität sicherzustellen. Diese Vielfalt an Technologien und Ansätzen spiegelt das Bestreben wider, die 6G-Netze an die sich ständig ändernden Anforderungen und den technologischen Fortschritt anzupassen. Die endgültige Architektur der 6G-Netze wird sich im Laufe der Zeit weiterentwickeln und von den Fortschritten in Forschung und Technologie abhängen.
Der Autor: Dr. Martin Large
Aus dem Schoß einer Lehrerfamilie entsprungen (Vater, Großvater, Bruder und Onkel), war es Martin Large schon immer ein Anliegen, Wissen an andere aufzubereiten und zu vermitteln. Ob in der Schule oder im (Biologie)-Studium, er versuchte immer, seine Mitmenschen mitzunehmen und ihr Leben angenehmer zu gestalten. Diese Leidenschaft kann er nun als Redakteur ausleben. Zudem kümmert er sich um die Themen SEO und alles was dazu gehört bei all-electronics.de.
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