6G Netze – Entwicklung, aktueller Stand und die Vorteile der neuen Technik

6G Netze – Entwicklung, aktueller Stand und die Vorteile der neuen Technik – 6G steht für die 6. Generation der Mobilfunk-Standard für die Datenübertragung und soll spätestens ab 2030 als Nachfolger für die aktuellen 5G Netze zur Verfügung stehen. Es wird also noch mehrere Jahre dauern, bis deutsche Nutzer in 6G Netzen unterwegs sein können und wie dann die Technik und die Smartphones aussehen werden, kann heute noch keiner so richtig sagen. Dennoch lohnt es sich, bereits einen Blick auf 6G zu werfen und zu schauen, wie der aktuelle Stand der Entwicklung ist und was für die 6. Generation des Mobilfunk-Standards geplant ist.

Was ist für 6G geplant?

Der neue 6G Standard soll natürlich wieder mehr Speed bieten. Im Gespräch sind Geschwindigkeiten von mehreren 100 GBit/s bis hin zu Terabit/s Verbindungen (Was bedeutet Gbit?). Im Vergleich zum aktuellen Stand von 5G ist das nochmal deutlich mehr Speed bei den Datenverbindungen. Dazu gibt es aber auch noch weitere Neuerungen, die für die kommenden 6G Netze geplant sind.

Nokia schreibt zu den Vorteilen von 6G

Buchstäblich jede einzelne Verbesserung der Netzwerkkonnektivität, die 5G dem Endbenutzer bringen wird, wird mit 6G weiter perfektioniert. Ob es um intelligente Städte, Farmen oder Fabriken und Robotik geht, 6G wird es auf die nächste Stufe bringen. Vieles davon wird durch 5G-Advanced erleichtert, die nächsten Standardverbesserungen für 5G. Es kommt mit verbesserter Effizienz und erweiterten Funktionen und verbesserter Benutzererfahrung.

Ein Blick in die Vergangenheit zeigt, dass jede Generation die Anwendungsfälle der vorherigen Generation optimiert und neue einführt. Dies wird auch weiterhin so sein. 6G wird in Bezug auf viele der technologischen und Anwendungsaspekte auf 5G aufbauen und ihre Einführung in großem Maßstab durch Optimierung und Kostensenkung vorantreiben. Gleichzeitig wird 6G neue Anwendungsfälle ermöglichen.

Wir werden die physische Welt mit unserer eigenen menschlichen Welt verbinden, dank des massiven Einsatzes von Sensoren und künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen (KI/ML) mit digitalen Zwillingsmodellen und synchronen Echtzeit-Updates. Diese digitalen Zwillingsmodelle sind von entscheidender Bedeutung, da sie es uns ermöglichen, zu analysieren, was in der physischen Welt passiert, mögliche Ergebnisse zu simulieren, Bedürfnisse zu antizipieren und dann produktive Maßnahmen zurück in die physische Welt zu ergreifen.

Nicht zu unterschätzen ist der Hinweis auf die Kostensenkungen mit 6G. Die nächste Generation der Netze soll billiger zu betreiben sein und nochmal mehr Geräte mit weniger Aufwand gleichzeitig aktiv im Netz halten können, als es derzeit bereits 5G schafft. Nokia hat dazu nochmal die Unterschiede zwischen 5G und 6G heraus gearbeitet, so dass man recht gut sehen kann, in welchen Punkten die 6. Mobilfunk-Generation Verbesserungen bietet:

Wir schlagen vor, dass sich 6G in diesen drei neuen Grundlagen grundlegend von den vorherigen Generationen unterscheiden wird Dimensionen werden zusätzlich zu den oben genannten drei traditionellen Dimensionen ins Spiel kommen. Diese Dimensionen stellen die grundlegenden Datenressourcen dar, Rechenleistung und Energie. KI/ML-Techniken sind bekanntlich datengetrieben, und wer Zugriff darauf hat, ist groß Mengen an domänenspezifischen Daten werden bei der Anwendung dieser Techniken erfolgreich sein. Anwendung von AI/ML auf
Das Design von 6G-Systemen wird von grundlegender Bedeutung sein und anderen Bereichen wie Netzwerk und Sensor ähneln Daten werden zu grundlegenden Ressourcen, die genutzt werden können, um die Leistung des Systems zu verbessern. Während Rechenleistung war schon immer eine wichtige Ressource für zellulare Systeme, zwei wichtige Trends weisen darauf hin in die Richtung, dass dies eine begrenzte Ressource wird und wie dies in 6G ausgenutzt wird
bedeutsam. Der erste Trend, den wir beobachten, ist die sich abzeichnende Sättigung in der Anzahl der Transistoren, die dies können in ein Einheitsvolumen gepackt werden, was die Rechenleistung von Geräten begrenzt. Der zweite Trend ist, dass wir wird mehrere Endgeräte einsetzen, um die menschlichen Wahrnehmungsfähigkeiten zu erweitern, wie Brillen, Ohrhörer und andere Wearables, die alle sehr kleine Formfaktoren und daher eine begrenzte Rechenleistung haben.
Der derzeitige Ansatz, Computing in die Edge-Cloud auszulagern, wird wahrscheinlich nicht ausreichen, um die Anforderungen zu erfüllen synchrone Rechenanforderungen über die verschiedenen Geräte hinweg. Nutzung von Computern, die in verfügbar sind lokalen Bereich, aber getrennt von den Geräten wird ein neues Thema im 6G-Zeitrahmen sein. In diesem Sinne behandeln wir berechnen als eine weitere wesentliche Dimension, die das Design des neuen Kommunikationssystems antreibt. Endlich, Die verfügbare Energie an jedem Element des Netzwerks bestimmt die erreichbare Leistung. Das reicht von nahezu null Energie bei einigen Arten von Geräten bis hin zu Stromversorgungsgrenzen bei Funkbasisstationen und zu Leistungseinschränkungen in Rechenzentren. Darüber hinaus werden Lösungen für den Klimawandel zu einem wichtigen Schwerpunkt überall auf der Welt in den 2030er Jahren und der wachsende Energieverbrauch von Netzwerken und Geräten wird genau unter die Lupe genommen.

Zero-Energy Devices sind ebenfalls eine interessante Richtung, die 6G bieten könnte. Damit sind Modelle gemeint, die ohne eigene Stromversorgung im Netz sind und die Energie aus dem 6G Netz selbst beziehen. Der Energieverbrauch ist dann so niedrig, dass die Sendeleistung im 6G Netz ausreicht um Verbindungen herzustellen ohne selbst Energiequellen zu benötigen. Generell ist Zero.Energy aber eher nicht für Handys und Smartphone gedacht, sondern fpr Sensoren, die dann selbstständig und dauerhaft arbeiten und ihre Daten einfach nur an weit entfernte Empfänger senden.

6G-Netze werden voraussichtlich Terahertz-Frequenzen nutzen, die eine viel höhere Datenübertragungsrate ermöglichen als 5G-Netze. Die Forschung im Bereich der Terahertz-Technologien ist jedoch noch in einem frühen Stadium.

So sieht die aktuelle Entwicklung beim Thema 5G aus

Die Entwicklung von 6G-Netzen befindet sich noch in einem frühen Stadium, aber es gibt bereits einige Fortschritte, die weltweit erzielt wurden:

Forschung und Entwicklung:

• Deutschland:
  • Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert verschiedene Forschungsprojekte zu 6G, darunter das Projekt „6G-Forschungsallianz“.
  • Die Fraunhofer-Gesellschaft hat ein 6G-Zukunftslabor in Dresden eröffnet.
• Finnland:
  • Die finnische Regierung hat eine 6G-Initiative gestartet, die sich auf die Entwicklung von 6G-Technologien für die digitale Wirtschaft und Gesellschaft konzentriert.
  • Die Universität Oulu hat ein 6G-Forschungszentrum gegründet.
• China:
  • China hat einen ehrgeizigen Plan zur Entwicklung von 6G-Netzen bis 2030 verabschiedet.
  • Die chinesische Regierung investiert stark in die Forschung und Entwicklung von 6G-Technologien.
• Südkorea:
  • Südkorea hat ebenfalls einen Plan zur Entwicklung von 6G-Netzen bis 2030 verabschiedet.
  • Das Land hat bereits erste 6G-Tests erfolgreich durchgeführt.

Was ist 6G?

6G ist die 6. Generation der Mobilfunk-Standard und damit der Nachfolger für die aktuellen 5G Netze, die derzeit aufgebaut und auch schon genutzt werden. Der neue Standard soll die Vernetzung von mobilem Internet in noch mehr Lebensbereiche vorantreiben und auch kleinere Geräte 6G fähig machen um sie aktiv im Netz steuern und verwalten zu können.

6G soll dabei wieder auf der Basis von elektromagnetischen Feldern aufgebaut werden und Frequenzbereiche von 460 Mhz bis 20 GHz unterstützen. Die grundsätzliche Technik aktueller Mobilfunk-Netze ändert sich daher also nicht. Die Art und Weise, wie Daten in diesen Netzen übertragen werden, wird aber neu gestaltet und besser und effinzierter gestaltet.

Nokia Video: Was ist 6G?

Welche Vorteile bietet 6G?

Die Vorteile von 6G liegen bisher eher im Bereich der professionellen Kommunikation. Private Nutzer haben wohl keine so großen Vorteile vom neuen Netzstandard, auch wenn die Geschwindigkeit der Datenübertragung nochmal deutlich ansteigen wird

• höher Geschwindigkeiten bei der Datenübertragung: etwas 400 Gbit/s bis zu 1 Terabit/s (1.000 Gbit/s)
• geringere Latenz beim Verbindungsaufbau: nur 100 Mikrosekunden (5G liegt bei 1 Millisekunde)
• selbstlernende Netz: Dank AI Technik sollen sich die 6G Netze selbst auf den jeweiligen Anwendungsfall optimieren können, die Netze selbst sollen dazu auch Daten zur Verfügung stellen, die selbstlernende Systeme möglich machen
• Neue Frequenzbereiche: von 460 Mhz bs 20 GHz sollen genutzt werden können – die Landesnetze werden aber wohl wieder nur wenige Bänder in diesem Bereich umfassen
• Mehr Sicherheit: durch neue Funktionen und besseren Schutz der Daten in den 6G Netzen – grundsätzlich wird 6G aber weiter auf dem 5G Standard aufbauen

Dazu sollen die Netze mit 6G nochmal effizienter betrieben werden können. Die Kosten für den Energieverbrauch sollen sinken und wahrscheinlich möchte man auch die Zahl der Stationen für die Versorgung geringer ausfallen lassen. 6G soll daher auch für die Netzbetreiber deutliche Vorteile mitbringen, die den Netzbetrieb günstiger machen.

Wofür wird 6G gebraucht

Die Anwendungsbereiche für 6G werden derzeit entwickelt und sie bilden dann das zukünftige Anforderungsprofil an den 6G Standard. Daraus leiten sich dann auch die Use Cases ab, für die 6G zukünftig zur Verfügung stehen sollte. Aktueller Stand ist dabei wie folgt:

• Enhanced Human Communication umfasst Anwendungsfälle, die das Potenzial haben, die menschliche Kommunikation zu bereichern, wie z. B. immersive Erfahrung, Telepräsenz und multimodale Interaktion. In diesem Bereich fallen zum Beispiel holografische Anwendungen.
• Enhanced Machine Communication spiegelt den zunehmenden Einsatz von kollaborativer Robotik und autonomen Maschinen wider, die Anforderung, die Umgebung zu erfassen, und die Notwendigkeit, dass Roboter untereinander und mit Menschen kommunizieren können. Anwendungsfälle in diesem Bereich sind beispielsweise autonome Fahrzeuge und Roboter, die direkt mit Menschen interagieren können.
• Zu den Aktivierungsdiensten gehören Anwendungsfälle, die zusätzliche Funktionen erfordern, wie z. B. hochgenaue Standort-, Kartierungs-, Umgebungs- oder Körpererkennungsdaten.
• Network Evolution beschreibt Aspekte im Zusammenhang mit der Entwicklung von Kerntechnologien, einschließlich KI als Service, Energieeffizienz und Bereitstellung einer allgegenwärtigen Abdeckung. Netze sollen zukünftig so gesteuert sein, dass sie sich auf unterschiedliche Anwendungsfälle anpassen können.
• Quelle

Generell endet die Entwicklung natürlich nicht an dieser Stelle und es kann durchaus sein, dass früher oder später auch weitere Use-Cases und Szenarien auftauchen, die mit 6G abdeckt werden. Die nächste Jahre werden in dieser Hinsicht spannend werden.

Wann steht 6G zur Verfügung?

Die Technik-Standard werden derzeit im Rahmen von jeweils 10 Jahren verbessert und aktualisiert und daher kann man davon ausgehen, dass 6G etwa 2030 zur Verfügung stehen wird. Aktuell ist dies aber noch mehrere Jahre entfernt und es gibt noch keinen konkreten Fahrplan, wie die Umsetzung und der Rollout von 6G erfolgen soll.

Meilenstein auf dem Weg zu 6G wird aber der Start der Standardisierungsphase 1 sein. Diese soll 2026 beginnen und dann werden die verbindlichen Standards festgelegt, die für die Herstellung von passender Technik für die 6G Nutzung wichtig ist.

Parallel wird wohl auch 5G weiter entwickelt, so dass auch im Bereich der 5G Netze weitere Neuerungen kommen werden. Derzeit wird mit 5G-Advanced bereits an einem Nachfolger der aktuellen 5G Technik gearbeitet. 2025 soll diese Technik dann die bestehenden 5G Bereiche verbessern.

Wann wird es 6G Smartphones geben?

Die Entwicklung der Technik für die Nutzung von 6G kann erst beginnen, wenn die Standards für die neue Technik feststehen. Die Standardisierung soll bis etwa 2025 abgeschlossen werden und danach kann die Entwicklung von passende Handys und Smartphone grundsätzlich starten. Zuerst werden dabei wohl 6G Modems entwickelt, um die Verbindungstechnik für Smartphones zu haben. Danach wird geplant, wann es sinnvoll ist, die ersten 6G Geräte auf den Markt zu bringen. Dies lohnt sich erst, wen absehbar ist, dass Verbraucher, die neue Technik auch bereits einsetzen können – also erst dann, wenn absehbar 6G Netze zur Verfügung stehen werden. Man kann daher davon ausgehen, dass im Jahr vor dem Rollout von 6G (wohl 208 oder 2029) in den nationalen Netzen die ersten Smartphones angekündigt werden und danach dann immer mehr Geräte und Handys mit 6G auf den Markt kommen werden.