Während gerade alle Zeichen auf 5G stehen, wird in den Fraunhofer-Labors bereits an der nächsten Mobilfunkgeneration gearbeitet: 6G soll die Leistungsfähigkeit des Mobilfunks in puncto Spitzendurchsatz und Anwenderdatenrate, Zuverlässigkeit und Latenz sowie Energieeffizienz und Lokalisierungsgenauigkeit nochmal einen deutlichen Schritt voranbringen. Insgesamt wird diese Leistungssteigerung bei 6G mit einer sehr viel höheren Verbindungsdichte einhergehen.

»Für den zukünftigen 6G-Mobilfunk sind neuartige Technologien gefragt, die das Fraunhofer-Projektteam im Leitprojekt 6G SENTINEL entwickelt. Mit diesen 6G-Basistechnologien möchten wir dazu beitragen, die Wettbewerbsfähigkeit des Standorts Deutschland in einem Schlüsselmarkt der Digitalisierung zu stärken«, sagt Prof. Dr. Albert Heuberger, geschäftsführender Institutsleiter des Fraunhofer IIS.

Am Leitprojekt beteiligt sind das Fraunhofer IIS, das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik HHI, das Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme FOKUS, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF und das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM.

Terahertz-Technologie und flexible Netze

6G wird auf der konsequenten Weiterentwicklung bisheriger Mobilfunktechnologien beruhen und gleichzeitig völlig neue Möglichkeiten eröffnen. Besonderes Potenzial steckt in der Nutzung von Terahertz-Frequenzen ab 100 GHz, weil sie extrem hohe Datendurchsätze zulassen, die für Anwendungen wie Virtual Reality, digitale Zwillinge, Teleoperation und autonomes Fahren nötig sind.

Damit Mobilfunk im THz-Bereich Wirklichkeit werden kann, arbeiten die Forscher im Projekt 6G SENTINEL an der Entwicklung von Funkkanalmodellen und Link-Level-Simulatoren für den Frequenzbereich zwischen 100 und 300 GHz. Darauf aufbauend soll der Prototyp eines hochintegrierten Terahertz-Sendemoduls entstehen, das zusammen mit einem ebenfalls zu entwickelnden Übertragungsverfahren zur Demonstration mobiler THz-Verbindungen geeignet ist.

Die zweite wichtige Säule des Projekts bilden Softwarelösungen, die eine flexible Gestaltung der Netze entsprechend der Anwendung und aktuellen Betriebssituation ermöglichen. Grundlegend hierfür ist ein modulares und softwarebasiertes Kernnetz, das um sichere und vertrauenswürdige Komponenten zur dynamischen Steuerung erweitert wird, die Integration neuartiger Zugangs- und Backhaulnetze ermöglicht und eine KI-basierte Netzautomatisierung unterstützt. Ziel ist die Entwicklung und Demonstration einer anpassungsfähigen Architektur für heterogene 6G-Netze, in denen neben THz-Technologien insbesondere Satelliten und fliegende Plattformen eine Rolle spielen.

Lokalisierung und 6G-Architektur als übergreifende Querschnittsthemen

»Die beiden Technologiesäulen Terahertz-Kommunikation und flexible Netze stehen im Mittelpunkt des Leitprojekts 6G SENTINEL. Ergänzend dazu möchten wir eine 6G-Netz-Architektur erarbeiten und Technologien für eine noch präzisere Lokalisierung in 6G-Netzen entwickeln«, erläutert Bernhard Niemann, Projektleiter von 6G SENTINEL.

Die exakte Lokalisierung wird in 6G deshalb von übergreifender Bedeutung sein, da neue Lokalisierungsansätze Informationen über den Funkkanal immer konsequenter nutzen können, um die Genauigkeit der Positionsbestimmung zu verbessern. In 6G SENTINEL werden dafür Konzepte und Algorithmen erprobt, funktional in das Kernnetz integriert und zu vollintegrierten Lokalisierungslösungen für den THz-Bereich weiterentwickelt.

Das Projektkonsortium plant die im Projekt entwickelten Technologien in einer kohärenten Architektur zusammenzuführen, die als Grundlage für den flexiblen Aufbau eines umfassenden 6G-Systems dienen kann. Um höhere Übertragungsraten zu erzielen, wird dies insgesamt gekennzeichnet sein durch kleinste Zellen, die Nutzung von THz-Frequenzen sowie den Einsatz von Antennen mit integrierten Strahlungsformungssystemen (Massive MIMO). Gleichzeitig ist eine großflächige Abdeckung mit mobilem Internet gefragt, weswegen in 6G SENTINEL ein besonderes Augenmerk auf der Entwicklung von Lösungen zur Integration von Satelliten und anderer nicht erdgebundener Basisstationen liegt.