6G-Mobilfunktechnologie

6G ist die sechste Mobilfunkgeneration und wird gegenüber früheren Generationen mehrere neue Technologiekomponenten umfassen. Dazu gehören z. B. die Unterstützung von THz-Frequenzen zur Kommunikation oder Gestenerkennung, zusätzliche Frequenzen zwischen 7 und 24 GHz, Joint Communication and Sensing, künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen sowie rekonfigurierbare intelligente Oberflächen.

Es gibt zahlreiche treibende Faktoren, die die Entwicklung von Netzen auf Grundlage eines 6G-Standards unerlässlich machen – zum Beispiel neue Anwendungen wie das Metaversum, das auf erweiterter Realität (eXtended Reality, XR) basiert. Dafür werden in der Regel zuverlässig hohe Datenübertragungsraten sowie niedrige Latenzzeiten benötigt. Die heutigen 4G- und 5G-Netze können dies nicht immer und überall garantieren. Die Kombination der erwähnten Technologiekomponenten soll Abhilfe schaffen und eine Verbindungs-Performance ermöglichen, die für diese Anwendungen angemessen ist.

6G wird mit denselben Frequenzen wie 4G LTE (410 MHz bis 6 GHz) und 5G New Radio (410 MHz bis 7,125 GHz und 24,25 bis 71 GHz) arbeiten. Allerdings wird es auch Unterstützung für zusätzliche Frequenzschichten wie FR2-0 (7,125 GHz bis 24,25 GHz) sowie für Sub-THz-Frequenzen bieten. Der Grund für diese Erweiterung ist, dass 6G Spitzendatenraten von bis zu 1 Tbps erreichen soll. Möglich werden derartige Geschwindigkeiten nur mit größeren Bandbreiten von 10 GHz (oder mehr). Solche Bandbreiten stehen nur bei höheren Frequenzen im THz-Frequenzbereich zur Verfügung.

Der 6G-Mobilfunk wird mehrere Technologiekomponenten umfassen, die den heutigen 5G-Netzen unbekannt sind. Dazu gehören etwa die Unterstützung von THz-Kommunikation, Joint Communication and Sensing, künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen sowie rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen.

6G soll außerdem höhere Kapazitäten und Datenraten in Verbindung mit niedrigerer Latenz als in 5G-Netzen bieten – es wird die Performance von 5G-Anwendungen in jeder Hinsicht übertreffen. Zusätzliche Frequenzen, die für 5G nicht verfügbar waren, werden es 6G ermöglichen, durch Sensorik, Bildgebung, Positionsbestimmung und Objekterkennung innovative Mobilfunkanwendungen zu unterstützen. Eine Anwendung von besonderem Interesse ist die Optimierung von Strahlausrichtung und -management an der Luftschnittstelle unter Verwendung der gewonnenen Informationen. In aller Kürze lässt sich die Frage der Vorteile von 6G gegenüber 5G wie folgt beantworten: 6G verbessert die Performance der Kommunikationsverbindung durch intelligenten Einsatz von maschinellem Lernen für die Signalverarbeitung.

Mobile Edge Computing: verbesserter Zugriff auf KI-Funktionen und Unterstützung für technisch anspruchsvolle Mobilgeräte, die eine Reduzierung von Übertragungsfehlern und eine höhere Spektrumeffizienz der Mobilfunknetze ermöglichen.

Der typische Technologiezyklus eines Mobilfunkstandards erstreckt sich über 10 Jahre. Der kommerzielle Startschuss für 5G New Radio ist im Jahr 2019 gefallen. Während der Aufbau der 5G-Netze mittlerweile in vollem Gange und die Weiterentwicklung von 5G klar vorgezeichnet ist, haben Universitäten und Forschungsinstitute bereits mit der Grundlagenforschung für die nächste Mobilfunkgeneration begonnen, die gemeinhin als 6G bezeichnet wird. Nach aktuellen Prognosen der Branche könnte die kommerzielle Einführung von 6G-Mobilfunknetzen Ende 2029 oder Anfang 2030 beginnen.

6G wird zahlreiche neue Anwendungsfälle und Applikationen unterstützen, u. a. hochimmersive erweiterte Realität, holografische Kommunikation einschließlich mobiler Hologramme, digitale Zwillinge und Repliken. Die meisten dieser Anwendungen haben Leistungsanforderungen, die alles bisherige übertreffen und mit den heutigen Kommunikationsstandards nicht erfüllt werden können.

Ähnlich wie der 5G New Radio Standard wird auch 6G den Frequenzbereich 1 (FR1) bis 7,125 GHz und den Millimeterwellen-Frequenzbereich 2 (FR2) von 24,25 GHz bis 71 GHz nutzen. Darüber hinaus wird 6G nach gegenwärtiger Lage der Forschung voraussichtlich THz-Frequenzen und Frequenzen von 7,125 GHz bis 24,25 GHz verwenden, die oft als FR3 oder FR2-0 bezeichnet werden.