Was ist 6G-Technologie?

6G ist die nächste Generation der Telekommunikation und wird 5G ablösen. Obwohl sich die weltweite Einführung von 5G noch in der Anfangsphase befindet, hat die Forschung zu 6G bereits begonnen. 6G wird mithilfe einer Vielzahl von Technologien wie Künstlicher Intelligenz (KI), Extended Reality (XR), Automatisierung, Robotik und vielen anderen entwickelt. Um diese hohen Erwartungen zu erfüllen, bedarf es jedoch revolutionärer technischer Innovationen. Wir werden die Leistungsanforderungen untersuchen und neue Technologien untersuchen, die zur Erreichung der 6G-Ziele beitragen können.

6G erfordert im Vergleich zu 5G massive Leistungsverbesserungen. Während 5G für Spitzengeschwindigkeiten von 20 Gbit/s und Frequenzen bis zu 100 GHz konzipiert wurde, wird für 6G eine Datenrate von bis zu 1000 Gbit/s und Frequenzen bis zu 3 THz erwartet. Auch die Latenz soll deutlich verbessert werden: Die Luftlatenz soll bei etwa 100 μs und die End-to-End-Latenz (E2E) bei etwa 1 ms liegen, was zu einer Benutzererfahrungslatenz von weniger als 10 ms führen würde. Die Benutzererfahrungslatenz ist die Summe aller Latenzkomponenten im gesamten Kommunikationskanal.

Obwohl es noch keinen spezifischen 6G-Standard gibt, wollen wir uns einige Technologien ansehen, mit denen diese Anforderungen erfüllt werden können.

·Terahertz-Frequenz:Es wird erwartet, dass 6G Frequenzen von bis zu 3 THz nutzt, was zu einer enormen Bandbreitenverfügbarkeit führen wird.

·Verbesserte Antennentechnologie:Um die Nutzung von THz-Frequenzen zu unterstützen, muss die Massive-MIMO-Technologie (entwickelt für mm-Wave 5G) verbessert werden. Dies könnte auf Metamaterialien basierende Antennen sowie RF-Front-End- und Orbital-Angular-Momentum-Technologien umfassen.

·Entwicklung der Duplex-Technologie:5G führte dynamisches TDD zur Duplexflexibilität ein, es wird jedoch weiterhin daran gearbeitet, die Einschränkung aufzuheben, dass Downlink und Uplink sich gegenseitig ausschließende Zeit-Frequenz-Ressourcen verwenden müssen.

·Entwicklung der Netzwerktopologie:Einer der Trends, der in der Entwicklung der Netzwerktopologie weiterhin Fortschritte macht, ist die Verwendung nicht-terrestrischer Netzwerkkomponenten wie Satelliten und hochgelegene Pseudosatelliten (HAPS).

·Spektrum-Sharing:Die gemeinsame Nutzung von Frequenzen ermöglicht eine bessere Nutzung des Spektrums, indem es mehreren Unternehmen zur Nutzung überlassen wird, da Inhaber exklusiver Lizenzen die Frequenzen häufig nicht ausreichend nutzen.

·Umfassende KI:KI kann zur Optimierung des Gesamtsystems und der Systemleistung eingesetzt werden. Sie lässt sich in drei Ebenen unterteilen: Lokale KI, Gemeinsame KI und E2E-KI.

·Geteiltes Computing:Split Computing zählt zu den spannendsten Features von 6G. Dadurch kann die Rechenleistung zwischen Mobilgerät und Cloud-Servern aufgeteilt werden, was zu Kostensenkungen und einer höheren Rechenleistung der Mobilgeräte führt. Einen Einblick in Split Computing erhalten wir beispielsweise bei Cloud-basierten Gaming-Diensten wie Google Stadia und Microsoft xCloud.

·Hochpräzises Netzwerk:High Precision Network (HPN) ist eine Lösung zum Erreichen einer hohen Dienstqualität für interaktive Dienste mit hohen Datenraten und geringen Latenzanforderungen, da es wichtig ist, E2E-Latenz und Jitter zu minimieren.

Dies sind einige der Schlüsseltechnologien, die voraussichtlich zur Erreichung des 6G-Ziels eingesetzt werden. Wir befinden uns noch in der Anfangsphase der 6G-Entwicklung, und es ist sicher, dass in Zukunft weitere innovative Technologien auf den Markt kommen werden. Im Laufe der Entwicklung können sich die angestrebten Leistungsparameter positiv oder negativ verändern.

Diese neuen Technologien bringen jedoch auch ihre eigenen Hürden und Herausforderungen mit sich. So ermöglicht die Terahertz-Frequenz zwar enorme Bandbreiten im Bereich von mehreren hundert Gbit/s, bringt aber auch Herausforderungen wie starke Pfadverluste, hohe atmosphärische Absorption, geringe Durchdringungsfähigkeit und eine zunehmende Komplexität der HF-Module mit sich. Es bleibt abzuwarten, wie Forscher diese Herausforderungen auf dem Weg zu 6G und die zahlreichen Entwicklungen der kommenden Jahre meistern.