Das kann die nächste Mobilfunkgeneration 6G

Bei 6G werden höhere Frequenzbänder verwendet, die größtenteils noch ungenützt und somit nutzbar sind. Daher ist es möglich, breitere Bänder zu nutzen und somit höhere Datenraten zu erzielen. Somit steigt auch die Netzkapazität und die mögliche Anzahl der Benutzer:innen bzw. Endgeräte. Weiters kann dadurch eine bessere Latenzzeit (Reaktionszeit) erreicht werden, was insbesondere bei sicherheitskritischen und Echtzeitanwendungen entscheidend ist. Produkte und autonome mobile Roboter (AMR) lassen sich so auch genauer lokalisieren.

Die kurzwelligen Funksignale können auch als Sensor dienen, wie man es z.B. beim Wetterradar kennt; man erkennt auch, wo sich Menschen befinden. Einige Frequenzbereiche sind auch für die Spektroskopie interessant. Man könnte daher auch auf Materialeigenschaften Rückschlüsse ziehen, also z.B. Sprengstoffe oder Drogen auf Flughäfen erkennen.

6G ist also nicht nur schnelleres Internet, sondern bietet neue, noch ungenutzte Möglichkeiten und Technologien. Weiters soll der neue Standard energieeffizienter und nachhaltiger werden.

Die nächste Generation der drahtlosen Kommunikation, 6G, verspricht eine Revolution in verschiedenen Einsatzbereichen. In der Industrie wird die drahtlose Vernetzung von Maschinen und Geräten deutlich verbessert, um eine effizientere Produktion und Automatisierung zu ermöglichen. Mit der Abkehr der traditionellen Produktion entlang eines Förderbands zu flexiblen Produktionszellen steigt auch die Anzahl Autonomer Mobiler Roboter (AMR) und drahtloser Bediengeräte (HMI). Dies erfordert neue Funktechnologien wie 5G und in weiterer Folge 6G.

Eine weitere Anwendung ist die verbesserte Fernwartung durch die Implementierung digitaler Zwillinge. Diese fortschrittliche Technologie ermöglicht eine präzisere Überwachung und Steuerung von Geräten und Anlagen. Durch die Echtzeit-Synchronisation mit physischen Objekten können Wartungsprozesse optimiert, Ausfallzeiten minimiert und Reparaturen effizienter durchgeführt werden.

Ein weiteres Schlüsselgebiet ist das Industrial Metaverse, das das industrielle Internet der Dinge (IIoT) auf ein neues Niveau hebt. Mit 6G werden mehr Sensoren eingesetzt, die eine noch umfassendere Datenerfassung ermöglichen. Diese Fülle an Informationen ermöglicht eine tiefgreifende Analyse, was zu höherer Effizienz, einer Reduktion der Produktionskosten sowie einer Steigerung der Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit führt. Die präzise Überwachung von Produktionsprozessen ermöglicht Unternehmen, schnell auf Veränderungen zu reagieren und ihre Abläufe kontinuierlich zu verbessern.

In den Bereichen erweiterte Realität (AR), virtuelle Realität (VR), gemischte Realität (XR), sowie holografische Kommunikation wird 6G neue Kommunikationswege und Informationsverteilung für Konferenzen, Homeoffice, am Arbeitsplatz, in der Fabrik, für Fernwartung und Fernreparaturen ermöglichen.

Autonome Fahrzeuge können mit Hilfe von 6G in Echtzeit miteinander und mit der Infrastruktur kommunizieren, um sicherere und effizientere Verkehrssysteme zu schaffen. Im Gesundheitswesen kann 6G die Fernüberwachung von Patienten, Telemedizin und medizinische Robotik ermöglichen. In Städten können Sensoren und Geräte besser vernetzt und für intelligente Verkehrsleitsysteme, bessere Energieverteilung, Umweltüberwachung und Abfallwirtschaft genutzt werden.

Die genaue Einführung hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Standardisierung, der Verfügbarkeit der erforderlichen Technologien, der Infrastruktur und der Akzeptanz der Unternehmen und Endverbraucher:innen. Es wird erwartet, dass erste 6G-Netze und -Dienste Anfang bis Mitte der 2030er Jahre verfügbar sein werden.

Durch die höheren Frequenzen und damit kürzeren Wellenlängen der Funksignale verringert sich die Reichweite. Vor allem die Durchdringung von Gebäuden ist aufgrund der höheren Absorption nur gering. Dies führt insbesondere in Städten zu einer neuen Herausforderung. 6G erfordert eine völlig neue Infrastruktur, einschließlich neuer Basisstationen und Netzwerkelemente. Statt den bekannten Funkmasten wird es viele kleine, flache Antennen geben, die Funksignale weiterleiten und verteilen, sogenannte RIS (Reconfigurable Intelligent Surface) Antennen, die an den Wänden von Gebäuden angebracht werden.

Eine weitere Herausforderung ist die Verbesserung der Energieeffizienz elektronischer Bauelemente und Schaltungen für die Nutzung höherer Frequenzbänder.  Mit zunehmender Vernetzung und mehr kritischen Anwendungen wird es noch wichtiger, Datenschutz und Datensicherheit zu gewährleisten. Des Weiteren erfordert eine hohe Anzahl an Endgeräten erfordert effiziente Übertragungsprotokolle.

Bei SAL wird seit der Gründung 2018 im Bereich 5G/6G geforscht. Das Forschungszentrum unterstützt Unternehmen aus unterschiedlichsten Branchen, sich auf die nächsten Generationen des Mobilfunks vorzubereiten. Geforscht wird u.a. in kooperativen Forschungsprojekten mit Start-Ups, KMUs und internationalen Industrieunternehmen.  

SAL bietet seinen Partnern u.a.:

• Sensorik und Chipdesign für Wireless IoT (Internet of Things)
• KI zur Datenreduktion; neuartige Übertragungstechniken und Optimierung von Schaltungen durch Machine Learning (ML)
• Forschung im Bereich Metamaterialien, neuartige Antennensysteme wie RIS; Massive MIMO
• energieeffiziente Schaltungsentwicklung, von 1 GHz bis Sub Terrahertz für Kommunikations- und Radaranwendungen
• 5G/6G Testbed; Time Sensitive Networking (TSN); Sicherheitsrelevante Kommunikation; Echtzeitlokalisierung; effiziente Übertragungsprotokolle

IT- und Beratungsunternehmen können in vielfältiger Weise von der Einführung der 6G-Technologie profitieren. Höhere Datenraten und Kapazität ermöglichen eine schnellere und effizientere Datenübertragung. 6G bietet außerdem verbesserte Konnektivität, was besonders für Unternehmen im IT-Bereich entscheidend ist. Die gesteigerte Zuverlässigkeit von 6G trägt dazu bei, dass Geschäftsprozesse reibungsloser ablaufen und Ausfallzeiten minimiert werden. und höhere Zuverlässigkeit.

Die Technologie ermöglicht Echtzeitanalyse großer Datenmengen und somit einen verbesserten Einsatz von KI-Cloud-Diensten. Zudem unterstützt die 6G-Technologie Remote-Arbeit sowie Anwendungen im Bereich von Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR) und Extended Reality (XR). Dies fördert eine höhere Produktivität und Flexibilität, da Mitarbeiter:innen überall auf der Welt nahtlos miteinander arbeiten können.

Im Bereich der Nachhaltigkeit zielt 6G darauf ab, energieeffizienter zu sein, was Unternehmen dabei helfen kann, ihren CO2 Ausstoß zu reduzieren.

6G ist aktuell noch Zukunftsmusik, aber die Forschung schreitet schnell voran. Um sich optimal auf die Möglichkeiten von 6G vorzubereiten, sollten sich Unternehmen möglichst bald mit dem Thema auseinandersetzen, um den Anschluss nicht zu verlieren und bestenfalls der Konkurrenz voraus zu sein.

SAL unterstützt Firmen durch Schulungen und Workshops, wo die neuesten technologischen Entwicklungen präsentiert werden. Durch den gemeinsamen Austausch ergeben sie Synergien für innovative Forschungsprojekte, die einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil für die Unternehmen darstellen können. SAL bietet unterschiedlichste Möglichkeiten der Zusammenarbeit, unter anderem ein unbürokratisches, kofinanziertes Kooperationsmodell, bei dem SAL 50% der Projektkosten übernimmt.

Im 5G/6G-Testbed von SAL wird an praxisnahmen Smart Factory Use Cases gearbeitet, die im industriellen Umfeld der LIT Test Factory am JKU-Campus in Linz erprobt werden.

Stefan Wimmer

Business Development - Intelligent Wireless Systems, SAL

Stefan.wimmer@silicon-austria.com