Das Mobilfunknetz der Zukunft muss nicht nur schnell, sondern auch resilient, sicher und nachhaltig sein. Mit der 6G-Initiative schafft das Bundesforschungsministerium die Grundlagen für die hochvernetzte Welt von morgen.
Heute wird alles vernetzt: Fabrikgelände, Sportstätten, Innenstädte, kritische Infrastrukturen bis hin zu Fitness-Trackern. Datennetzwerke und Kommunikationssysteme bilden das zentrale Nervensystem der umfassend digitalisierten und hochvernetzten (Welt-)Wirtschaft und Gesellschaft. Und sie sind die Quelle für bevorstehende Innovationen: Autonomes Fahren, Industrie 4.0 oder Telemedizin.
Vieles erscheint mit dem Mobilfunkstandard 5G bereits möglich. Aber die Kommunikation und Steuerung von komplexen Anwendungen in Echtzeit erfordert nochmals ambitioniertere Leistungsparameter und Rahmenbedingungen. Diese Zukunft liegt nicht mehr in allzu weiter Ferne – die Massenvermarktung des 6G-Standards könnte noch in diesem Jahrzehnt beginnen. Die hohen Erwartungen an 6G beruhen nicht nur auf den beeindruckenden Leistungskennziffern, sondern auch die Quantenkommunikation hat die Chance, Bestandteil von 6G-Systemen zu sein.
Resilienz
Digitale Systeme haben sich zu komplexen, intelligenten Infrastrukturen entwickelt, die immer neue Angriffsflächen bieten. Aktuelle Netzwerke sind nur begrenzt in der Lage, auf unbekannte und unvorhersehbare Störungen, eigenständig – ohne Mitwirkung des Menschen – zu reagieren. Die Folgen für das Gesamtsystem können heute nur in geringem Umfang automatisiert gemindert oder gar beseitigt werden. Die kommenden resilienten Kommunikationssysteme sollen diese Schadwirkungen selbständig mindern und eine möglichst uneingeschränkte Servicequalität gewährleisten.
Das 6G-Netz muss Angriffe, Ausfälle oder Überlast selbstständig erkennen, flexibel absorbieren und sich zeitnah vollständig erholen. Hierfür wird ein ganzheitlicher Resilience-by-design und Security-by-design-Ansatz verfolgt, um die Resilienz und Sicherheit von Beginn an bereits beim Systementwurf miteinbeziehen.
Sicherheit
Die Rekonfigurationsfähigkeit, die eine reaktive wie auch proaktive Adaption des Netzes ermöglicht, muss über entsprechende Schutzmechanismen verfügen. Es bedarf einer Kryptoagilität, welche die Kopplung von herkömmlichen Kryptoverfahren, Physical Layer Security und Post-Quanten-Kryptographie ermöglicht, um in 6G ein durchgängiges Mindestsicherheitsniveau zu erreichen. Sicherheit und Resilienz bilden deshalb ein Duopol für künftige industrielle wie auch gesellschaftliche Anwendungen.
Der Schutz der personenbezogenen Daten und der Privatsphäre ist ein zentraler Bestandteil aller laufenden 6G-Forschungsanstrengungen. Die erwartete Zunahme des Datenaustausches zwischen Fahrzeugen, Robotern, dem menschlichen Körper oder digitalen Erlebniswelten verlangt nach stringenten Datenschutzkonzepten, welche den Nutzern die Kontrolle über ihre persönlichen Daten erlauben.
Leistung
Neue Funktechnologien und die Nutzung neuer Frequenzbänder im Bereich von 100 bis 300 GHz müssen geschaffen werden, um lokale Datenraten von mehr als 100 Gb/s zu ermöglichen; möglicherweise wird sogar bis zu 1 Tb/s erreicht. Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen werden dazu beitragen, 6G-Netze für verschiedene Zwecke und Anwendungen zu optimieren: Kommunikation, Abtastung und Ortung, um digitale Zwillinge von Objekten in der realen Welt zu erzeugen.
Um eine bessere Programmierbarkeit zu gewährleisten, müssen die Cloud- und Edge-Architektur und Software-Konvergenz vorangetrieben werden. Latenzzeiten von unter einer Millisekunde bei einer Zuverlässigkeit jenseits von 99,9% stehen auf der Tasklist. Auch sollen bisher schlecht abgedeckte Gebiete durch Einbindung von Satelliten oder Flugplattformen eine effektive Vernetzung erfahren – allerdings nur dort, wo auch faktisch Bedarf besteht.
30.11.2022
