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Mobilfunknetz der nächsten Generation: 6G Netz

13. Mai 2021

6G : Das neue Mobilfunknetzt

Forschung - Planung und Entwicklung des neuen Mobilfunknetzes 6G (© AdobeStock_410047499)

Datentechnologie der Zukunft mit 6 G-Netz

In den vergangenen 25 Jahren hat FTS Hennig den rasanten technologischen Wandel in der Mobilfunktechnik erfolgreich gemeistert und in verschiedenen Bereichen mitgestaltet. Die LTE-4G Netze wurden eben aufgebaut und das 5G Netz wurde begonnen flächenweit auszubauen. Nun wird am 6G Netz geforscht und entwickelt. FTS Hennig ist auch für das 6G Netz ihr stabiler Begleiter. Der Wandel wird sich mit gesteigerter Geschwindigkeit fortsetzen.




Grundlagen des 6G Netzes - Mobilfunkgeneration der Zukunft

Bis 2025 sollen von der Bundesregierung rund 700 Millionen Euro bewilligt werden, um bei der Entwicklung des 6G-Netzes ganz vorn mit dabei zu sein. Mit sogenannten Wellen im Terahertz-Bereich sollen Daten in der nächsten Generation des Mobilfunks 6G extrem schnell übertragen werden. Das Spektrum liegt zwischen den Mikrowellen und dem Infrarotlicht. Eine Ablösung des 5G-Netz soll ab 2030 nach und nach stattfinden.

Die Zukunft heißt 6G

Vorteile mit dem 6 G Netz

  • FTS Haken Daten werden extrem schnell übertragen
  • FTS Haken Spitzendatenrate von mehr als 1 Terabit/Sekunde
  • FTS Haken 8.000 terabit pro Sekunde, 8.000 mal schneller als 5 G
  • FTS Haken Kann VLC /Visible Light Connection) verwenden – sichtbares Licht zwischen 400 und 800 THz
  • FTS Haken Latenz von vorrausichtlich 100 Mikrosekunden

6G wird die mobile Datentechnologie der Zukunft sein. Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie haben einen preiswert herzustellenden Terahertz-Empfänger entwickelt.


Wer forscht in Deutschland am 6G Netz

Rhode&Schwarz

Rohde&Schwarz entwickelt ein Antennentestsystem, das jetzt Frequenzen bis 170 GHz unterstützt. Das D-Band bis 170 GHz ist ein Frequenzband, das ein zukünftiger 6G- Mobilfunkstandard für die Kurzstreckenkommunikation mit ultrahohen Datenraten nutzen könnte.

Die Einführung von 5G hat erst vor kurzem begonnen, und Releases, die über R15 hinausgehen, werden weiterhin das enorme Potenzial von 5G nutzen. Da jedoch üblicherweise alle acht bis zehn Jahre eine neue Mobilfunktechnik auftaucht, ist mit 6G um 2030 zu rechnen.

6G Ausblick von Rhode & Schwarz

6G Ausblick von Rhode & Schwarz(© Rhode & Schwarz)

Frauenhofer

3 Fragen an Herrn Dr. Dr. Ndip

Warum beschäftigen wir uns mit 6G, wenn wir 5G noch nicht einmal umgesetzt haben?

Dr. Dr. Ndip: Zwar wird 6G voraussichtlich erst 2030 eingeführt, aber es gibt noch so viele offene Fragen, zum Beispiel zur Hardwareentwicklung für die Mobilkommunikation über 100 GHz, da erwartet wird, dass das D-Band (0,11 THz bis 0,17 THz) voraussichtlich verwendet wird. Noch nie wurden solche Frequenzen für die Mobilkommunikation verwendet. Deshalb fängt die Forschungs- und Entwicklungs-Community viel früher an, sich mit der Beantwortung der Software- und Hardwarefragen bis zu den Anwendungen zu befassen. 10 Jahre vor der Markteinführung - das ist typisch. Ungefähr fünf Jahre vor der Einführung werden dann die Spezifikationen festgelegt - dann können Trials folgen. Bevor die Bevölkerung die Vorteile einer neuen Generation genießt, gibt es sehr viel Arbeit dahinter, die von Forschenden umgesetzt wird. Unter anderem dafür wurde beispielsweise der Innovationscampus Elektronik und Mikrosensorik Cottbus (iCampus Cottbus) ins Leben gerufen, in dem Fraunhofer mit der BTU Cottbus-Senftenberg und zwei Leibniz-Instituten an Vernetzungstechnologien und Sensorik von morgen forscht.

Welche neuen Geschäftsmodelle werden mit 6G entstehen?

Dr. Dr. Ndip: Seit 5G spielt die Aufbau- und Verbindungtechnik eine sehr wichtige Rolle bei der Entwicklung von drahtlosen Systemen für Mobilkommunikationsanwendungen. Da es nicht mehr trivial ist, ein Hochfrequenz Frontendmodul für Mobilkommunikation herzustellen, sind die Material-, Leiterplatten- und Komponentenhersteller gefordert. Dies eröffnet neue Geschäftsmöglichkeiten auch für KMUs, die bei 1G bis 4G praktisch kaum eine Rolle spielten. Dadurch entstehen schon jetzt viele neue Geschäftsmodelle, und bei 6G wird es genauso sein. Wie erwähnt werden für 6G voraussichtlich Frequenzen im Bereich 0,11 THz bis 0,17 THz verwendet: Je höher die Frequenzen, desto kleiner die Komponenten. Das heißt wir werden in der Lage sein, sehr kleine Systeme für 6G zu bauen. Solche miniaturisierten 6G-Systeme können in bestehende Geräte/Maschinen integriert werden und neue Upgrades einführen, ohne die Ästhetik zu ändern oder den Formfaktor der Geräte/Maschinen wesentlich zu verändern. Infolgedessen könnten sich insbesondere in der vertikalen Industrie unzählige neue Anwendungen ergeben. Dies könnte zu einer Explosion an neuen Geschäftsmodellen führen.

Welche technologischen Lösungen existieren heute für 6G?

Dr. Dr. Ndip: Für 6G gibt es heute noch keine vollständigen Lösungen. Es werden jedoch neue Konzepte untersucht, um grundlegende Herausforderungen zu lösen. Zuerst muss die enorme Freiraumdämpfung überwunden werden. Dafür müssen wir Mehrantennen-Architekturen mit hunderten Antennen pro Mobilfunk-Basisstation aufbauen, so genannte massive MIMO (Multiple Input Multiple Output)-Architekturen. Wir müssen klären, wie viele Grundelemente davon wir erstmal aufbauen und wie wir diese zusammenschalten, so dass schlussendlich lange Übertragungen, sehr gute Strahlformung und geringer Energieverbrauch möglich sind. Außerdem dürfen jegliche Störungen das elektromagnetische Signal nicht einschränken.

Dr. Dr. Ndip: Der erste Schritt ist also, neue massive MIMO Systemarchitekturen für die effiziente Realisierung der Hardware auszuarbeiten. Der zweite Schritt ist die Umsetzung der System-architektur. Und hier kommt das Fraunhofer IZM ins Spiel: Wir werden die notwendigen Packaging-Technologien für die Systemintegration, neue Terahertz integrierte massive MIMO-Antennen-Arrays und neue Hochfrequenz-Designmethoden zur Verfügung stellen, damit 6G-Frontendmodule aufgebaut werden können. Dafür haben wir schon Lösungen vorgeschlagen: Unser 6G-Projekt (6GKom) - das erste vom BMBF geförderte Projekt in Deutschland zur Entwicklung von 6G Terahertz-Module - hat am 1. Oktober 2019 begonnen. Das Fraunhofer IZM hat bereits Hochfrequenz-Systemintegrationslösungen zur Realisierung von solchen Modulen patentiert. Sie basieren auf miniaturisierten Fan-Out Packaging-Plattformen mit integrierten Antennen, die heutzutage noch nicht existieren.


Internationale Entwicklung des 6G Netz

Weltweit gibt es bereits mehrere 6G Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. In Nordfinnland ist das mit 251 Millionen Euro ausgestattete 6 Genesis –Programm bereits in vollem Gange. Auch konzentrieren sich China und die USA auf die 6 G Forschung. So hat China bzw. Elon Musk für die Testung neuer Frequenzbänder und für die Stromversorgung künftiger Netzwerke die ersten 6G - Satelilliten der Welt ins All geschossen. Diese 6 G Satelliten sollen die technologischen Einschränkungen überwinden (begrenzte Verarbeitungszeit mobiler Geräte). Das chinesische Ministerium für Wissenschaft und Technologie beschäftigt sich derzeit mit 37 Experten an der 6G Forschung.

Samsung hat im Juni 2020 ein Whitepaper mit dem Titel „The Next Hyper-Connected Experience for All“ veröffentlicht. In diesem Whitepaper werden diverse Aspekte: technische Megatrends, potenzielle Partner-Technologien und ein Zeitplan der Einführung des neuen Mobilfunkstandarts behandelt . Sungghyun Choi, der Leiter des Advanced Communications Research Centers von Samsung erklärt: „Für die Zukunft sehen wir uns dazu verpflichtet, auch die Verbreitung von 6G in Zusammenarbeit mit Industrie, Wirtschaft und der jeweiligen Regierung voranzutreiben.“

Auch Huawei beschäftigt sich bereits mit dem 5G Nachfolger und beginnt mit der Forschung und Entwicklung in seinem kanadischen Forschungszentrum in Ottawa. Das Unternehmen arbeitet mit 13 Universitäten zusammen, um 6G Innovationen zu entwickeln. Laut Ren Zhengfei dem Huawei Gründer, wird es vor 2030 aber noch keine echten 6G Technologien für den Massenmarkt geben.


Was soll das 6G Netz leisten können?

Was soll das 6G Netz leisten können?

Was soll das 6G Netz leisten können?(© AdobeStock_343110612)

Theoretisch erwartet man Geschwindigkeiten von bis zu 8.000 Terabit pro Sekunde (8.000-Mal schneller als 5G). Laut dem Journal „Nature Photonics“ haben sie bei Experimenten mit diesem Empfänger Datenübertragungsraten von 115 Gigabit pro Sekunde über eine Distanz von 110 Metern erreicht.

Die Frequenz der verwendeten Strahlung lag bei 0,3 Terahertz (300 Gigahertz). Die Funkzellen bei 6G werden nur noch rund 100 Meter groß sein. Die Systeme sollen so klein sein, dass man sie an Straßenlaternen installieren und mit der dort vorhandenen Energie versorgen kann.


Wo wird 6G eingesetzt?

Spezielle Lösungen

Um diese Zahlen verständlicher zu machen, nennt man als Beispiel: die Erweiterte Realität, in der Menschen in 3D auf mobile Endgeräte oder in Räume projiziert werden können.

Industrie 4.0

Das 6G Netz bietet nicht nur für Privatanwender Vorteile, sondern auch die Industrie und die Wirtschaft werden von 6G profitieren. Es werden neue Möglichkeiten beim Internet of Things, beim Autonomen Fahren sowie in der Landwirtschaft eröffnet.

Autonomes Fahren

Autonomes Fahren ist vor allem ein kollektiver Aspekt. Wenn ein Auto autonom fährt, muss es anderen Verkehrsteilnehmern die Position in Echtzeit mitteilen, es muss Abstände messen und gleichzeitig 360 Grad umschauen können. Es muss auch die Straße sehr gut kennen und in der Lage sein, in die Ferne zu schauen. Dafür braucht es Sensoren, die das Frauenhofer Institut entwickelt: eine Kombination aus Radar und Kamera. Diese Sensoren sammeln enorm viele Daten, die gleichzeitig geteilt werden müssen. Es müssen aber auch Up- und Downloads in Echtzeit erfolgen: So werden zum Beispiel Stadtpläne in sehr hoher Auflösung heruntergeladen. 20 Gigabit/Sekunde reichen für all diese Prozesse bei Weitem nicht aus. Darüber hinaus müssen die Autos zuverlässig auf unvorhergesehene Umstände mit extrem geringer Verzögerung autonom reagieren.

Medizin

Im Bereich der Tele-Chirurgie: Dann müsste beispielsweise der operierende Arzt nicht mehr vor Ort sein. So etwas realisiert man schon mit 5G, doch es gibt viele Einschränkungen durch die maximale Datenrate und Latenz, die mit 5G einhergehen. Dabei führen Roboter die Operationen durch, während der Arzt irgendwo anders ist und bestimmte Geräte steuert. Hierfür benutzt er einen ultrahochauflösenden Bildschirm oder ein Mixed-Reality-Headset, um mithilfe von 3D-Hologrammen genau zu sehen, was im Inneren des Körpers passiert. Er muss feinste Details erkennen können. Dafür braucht er Daten in Echtzeit und unkomprimiert mit einer Übertragungsrate von mehreren Hundert Gigabit/Sekunde bis über 1 Terabit/Sekunde sowie eine Latenz von weniger als 1 Millisekunde.

6G wird auch die Entwicklungen hochminiaturisierter, tragbarer medizinischer Sensoren, in Kleidung integrierter Sensoren sowie implantierbarer Sensoren ermöglichen, die eine kontinuierliche Überwachung der Vitalparameter von gesunden und kranken Menschen realisieren können. Diese Sensoren könnten über ein so genanntes 6G Terahertz Body Area Network miteinander vernetzt werden. Mithilfe der Hochgeschwindigkeits-6G-Netze können die Vitalparameter mit extrem geringer Verzögerung an Ärzte zur medizinischen Fernüberwachung in Echtzeit übertragen werden.

Die digitale Zukunft: Blockchain, IoT & Co.

Blockchain + IoT + Mobilfunk: Die Zukunft des Internets & der Digitaltechnik hat bereits begonnen!
© Photocreo Bednarek

Blockchain

Im Großen und Ganzen wird erwartet, dass 6G aus softwarebasierenden, virtuellen und cloudbasierenden Systeme bestehen wird, mit extrem hohen Datenraten bei extrem niedriger Latenz. Somit kann eine Bandbreite neuer datenintensiver Technologien entstehen. Zweifellos führen Softwareentwicklungen, Virtualisierung und Cloudifizierung zu enormen Vorteilen. Blockchain in 6 G-Netzwerken ermöglicht Netzwerk-Slicing über verschiedene Dienste. Die Blockchain-Technologie hat an Dynamik gewonnen und wurde von der Industrie und von Forschungsgemeinschaften auf der ganzen Welt aufgenommen.

Einige der Vorteile der Blockchain-Technologie sind Netzwerkzuverlässigkeit, Transparenz, Überprüfung der Inhalte, Verbesserung der Ausfallsicherheit, Widerstandsfähigkeit gegen Angriffe und verbesserte Verarbeitungszeiten. Blockchain wird als eine der Schlüsseltechnologien für 6 G angesehen und ist daher unverzichtbar.

Smart City

Eine Smartcity ist eine Stadt, die effizienter und technologisch fortschrittlicher für die Einwohner und Unternehmen gestaltet wird. Die Konzepte kombinieren technische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Innovationen. Es geht aber auch darum eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung zu fördern und ein attraktives Umfeld für alle Einwohner zu bieten. 6G wird zentraler Bestandteil der Smart-Cities sein und deren Infrastruktur hinsichtlich Kommunikation und Anwendungen enorm weiterentwickeln.


Ausblick auf 6 G - der Zeitplan

Zeitplan für den Wandel von 5G zu 6G

Zeitplan für den Wandel von 5G zu 6G(© AdobeStock_343313582)

In diesem Abschnitt möchte FTS Hennig regelmäßig über die Entwicklung, Forschung und den Aufbau des 6G Netzes informieren.


19.04.2021

5G steht in den Startlöchern

Derzeit sind 6G-Sender und -empfänger noch in ferner Zukunft. 5G steht steht nun erst einmal in den Startlöchern. Die Netzbetreiber rollen großflächig das 5G Netz aus und es werden wieder viele Antennenmasten und Standorte gebaut. Wir sind nun an der Stelle, wo fast in jedem kleinen Dorf ein Antennenmast gebaut werden soll bzw. wird.

Wir haben hat jüngst die 5G Router Kategorie ins Leben gerufen und füllen diese mit Geräten. Wir wollen als FTS Hennig auch in Zukunft zu den führenden Anbietern im Mobilfunk zu gehören und die bestmöglichen Kundenerlebnisse zu realisieren.


Einige dieser Router sind

5G Modem am USB Typ-C Anschluss

5G Dongel M210

5G Modem am USB Typ-C Anschluss

Modem: 5G Qualcomm SDX55
WLAN: ohne

Hocell
4.9 von 5 Sternen!(4.9/5)
714,00 EUR
inkl. 19 % MwSt. zzgl. Versandkosten
Art.-Nr.: FTS 96193
Cradlepoint W2000 setzt neue Maß...

Cradlepoint 5G Router W2000

Cradlepoint W2000 setzt neue Maßstäbe im 5G Netz   Mit dem 5G Wi...

Modem: 5G NR FR1 / CAT 20 LTE 2GB/s
WLAN: WiFi 6 Technology

Cradlepoint
4.9 von 5 Sternen!(4.9/5)
ab 2.469,25 EUR
inkl. 19 % MwSt. zzgl. Versandkosten
Art.-Nr.: FTS 96196
Mobiler 5G Router mit WiFi 6 und...

NetGear Nighthawk M5
Mobiler 5G Router

Mobiler 5G Router mit "WiFi 6" und 4 x 4 MIMO LTE als "Fallback"

Modem: 5G / 4G (4 x 4 MIMO)
WLAN: WiFi 6 / WLAN AC

Netgear
4.9 von 5 Sternen!(4.9/5)
940,72 EUR
inkl. 19 % MwSt. zzgl. Versandkosten
Art.-Nr.: FTS 96177
 

31.05.2021

6G Kompetenzzentrum entsteht in Dresden

6G Kompetenzzentrum entsteht in Dresden

6G Kompetenzzentrum entsteht in Dresden(© Vodafone)

Vodafone berichtete, dass Dresden als das Kompetenzzentrum für Mobilfunk ausgewählt wurde. Vodafone hat europaweit Standorte prüfen lassen und sich für Dresden entschieden.

An dem Standort soll für das 5G und 6G Netz geforscht und Technologien entwickelt werden. Dazu gehören Smart Mobility, Smart Farming, Smart Chemistry, Smart Buildings & OpenRAN. Ebenso will man an Anwendungsgebieten wie autonomem Fahren, vernetzter Landwirtschaft, Chemie und Bau forschen.


25.06.2021

Das Rennen um 6G – Südkorea möchte Vorreiter sein

Südkorea ist eines der Länder mit hervorragender 5G Abdeckung. Das asiatische Land will als Vorreiter bereits 2028 mit einem 6G-Netzwerk starten. Bestehende Netzwerke aus Satelliten, Mobilfunk und Festnetz sollen zusammengeführt werden. Laut einem Report des Business Daily, möchte Südkorea in den nächsten 5 Jahren 220 Billionen in die 6G Entwicklung investieren. Gemeinsam mit Samsung, LG Electronics und Huawei sollen kommerzielle 6G-Dienste eingeführt werden und 6 Kernbereiche vorangetrieben werden (Hyper-Performance, Hyper-Bandbreite, Hyper-Genauigkeit, Hyper-Space, Hyper-Intelligenz, und Hyper-Vertrauen). Das Ziel besteht darin, eine Übertragungsgeschwindigkeit von einem Terabyte pro Sekunde zu erreichen, die fünfmal schneller ist als das bestehende 5G-Mobilfunknetz!


21.09.2021

Das 6G-Forschungs-Hub in Dresden entwickelt sich weiter

Zentrum für Künstliche Intelligenz, das CeTI der TU Dresden

Zentrum für Künstliche Intelligenz, das CeTI der TU Dresden)(© CeTI)

Dresden ist ein entscheidendes Zentrum für Künstliche Intelligenz, dies beweist das Exzellenzcluster CeTI der Technischen Universität Dresden und auch der 6G-life Forschungshub in Kooperation mit der TU München. Das Exzellenzcluster CeTI (Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop) mit 19 involvierten Nationen, forscht an der Übertragung von Berührungssignalen, um in virtueller oder realer Umgebung ohne Zeitverzögerung Dinge zu erspüren. Zudem brauchen die Wissenschaftler hochmoderne ultra-schnelle Messtechnik für die Entwicklung der weltweit schnellsten Mikrochips, die ab 2028 für den 6G-Mobilfunk benötigt werden. Aktuell verrsammeln sich com 16. Bis 22. September mehrere Forschungsinstitute zum Festival im „Robot Valley Saxony“ in Dresden. „Das Robot Valley Saxony hat sich als Robotikstandort etabliert und ist von überregionaler Bedeutung. Mit dem ersten internationalen Dresden Robotics Festival unterstreicht die Innovationsregion einmal mehr ihre Fähigkeit, die Zukunft der Wachstumsbranche Robotik mitzubestimmen“, erklärt Festival-Geschäftsführer Thomas Schulz.

21.09.2021

6G – Plattformen

Neben den „6G-Forschungs-Hubs“ zu den genannten Schwerpunkten beabsichtigt das Bundesministerium für Bildung und Forschung, eine Plattform für zukünftige Kommunikationstechnologien und 6G, nachfolgend „6G-Plattform“ genannt, zu fördern. Die Plattform soll übergeordnete Fragestellungen zur Erforschung und Entwicklung für einen zukünftigen 6G-Standard bearbeiten. Dafür sollen die Hubs und die weiteren zukünftigen Vorhaben aus der 6G-Initiative zusammengeführt, übergreifende Fragestellungen diskutiert und im Gesamtzusammenhang behandelt werden.


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