kommunikation
Innovation Digitalisierung

Kommunikationsnetze der Zukunft: nachhaltig und grenzenlos

09.12.2021
von SMA

Seit zweieinhalb Jahren ist der beschleunigte und weltweite Ausbau von 5G-Netzen erfolgreich vorangegangen. Zahlreiche technologische Innovationen sind für die weitere 5G-Evolution geplant und versprechen für dieses Jahrzehnt neuartige Geschäftsmodelle, Wachstum, Nachhaltigkeit und Netzzugang für alle. Gleichzeitig ist bei den führenden Forschungseinrichtungen wie den Nokia Bell Labs in München und Stuttgart der Startschuss für die 6G Netzforschung bereits erfolgt.

Hunderte von 5G-Mobilfunknetzen weltweit sind zwischenzeitlich »live on air«. Verbesserte 5G-Netzkapazität und -Abdeckung hat an vielen Orten der Welt den Menschen geholfen, während der Coronakrise mobil und breitbandig in Verbindung zu bleiben. Wir alle haben dadurch den Beitrag, den die Kommunikationsnetze in vielen Lebensbereichen leisten, mehr denn je zu schätzen gelernt.

Doch was bringt die Zukunft? Welche Leistungsmerkmale sind über mobile Breitbanddienste hinaus in den nächsten Jahren zu erwarten? Dank des globalen Standardisierungsprojekts 3GPP gibt es eine über alle 5G-Anbieter hinweg abgestimmte Roadmap von Produkt-Freigaben, welche es erlauben wird, neue Marktsegmente wie insbesondere Industrie und Logistik mit neuen Diensten zu adressieren. Neben Spitzendatenraten von mehr als einem Gigabit/s wird das durch 5G-Attribute der Hochverfügbarkeit und eines Echtzeitverhaltens bis in den Bereich von einer Millisekunde ermöglicht. Dies wird wichtig sein beispielsweise für Anwendungsfälle der industriellen Prozessüberwachung und -steuerung in Verbindung mit privaten Campusnetzen.

Die weitere 5G-Evolution unter dem Titel »5G Advanced« hat das Potenzial, von 2025 an die Kundschaft mittels neuer immersiver Erlebniswelten und hochverfügbarer, verlässlicher Netzabdeckung zu begeistern. Optimierungen der 5G-Technik für Flugobjekte wie Drohnen und Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen sowie die weitergehende spezifische Anpassung des 5G-Standards für bestimmte Branchen und Anwendungsfelder wie Bahn und Energie werden es erlauben, das Innovationspotenzial von 5G bis zum Jahr 2030 weiter auszuschöpfen. Themen, die bei der weiteren Evolution der 5G-Technologie eine Rolle spielen werden, sind beispielsweise die präzise Ortung von Objekten und eine verbesserte Synchronisation und Echtzeitübertragungsverhalten für industrielle Lösungen. Daneben soll vor allem auch die Energieeffizienz weiter gesteigert werden. Methoden des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz werden es erlauben, die Leistungsfähigkeit der Netze und damit auch die Kundenzufriedenheit ganzheitlich zu steigern.

Vision 2030: sechs Schlüsseltechnologien für 6G

Welche Vision braucht es da für die Kommunikation der 2030er-Jahre und den nächsten Kommunikationsstandard 6G? Um den übergeordneten Herausforderungen und Zielen für nachhaltige Entwicklung im nächsten Jahrzehnt gerecht zu werden, um gleichzeitig Wachstum, Nachhaltigkeit und uneingeschränkten digitalen Zugang für alle zu ermöglichen, wird es darum gehen, digitale, physikalische und menschlich-biologische Welten in neuartiger Weise zu verknüpfen. Anwendungsfälle wie holographische Video-Kommunikation, die Schaffung digitaler Abbilder (»Zwillinge«) von ganzen Städten oder Industrie-Anlagen und die Schaffung eines »sechsten Sinns« zum Wohle der menschlichen Nutzer:innen spannen einen Rahmen auf für mögliche Anwendungsfälle der Zukunft. Leistungsmerkmale wie Spitzendatenraten von mehr als 100 Gigabit/s, Latenzzeiten von weniger als einer Millisekunde und extreme Hochverfügbarkeit, maximale Energieeffizienz und Klimaneutralität, globale Abdeckung und die Anbindungsmöglichkeit von Milliarden von Sensoren und Endgeräten pro Quadratkilometer im städtischen Raum und in Gebäuden werden Voraussetzung für die Umsetzung der Anwendungsfälle des 6G-Zeitalters sein.

Die Reise ins Zeitalter der 6G-Kommunikation hat insbesondere auch in Deutschland erfolgreich begonnen.

Sechs Schlüsseltechnologien gilt es im Rahmen der laufenden Forschungsanstrengungen voranzutreiben: Wir brauchen neue Spektraltechnologien und Nutzung neuer Frequenzbänder im Bereich 100 bis 300 GHz, um lokale Datenraten von mehr als 100 Gigabit/s zu ermöglichen. Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz werden helfen, das ganzheitliche Design der Luftschnittstelle zu optimieren. 6G-Netze werden nicht nur für Kommunikations- sondern auch für Abtast- und Ortungszwecke von passiven Objekten entworfen werden und müssen damit auf Systemebene spezielle Kriterien erfüllen. Architekturelle Vereinfachung und Software-Konvergenz müssen vorangetrieben werden, um die Programmierbarkeit zu verbessern. Die anvisierte extreme Konnektivität setzt Leistungsmerkmale wie Latenzzeiten kleiner als 1 ms oder extreme Hochverfügbarkeit (99,9999999 Prozent – »nine 9s«) voraus. Sicherheit und Schutz der Privatsphäre sind ebenfalls ein zentraler Bestandteil der laufenden 6G-Forschungsanstrengungen. Die zu erwartende zunehmende Bedeutung von Sub-Netzen in Verbindung mit Fahrzeugen, Robotern oder dem menschlichen Körper, etwa für medizinische Anwendungsfälle oder die Transition zu digitalen Erlebniswelten, erfordert klare Datenschutzkonzepte, sodass die Nutzerschaft die volle Kontrolle über sich und ihre Daten behält.

Die Reise ins Zeitalter der 6G-Kommunikation hat insbesondere auch in Deutschland erfolgreich begonnen und wird durch die anlaufenden 6G-Förderprogramme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) einen weiteren Schub erfahren. Heute bietet sich die einzigartige Chance, neue Impulse für Nachhaltigkeit und Wachstum zu setzen, indem wir die Kommunikationsnetze für die 2030er-Jahre entsprechend konzipieren und Impulse setzen, nicht nur für den Informations- und Kommunikationssektor, sondern auch für die zahlreichen Industriesektoren, für welche die 6G-Technologie ein zentraler Bestandteil der weiteren digitalen Transformation sein wird. Ziel muss es sein, eine Vielzahl von neuen und werthaltigen Anwendungsszenarien für Verbraucher:innen und Unternehmen aller Branchen möglich zu machen und die deutsche und europäische Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig zu stärken.

Interview Dr.-Ing. Volker Ziegler  6G Leadership, Chief Architect Nokia Bell Labs

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