Der Funk für übermorgen

Bereits mit einer 4G-Verbindung lassen sich Videos problemlos streamen. Daher verwundert es wenig, dass sich mit 5G der Fokus weg vom bis dahin allgegenwärtigen Thema Datenrate verlagerte. Ja, man kann auch mit 5G telefonieren oder ein Video streamen – im Idealfall sogar in Gegenden, die davor ein weißer Fleck auf der Mobilfunkkarte waren. Aber bedeutsam sind bei 5G andere Funktionalitäten: Die technisch bedingte Verzögerung, die sogenannte Latenz, fällt mit einigen wenigen Millisekunden gering aus. Und in einer Funkzelle lassen sich mehr Endgeräte gleichzeitig versorgen, ohne dass die Datenrate in die Knie geht.

Menschen und Maschinen

Das ist relevant bei einem Großereignis, wo viele Menschen auf engem Raum ihr Smartphone nutzen wollen. Doch vor allem ist es wichtig, wenn Maschinen im Internet der Dinge miteinander kommunizieren, um fast ohne Zeitverzögerung Handlungen auslösen zu können. 5G ist der erste Mobilfunkstandard, bei dem in der Entwicklung nicht die Kommunikation zwischen Menschen, sondern die zwischen Maschinen im Vordergrund stand. Nun also 6G. Dabei soll sich alles um die Kommunikation zwischen Menschen und Maschinen drehen.

Das klingt abstrakt – und bleibt es auch, wenn man einschlägige Visionen hört und liest. „Als man sich damals über den 5G-Standard Gedanken machte, war 4G bereits voll erblüht. Dagegen ist 5G noch in einem sehr frühen Stadium – und nun kommt schon die Frage, was 6G eines Tages leisten können soll“, sagt Frank P. Fitzek, Inhaber der Deutsche-Telekom-Professur für Kommunikationsnetze an der TU Dresden und einer der beiden Koordinatoren des 6G-Hubs in Dresden und München. Zufällig sind die Mobilfunkgenerationen auch zu Meilensteinen in Fitzeks wissenschaftlicher Laufbahn geworden: Zu Zeiten von 2G war er Student, während 3G promovierte er, und er erlebte danach 4G und 5G als Professor.

Sparsamkeit und Vertrauen

Vor allem zwei Prinzipien tauchen in der Debatte, was 6G sein soll, immer wieder auf: nachhaltig und vertrauenswürdig. Es sind zwei fast schon überstrapazierte Begriffe. Hinter dem Wunsch nach Nachhaltigkeit steckt das Ziel, den Energieverbrauch der Mobilfunknetze zu senken – stärker als das durch evolutionäre Verbesserungen der Technik möglich ist. Ein Ansatz ist die semantische Kommunikation. „Kenne ich den konkreten Anwendungsfall und den Kommunikationsrahmen, muss ich eigentlich gar nicht alle Daten, sondern nur die wesentlichen übertragen“, erklärt Fitzek die Idee. Alles andere lässt sich auf Empfängerseite rekonstruieren. Plakativ formuliert: Statt das Bild einer Katze zu übertragen, genügt es, das Wort „Katze“ zu senden, wenn eine Künstliche Intelligenz (KI) das Bild zuvor ausgewertet hat.

Diese KI kann in der Nähe zum Entstehungsort des Fotos sitzen, zum Beispiel in einer Basisstation des Mobilfunknetzes. Die Daten müssen also nicht wie heute über etliche Netzknoten zu einem fernen Rechenzentrum geleitet werden, um sie dort zu bearbeiten und anschließend über mehrere Netzknoten zum Empfänger zu bringen. So sinkt der Datenverkehr und damit der Stromverbrauch des Funknetzes. Im 6G-Standard sollen derlei Funktionen inhärent enthalten sein. Das Netz soll intelligent werden und anwendungsbezogen entscheiden, wann es lokal rechnet und wann es Daten weiterleitet.

Das Thema Vertrauenswürdigkeit – Datenschutz und Zuverlässigkeit – wird mit 6G noch viel wichtiger werden, weil das Netz auch wie ein Sensor sein wird. Schon in heutigen Mobilfunknetzen ist jedes Smartphone, jedes mobilfunkfähige Auto in Funkzellen angemeldet, um kommunizieren zu können. Daher fallen in einem Mobilfunknetz zwangsläufig Ortsdaten an. Um den Mobilfunkempfang zu gewährleisten, erstellen die Basisstationen eine Art räumliches Lagebild: Wer ist wo, wohin geht es und wie schnell geschieht das? Bezogen auf das Beispiel einer Straßenkreuzung lassen sich also alle mit einem Funksystem ausgerüsteten Fahrzeuge lokalisieren und ihre weitere Trajektorie vorhersagen.

Die verwendeten Mobilfunkfrequenzen erlauben räumliche Auflösungen von einem Meter bis – bei künftig noch deutlich höheren Frequenzen – einem Zentimeter. In 6G sollen zusätzlich die Reflexionen der ausgesendeten elektromagnetischen Signale ausgewertet werden, um die Lokalisierung weiter zu verbessern und auch Menschen zu erfassen, die am Verkehr teilnehmen, aber keine Funkverbindung haben. In einem solchen Szenario ließe sich zum Beispiel eine Straßenkreuzung überwachen, um zu warnen, bevor es zu einem Unfall kommt – auch bei der 90-jährigen Fußgängerin ohne Handy.

Kollisionen vermeiden

Dieses sogenannte Joint Communication and Sensing lässt sich auch in Fabrikhallen oder Logistikzentren einsetzen, etwa um Kollisionen zwischen Robotern und Beschäftigten zu vermeiden, ohne dass dafür abgesperrte Flächen nötig wären. „Bei dieser Form des Tracking fallen naturgemäß sehr viele Daten an“, sagt Schotten. „Daher muss bereits im Standard technisch sichergestellt sein, dass diese Daten sich zwar für Geschäftsmodelle nutzen lassen, aber eben nur anonymisiert beziehungsweise pseudonymisiert.“

Mutmaßlich wird auch 6G höhere Datenraten mit sich bringen, aber im jetzigen Stadium spielt das keine große Rolle. „Ich denke bei 6G nur in Latenz, also wie lange etwas dauern darf, damit die Anwendung wirklich zu erbringen ist“, sagt Fitzek. „Denn die Latenz lässt sich nachträglich nicht mehr verbessern. Bandbreite dagegen, die entscheidende Größe für eine hohe Datenrate, ist eine reine Geldfrage: Will ich mehr Bandbreite, muss ich mehr Frequenzen kaufen.“

Robotik, autonomes Fahren, Verkehrssteuerung, Logistik, Telemedizin, Produktion: Die Schlagworte, was durch 6G-Netze besser werden soll, erinnern stark an jene, die auch schon bei der 5G-Entwicklung im Raum standen. „Es gibt Menschen, die sagen, dass wir mit 6G anfangs nur die neuen Anwendungen ermöglichen, die wir schon bei 5G versprochen hatten“, so Schotten, „nur eben mit einem höheren Niveau an Sicherheit und Energieeffizienz.“ Er erwartet, dass neue 6G-spezifische Anwendungen erst in einer späteren Phase Realität werden, vielleicht ab Mitte der 2030er-Jahre.

„Technisch haben wir verstanden, was wir bei 5G zu spät beachtet haben – den Standard aus Sicht neuer Anwendungen zu entwickeln“, sagt Schotten. 2013, als die 5G-Standardisierung begann, haben „Themen wie Nachhaltigkeit oder Cybersecurity bei den Mobilfunknetzen noch keine so große Rolle gespielt wie bei 6G“.

Nahtlose Weiterentwicklung

Fest steht, dass 6G keinen Technologiebruch bedeuten wird, sondern eine nahtlose Weiterentwicklung von 5G. Darauf pochen allein schon die Netzbetreiber, um die vorhandene Hardware weiterverwenden zu können. Fest steht auch, dass 6G die bisherigen Mobilfunkfrequenzen weiternutzen wird. Doch die Idee ist, dass 6G auch auf zusätzlichen höheren Frequenzen funktioniert. Denn dort gibt es noch viel ungenutztes Frequenzspektrum. „Für den klassischen Mobilfunk sind die höchsten Frequenzen von geringer Bedeutung, weil die Signale schon auf kurzen Distanzen stark gedämpft werden“, sagt Schotten. „Aber vielleicht werden ja die Chips auf einer Computerplatine eines Tages per 6G-Technologie miteinander kommunizieren.“

Aufwendige Standardisierung

So ein Standardisierungsprozess ist eine sehr aufwendige Sache. Den organisatorischen Rahmen für 6G bildet das 3GPP (3rd Generation Partnership Project), eine weltweite Kooperation der Mobilfunk-Community im weitesten Sinne. Darin sind die Netzbetreiber, deren Ausrüster, die Chip- und anderen Komponentenhersteller, nationale Standardisierungsorganisationen sowie Forschungseinrichtungen vertreten.

Von außen betrachtet wirkt das Prozedere sehr harmonisch. „Das ist es tatsächlich, diese Arbeit ist konsensgetrieben“, sagt Schotten, der selbst schon in 3GPP mitwirkte. Es gehe um Technologie, nicht um Politik. Viele Diskussionen, viele Vorträge, viele gemeinsam erarbeitete Entwürfe – man kennt sich mit der Zeit untereinander gut. „Gemeinsam ist allen das Interesse an einer Einigung, denn für die Hersteller ist ein fragmentierter Markt der schlechteste Fall. Deshalb ist Technologie-Diplomatie gefragt“, bringt es Schotten auf den Punkt.

Dieser Tenor schwingt bislang auch im 6G-Standardisierungsprozess mit. Trotzdem ist es diesmal anders, bedingt durch die geopolitischen Entwicklungen der letzten Jahre. Mehrere westliche Länder haben chinesische Unternehmen aus ihren 5G-Kernnetzen verbannt oder wollen es tun, weil sie Spionage befürchten. Chinesische Ausrüster dominieren technologisch bei 5G – ob es der einzige Grund war, warum der schwedische Ausrüster Ericsson in China nicht zum Zuge kam, sei dahingestellt. Im Juli 2024 sprachen sich die USA sowie neun europäische und asiatische Staaten in einer gemeinsamen Erklärung für 6G-Netze aus, die „offene, freie, globale, interoperable, zuverlässige, belastbare und sichere Konnektivität unterstützen können“. Der Adressat war zweifellos China. Es klang, als ob die Technologie-Diplomatie noch einige dicke Bretter zu bohren habe.

Menschen orientieren sich bei Entscheidungen an den Erfahrungen anderer. Dieses als „Social Proof“ bekannte psychologische Phänomen…