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Zukunftstechnologie 6G

Aktualisiert: 15. Nov. 2021

Mit 6G wird Mobilfunk in der digitalen und vernetzten Zukunft eine wesentliche Rolle spielen. Auf diese zehn Trends müssen sich Anbieter und Anwender bis 2030 einstellen.

©polack

Seit der Verfügbarkeit 2019 hat der Mobilfunkstandard 5G eine beachtliche Entwicklung hingelegt. So wurden inzwischen weltweit 176 kommerzielle 5G-Netze mit mehr als 1,5 Millionen Basisstationen eingerichtet, die - zumindest theoretisch - über 500 Millionen Nutzer versorgen.


Doch während die Möglichkeiten von 5G im privaten und Unternehmens-Umfeld noch kaum ausgeschöpft sind, machen sich Mobilfunkbetreiber und -ausrüster bereits Gedanken über die weitere Entwicklung, Stichwort 5,5 oder sogar 6G. So ist etwa Huawei davon überzeugt, dass die digitale und die physische Welt bis zum Jahr 2030 tief miteinander verwoben sein werden, um eine nahezu reale Erfahrung schaffen. Mobilfunknetze sollen dabei ein wichtiger Bestandteil der intelligenten Welt 2030 sein. Auf dem Global Mobile Broadband Forum (MBBF) in Dubai stellte David Wang, Executive Director of the Board von Huawei und Vorsitzender des ICT Infrastructure Managing Board, die zehn wichtigsten Trends für die Zukunft der Mobilfunkbranche vor.


1. 10 Gbit/s und "Zero" Latency

Wang zufolge schaffen AR und VR zwar bereits bessere simulierte Erlebnisse, dies sei allerdings erst der Anfang. Die Zukunft werde virtuelle Erlebnisse bieten, die noch realer, interaktiver und immersiver sind. Mobilfunknetze werden in der Lage sein, On-Demand-Erlebnisse anzubieten, die das, was wir sehen, hören, riechen und berühren können, von jedem Ort der Welt aus erweitern.


Die Voraussetzung dafür, so Wang: Um diese Funktionen zu ermöglichen, müssten Mobilfunknetze überall 10 Gbit/s mit einer Latenzzeit von einer Millisekunde unterstützen und Informationen auf eine semantisch besser organisierte Weise übertragen.


2. Ein Netz für 100 Milliarden Dinge

Der zweite Trend betrifft die 100 Milliarden IoT-Verbindungen einer digitalen Gesellschaft, die Mobilfunknetze bis 2030 unterstützen müssen. Wie Wang ausführt, sind bislang fast 300 Millionen IoT-Devices via Narrowband-IoT verbunden, wobei aber die maximale Übertragungskapazität stark begrenzt sei. 5G NR (New Radio) könne die erforderliche hohe Bandbreite bereitstellen, sei aber für die meisten Szenarien noch nicht kosteneffizient genug.

Aber mit der digitalen Gesellschaft soll nicht nur die Zahl der IoT-Verbindungen kontinuierlich ansteigen, auch die Anforderungen werden immer vielfältiger. So benötigten Branchen wie das Gesundheitswesen und die Fertigung eine hohe Uplink-Rate, geringe Latenzzeiten und eine hohe Zuverlässigkeit, erklärt Wang. In anderen Branchen wie der Logistik und der Umweltüberwachung übertragen die Geräte dagegen nur geringe Datenmengen, müssen aber über mehrere Jahre hinweg in Bereitschaft bleiben. In solchen Fällen werde eine neue Form des drahtlosen IoT gebraucht, die sich durch einen extrem niedrigen Stromverbrauch und passive Verbindungen auszeichnet. Trotz all dieser unterschiedlichen Anforderungen werde ein einziges leistungsfähiges Netz benötigt, um alle IoT-Verbindungen über alle Szenarien hinweg zu integrieren, so der Huawei-Manager.


3. Satellit und Boden für 3D-Abdeckung

Wang sieht als dritten Trend die verstärkte Integration verschiedener Netzabdeckungsmethoden. Auf diese Weise soll nicht nur das Problem gelöst werden, dass heute drei Milliarden Menschen noch keinen Zugang zum Internet haben. Durch die Kombination von Satelliten und Standardnetzen wäre man zudem in der Lage, 100 Prozent des Erdballs abzudecken. Ausserdem würde dadurch auch eine 3D-Abdeckung für den bodennahen Raum erreicht, um die Kommunikation und Steuerung von Luftfahrzeugen wie Drohnen und Flugzeugen zu ermöglichen.


Aus technischer Sicht müssten dabei Netzprotokolle, Frequenzen und Geräte integriert werden, so der Huawei-Manager. Ausserdem könnten beispielsweise Mehrantennen- und Funkmultiplexing-Technologien die Satellitenabdeckung und die Effizienz des Spektrums verbessern.


4. Echte digitale Repliken

Huawei geht davon aus, dass das autonome Fahren innerhalb des nächsten Jahrzehnts vollständig kommerzialisiert sein wird. Dazu und für die Steuerung von Lieferdrohnen würden dann aber auch eine fortschrittlichere Sensorik und Kommunikation benötigt, erklärt Wang. Diese ermöglichten es, Objekte und Bewegungen besser zu erkennen - bis hin zur dynamischen Erstellung mehrdimensionaler digitaler Karten der physischen Welt.

Mit Ultrabreitband und Massive MIMO könne eine Abtastung auf Zentimeter-Ebene erreicht werden. Ausserdem ermögliche es die standortübergreifende Zusammenarbeit von funkbasierten Systemen und intelligenten hochauflösenden Algorithmen, den Erfassungsbereich zu erweitern und eine kontinuierliche Erfassung ohne blinde Flecken zu realisieren.


5. KI in jeder Branche und Verbindung

Nicht nur Fahrzeuge werden autonom, Wang zufolge unterstützen bis 2030 auch Mobilfunknetze mithilfe von KI automatisierte Betriebs- und Wartungsabläufe, um eine bessere Leistung und einen geringeren CO2-Fußabdruck zu erzielen. Sie erhalten dazu Policies, in denen festgelegt wird, wie sie sich bei bestimmten Anforderungen verhalten sollen.

Grundlage sind die von den Basisstationen in Echtzeit gemeldeten Statusinformationen über sich und ihre Umgebung. Mit Hilfe von Modellen mit digitalen Zwillingen könnte die Selbstoptimierung der Netzwerk-Performance nach und nach die manuelle, erfahrungsbasierte Optimierung ersetzen, prophezeit der Huawei-Manager. Die Funkschnittstellen, die den komplexesten Teil der drahtlosen Netze darstellen, würden dann ebenfalls über eine eigene Intelligenz verfügen. Summa summarum, so schätzt Wang, könnten so Leistung und Energieeffizienz um 50 Prozent verbessert werden.


6. Netze - grün, aber leistungsfähig

Huawei geht davon aus, dass der Netzwerk-Traffic in einer vollständig vernetzten digitalen Welt um das Hundertfache ansteigen wird. Als Konsequenz benötige man Lösungen, um den Energieverbrauch des Netzwerks zu reduzieren, erklärt Wang: Die Energieeffizienz müsse bei jedem Aspekt des Netzdesigns berücksichtigt werden, einschließlich der Funkschnittstellen, Geräte und Standorte.


So können beispielsweise Baseband Units zentral installiert werden. Ausserdem ermöglichten es Near Field Networks, Standorte näher an den Nutzern zu errichten und die Sendeleistung des Netzes zu reduzieren. Mit Hilfe von KI ließen sich nicht genutzte Netzwerksegmente in den Tiefschlaf versetzen, um so den Energieverbrauch zu senken.


7. Flexibles Vollband unter 100 GHz

Mit dem bis 2030 prognostizierten Anstieg des Datenverkehrs wächst natürlich auch der Bedarf an Bandbreite und damit Spektrum. Wang schätzt, dass der Mobilfunknutzung im Durchschnitt etwa 2 GHz zusätzliche Bandbreite im Bereich unter 100 GHz zugewiesen werden müssten. Darüber hinaus wäre es erforderlich, das gesamte 20-GHz-Band für Millimeterwellen freizugeben.


Die Carrier wiederum seien gefordert, die Entwicklung des Sub-100-GHz-Spektrums zu New Radio zu unterstützen. Zwar sei die Kombination von Bändern unter 100 GHz mit diskreten Frequenzen zwar nach wie vor eine Herausforderung, da beispielsweise Bänder in niedrigen Frequenzbereichen eine größere Abdeckung, aber eine geringere Bandbreite bieten, während hohe Bänder ideal für Verkehrshotspots seien. Der Huawei-Manager schätzt jedoch, dass sich die Spektrumeffizienz mithilfe von Multiband-Integration und anderen innovativen Technologien um das Zehnfache steigern lässt.


8. Multi-Antenna-Technologien

Nachhaltige drahtlose Netze benötigen eine kostengünstigere Datenübertragung. Hierzu kommen laut Wang bis 2030 verstärkt Mehrantennentechnologien in allen Frequenzbereichen und allen Szenarien zum Einsatz: Mit der Entwicklung von Multiband zu 5G werden modulare Ultrabreitband-Antennen auf der Grundlage von Metamaterialien in der Lage sein, Hardware und Software flexibel über Multiband-Module zu kombinieren. Dies wird es ermöglichen, Bänder unter 100 GHz auf demselben Modul einzusetzen und so die Standortkonfiguration erheblich zu vereinfachen. Darüber hinaus werden Mehrantennenlösungen die Übertragungskosten um das Hundertfache senken.


9. Sicherheit als Eckpfeiler

Mit der steigenden Bedeutung der Mobilfunknetze, insbesondere in der Industrie, rücken Netzwerksicherheit und Ausfallsicherheit immer mehr in den Fokus. Sichere und widerstandsfähige Mobilfunknetze erfordern sowohl intrinsische Gerätesicherheit als auch intelligente und vereinfachte Sicherheit auf der Netzebene. In Zukunft wird eine vereinfachte Dienstesicherheit erforderlich sein, erklärt der Huawei-Manager, nicht nur, um einen integrierten Schutz auf der Netzelement-Ebene zu erreichen, sondern auch, um Bedrohungen auf Netzebene mit einem Klick abzuwehren und einen One-Stop-Service auf der Anwendungsebene zu erzielen. Intrinsische Gerätesicherheit wiederum schaffe die Grundlage für stärkeren Schutz und höhere Effizienz bei gleichzeitiger Verringerung der Anzahl der Knotenpunkte.


10. Aus Mobilfunk- werden Mobile-Computing-Netze

Künftige Mobilfunknetze werden vielfältigere Dienste unterstützen, wie z. B. das Metaverse, Industrienetze und Vehicle-to-Everything-(V2X-)Kommunikation. Dies bedeutet, dass die Datenverarbeitung nahtlos in die Mobilfunknetze integriert werden muss, um unterbrechungsfreie, qualitativ hochwertige Dienste auf Abruf bereitzustellen, erklärt Wang. Nur so sei es den Betreibern möglich, das Serviceerlebnis flexibel zu verbessern und neue Geschäftsmodelle zu entwickeln, die Computer- und Netzdienste integrieren. Darüber hinaus werde ein mobiles Computernetz die Effizienz der Dienste in allen Branchen erheblich verbessern. (CW)

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