Beyond 5G: Was uns ab 2030 im 6G-Zeitalter erwartet

Stellen Sie sich eine Welt vor, in der die digitale, physische und biologische Welt miteinander verschmelzen, in der für Menschen nie dagewesene immersive Erfahrungen möglichen werden. Eine Welt, in der Maschinen, Umgebungsdaten, intelligente Wissenssysteme und fast unvorstellbare Rechenkapazitäten zusammenkommen und verändern, wie wir auf der Erde leben.

Genau das werden wir mit der Einführung von 6G ab 2030 erleben. Die Einführung von 5G zusammen mit vielen weiteren Spitzentechnologien nimmt gerade Fahrt auf. Sie ermöglichen intelligente Städte, Fabriken, ‚Precision Farming‘, das Internet der Dinge (IoT) und vernetzte Robotik. Die steigende Nachfrage und die Auslastung der Netze erfordern eine neue, hochgradig agile und kognitive Architektur, die automatisch neue Dienste bereitstellt, welche optimal auf diese Anwendungen zugeschnitten sind. Sie wird die Grenzen der heute schon extrem niedrigen Latenz, riesigen Kapazität und Konnektivität noch einmal erweitern. Ganz zu schweigen von der besseren Energieeffizienz. Die sechste Mobilfunkgeneration wird diese Erwartungen erfüllen und sogar mehr als das: Sie wird das Konzept der Netzkommunikation neu formulieren.

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Ein wichtiger Aspekt wird die „Verschmelzung“ von Mensch und Umwelt sein, und zwar dank der Verbreitung von Sensoren und künstlicher Intelligenz / maschinellem Lernen (KI / ML) in Kombination mit digitalen Zwillingen und synchronen Echtzeit-Updates. Die digitalen Zwillinge werden entscheidend sein, da sie es uns ermöglichen werden, die physische Welt zu analysieren, mögliche Ergebnisse zu antizipieren und geeignete Maßnahmen einzuleiten. Digitale Zwillinge, die bereits mit 5G verwendet werden, werden bei 6G noch mehr und in einem größerem Umfang und mit höherer Präzision eingesetzt werden – für eine Vielzahl von Anwendungen, sei es in der Industrie, in Städten oder beim Menschen selbst.

Der Weg zu 6G 

Nokia Bell Labs erwartet, dass 6G bis 2030 kommerziell eingeführt wird. Die Standardisierungsphase 1 wird voraussichtlich ab 2025 beginnen und bis 2028 zur ersten 6G-Spezifikation (3GPP Release 21) führen. Kommerzielle Einsätze werden um das Jahr 2030 folgen. Das Sprungbrett für 6G wird 5G-Advanced sein, die nächste Standardverbesserung für 5G. Es wird ab Version 18 und 19 ein Hauptaugenmerk für 3GPP und mit erweiterten Fähigkeiten, verbesserter Effizienz und verbesserter Benutzererfahrung ausgestattet sein.
 
5G Advanced wird voraussichtlich ab 2025 öffentliche und private Netze bestimmen. Das erfordert ein Umdenken bei Architektur, Design und Bereitstellung von Netzen. 5G Advanced unterstützt kritische Netzanwendungen sehr gut, sei es über Kommunikationsdienstanbieter (CSPs) oder als private Campusnetze in der Industrie.
6G wird in die Fußstapfen der vorherigen Generationen treten und sich durch einzigartige Technologien auszeichnen, die die Zukunft der Kommunikation prägen sollen.
 
Nokia Bell Labs hat die folgenden potenziellen sechs Innovationsbereiche identifiziert:
 
Künstliche Intelligenz / Machine Learning: 5G und 5G-Advanced werden das wahre Potenzial von KI / ML erschließen. Es reicht von der Optimierung des Signaldesigns und der Signalverarbeitung bei der Funkübertragung über die Planung am Zellenstandort bis hin zur Netzautomatisierung. Nokia Bell Labs erwartet, dass KI / ML bei 6G zu Schlüsselkomponenten werden, welche die am besten geeignete Interaktion zwischen zwei Endpunkten bestimmen.
 
Frequenzbänder: Frequenz ist für die Bereitstellung von Funkkonnektivität unerlässlich. Die neuen Pionier-Frequenzblöcke für 6G werden voraussichtlich in den mittleren Bändern von 7-20 GHz für städtische Outdoor-Zellen liegen und eine sehr hohe Kapazität durch Mehrantennentechnik (Massive MIMO) ermöglichen. Die niedrigen Bänder von 460-694 MHz sorgen für eine maximale Abdeckung, während die Datenübertragung über Sub-Terahertz-Frequenzen die Spitzendatenraten auf über 100 Gbit/s im Nahbereich steigern wird. 6G wird auf 5G-Advanced aufbauen und die Lokalisierung erheblich verbessern, indem es einen breiten Frequenzbereich und neue Frequenzen bis hin zu Terahertz nutzt.
 
Netzwerkerkennung: Eine weitere grundlegende Innovation, die 6G-Netze mit sich bringen werden, ist die Fähigkeit, die Umgebung zu erfassen. Das Netz wird allgegenwärtig sein und ein „Bewusstsein“ für Situationen und die Umgebung haben. Es sammelt von Objekten reflektierte Signale, die die Art und Form der Objekte, die relative Position, ihre Geschwindigkeit sowie eventuell sogar Materialeigenschaften zeigen. Mit den richtigen 6G-Sicherheitskonzepten kann ein solcher Sensormodus dazu beitragen, in Kombination mit anderen Sensormodalitäten einen „Spiegel“ oder digitales Abbild der physischen Welt zu erstellen.

Extreme Konnektivität: Die mit 5G eingeführte „Ultra-Reliable Low-Latency Communication“ (URLLC – ultra-hochverfügbare Kommunikation mit geringer Latenz) wird im 6G-Netz noch weiter verfeinert und verbessert, um extremen Konnektivitätsanforderungen gerecht zu werden. Dabei können Latenzzeiten von unter einer Millisekunde erreicht werden. Die Zuverlässigkeit des Netzes kann durch gleichzeitige Übertragungen, mehrere drahtlose Sprünge (Hops), Verbindungen von Gerät zu Gerät und AI/ML erhöht werden. Durch die Kombination mit niedrigeren Latenzzeiten und hoher Zuverlässigkeit wird das Erlebnis von Echtzeit-Videokommunikation, holografischen Anwendungen oder sogar digitalen Zwillingsmodellen verbessern.
 
Kognitive, automatisierte und spezialisierte Architekturen: 5G ist das erste System, das für den Einsatz in der Industrie entwickelt wurde und die kabelgebundene Konnektivität ersetzt. Da die Anforderungen an das Netzwerk und dessen Belastung steigen, wird die Industrie noch fortschrittlichere Netzarchitekturen benötigen, die eine höhere Flexibilität und Spezialisierung unterstützen. 6G wird mit neuen Netz- und Service-Orchestrierungslösungen, kombiniert mit vollständig Cloud-nativen Prinzipien und den Fortschritten in AI/ML, zu einer beispiellosen Netzautomatisierung und Agilität führen, um optimalen Service bei niedrigstmöglichen Betriebskosten zu realisieren.
 
Sicherheit und Vertrauen: Netze aller Art werden zunehmend zum Ziel von Cyberangriffen. Das 6G-Netz wird so konzipiert, dass es vertrauenswürdige Dienste auf einer Zero-Trust-Infrastruktur bereitstellt und so vor größeren bekannten sowie neuen Bedrohungen wie der Störung von unternehmenskritischen Campusnetzen in der Industrie schützt. Auch müssen Datenschutzfragen zwingend berücksichtigt werden, wenn neue Mixed-Reality-Welten geschaffen werden, die die digitale Darstellung von realen und virtuellen Objekten kombinieren.

6G Realität werden lassen

Um 6G bis 2030 Realität werden zu lassen, leitet Nokia Hexa-X, die 6G-Initiative der Europäischen Kommission zur Erforschung der nächsten Generation von drahtlosen Mobilfunknetzen. Nokia ist nicht nur bei zahlreichen 6G-Forschungsinitiativen an Bord, sondern auch Gründungsmitglied der Next G Alliance in Nordamerika und bei RINGS, einem US-Programm, das gemeinsam mit der Industrie die Forschung vorantreibt – in Bereichen, die sich potenziell stark auf Netz- und Computersysteme der nächsten Generation (NextG) auswirken.

www.bell-labs.com

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