Maschinen, Umgebungsdaten und Rechenkapazitäten 6G vereint analoge und digitale Welt

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Die digitale, physische und sogar die biologische Welt verschmelzen: Das ist die Zukunftsvision von Nokia zur nächsten Generation des Mobilfunkstandards 6G.

Noch ist der Mobilfunkstandard 5G im Aufbau. Gerade die Industrie soll von geringeren Latenzen und schnelleren Datenraten profitierten. Auch wenn laut dem Europäischen Rechnungshof der Ausbau der 5G-Infrastruktur in der Europäische Union ins Stocken gerät und die kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMUs) sich mit Investitionen in 5G zurück halten.

Doch Infrastrukturanbieter arbeiten bereits an der nächsten Generation 6G. So auch das finnische Unternehmen Nokia Bell Labs. „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“, fasst Peter Vetter, President Bell Labs Core Research in einem Blogeintrag zusammen.

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.

Der Mensch verschmilzt mit seiner Umwelt

Eine zentrale Aussage von Vetter ist, dass „Mensch und Umwelt verschmelzen“. Hintergrund ist die Zunahme von Sensoren zusammen mit künstlicher Intelligenz (KI) sowie den Methoden des maschinellen Lernens (ML) in Kombination mit digitalen Zwillingen und synchronen Echtzeit-Updates.

Die digitalen Zwillinge „werden es uns ermöglichen, die physische Welt zu analysieren“, schreibt Vetter. Wo heute bereits digitale Zwillinge mit 5G verwendet werden, werden sie bei 6G in einem größerem Umfang und mit höherer Präzision eingesetzt.

Nokia Bell Labs erwartet, dass 6G bis 2030 kommerziell eingeführt wird. Die Standardisierungsphase eins 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. 5G wird damit ab Version 18 und 19 mit erweiterten Fähigkeiten, verbesserter Effizienz und verbesserter Benutzererfahrung ausgestattet sein und zum Hauptaugenmerk der 3GPP.

Umdenken bei Netzdesign und -architektur

5G Advanced wird voraussichtlich ab 2025 öffentliche und private Netze bestimmen. Notwendig ist 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. Mit 6G wird die künstliche Intelligenz und damit verbunden das maschinelle Lernen zu einer Schlüsselkomponente werden. Bereits jetzt mit 5G und 5G Advanced lässt sich mit KI das Signaldesign und die Signalverarbeitung bei der Funkübertragung über die Planung am Zellenstandort bis hin zur Netzautomatisierung optimieren.

Bei den verwendeten Frequenzbändern wird 6G in den mittleren Bändern von 7 bis 70 GHz liegen. Dank Mehrantennentechnik (Massive MIMO) wird die Kapazität steigen. Die niedrigen Frequenzbänder von 460 bis 694 MHz sorgen für eine hohe Abdeckung, während die Datenübertragung über Sub-Terahertz-Frequenzen Datenraten auf über 100 GBit/s im nahen Umfeld steigern wird.

6G-Netze nehmen ihre Umgebung wahr

Weiterhin ist es möglich, mithilfe der 6G-Netze die Umgebung über reflektierte Signale von Objekten zu "scannen". Aus diesen Daten lassen sich Aussagen über Art und Form der Objekte schließen. Dank entsprechender 6G-Sicherheitskonzepte kann das Sendemodul zusammen mit anderen Sensormodalitäten eine Art digitales Abbild der physischen Welt erstellen.

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. Denn nur dann lassen sich die hohen Anforderungen an die Verbindungsqualität umsetzen.

Dabei sind Latenzzeiten von unter einer Millisekunde möglich. Die Zuverlässigkeit des 6G-Netzes kann man erhöhen: gleichzeitige Übertragungen, mehrere drahtlose Sprünge (Hops), Verbindungen von Gerät zu Gerät und AI/ML.

Cyberangriffe auf 6G-Netze abwehren

5G ist speziell für die Bedürfnisse der Industrie entwickelt worden und ersetzt kabelgebundene Systeme. Damit sind die Anforderungen an das Netzwerk und die damit verbundene Netzwerklast gestiegen. Die nächste Generation kombiniert Netz- und Serviceanforderungen und bindet die physische Welt in eine Cloud-Umgebung ein.

Drahtlose Kommunikationsnetze, vor allem in der Industrie, sind ein beliebtes Angriffsziel. 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.

Dieser Beitrag stammt von unserem Schwesterportal Elektronikpraxis.

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