6G: 1 Tbit/s für die Hologramm-Projektion im Jahr 2028

Während 5G als neuester Mobilfunkstandard gilt, der beim Endverbraucher in ersten Zügen angekommen ist, wird hinter den Kulissen nicht erst seit heute am Nachfolger 6G geforscht. Samsung erwartet, dass erste 6G-Netze 2028 einsatzbereit sein werden. Anvisiert werden bis zu 1.000 Gbit/s in der Spitze im Terahertz-Frequenzbereich.

In dem Whitepaper „The Next Hyper-Connected Experience for All“ (PDF) legt Samsung die Vision des Unternehmens für künftige 6G-Netze dar. Samsung ist nicht das erste und auch nicht das erste südkoreanische Unternehmen, das sich mit dem Nachfolger des aktuellen 5G-Standards beschäftigt. LG forscht seit Anfang des letzten Jahres mit dem Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) an 6G.

Samsung erwartet über die kommenden zehn Jahre eine Verzehnfachung der mit dem Internet verbundenen Geräte auf 500 Milliarden Stück. Auf jeden der bis dahin erwarteten 8,5 Milliarden Menschen würden somit etwa 59 Geräte kommen. Die Bandbreite reicht vom kleinen Sensor über Smartphones, AR-, VR- und MR-Brillen, Hologramm-Projektoren, Roboter, Drohnen und Autos bis zu vollständig vernetzten Häusern.

Die Hologramm-Projektion soll kommen

Als drei entscheidende Dienste innerhalb eines 6G-Netzes hat Samsung immersives XR, also die Kombination aus AR, VR und MR, dreidimensionale Hologramm-Projektionen und dadurch mögliche digitale Repliken realer Personen und Objekte ausgemacht. All diese neuen Dienste setzen extrem schnelle Netze mit äußerst niedriger Latenz und hoher Zuverlässigkeit voraus.

Für ein wirklich immersives AR-Erlebnis mit entsprechend hoher Auflösung nennt Samsung eine anvisierte Datenrate von 0,44 Gbit/s, für einen 16K-Videostream für eine VR-Brille gar 0,9 Gbit/s. Künftige mobile Endgeräte wie Smartphones und Wearables sollen 3D-Hologramme projizieren können, die einen enormen Bedarf an den Datendurchsatz stellen. Ein von einem 6,7-Zoll-Display ausgehendes Hologramm mit 11,1 Gigapixeln würde 0,58 Tbit/s benötigen, so Samsung. Soll hingegen ein menschengroßes Hologramm erzeugt werden, könnte dieses gleich mehrere Tbit/s voraussetzen. Mit der Hologramm-Technologie sollen sich digitale Repliken von Personen und Objekten erstellen lassen, mit denen interagiert werden kann. Um eine 1×1 Meter große Fläche zu duplizieren, werde eine Auflösung im Bereich von 1 Terapixel benötigt, so Samsung, die selbst mit starker Kompression 0,8 Tbit/s voraussetze.

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1 Tbit/s in der Spitze bei 0,1 ms Latenz

Die Anforderungen an 6G fallen in gleich mehreren Punkten höher als bei 5G aus. In der Spitze sollen 1.000 Gbit/s erreicht werden, für jeden einzelnen Anwender soll 1 Gbit/s möglich sein. Die Latenz bei der Luftübertragung soll von 1 ms auf 0,1 ms reduziert werden, gleichzeitig sollen Spektral- und Energieeffizienz verdoppelt werden.

Mobilfunk im Terahertz-Frequenzbereich

Ein möglicher Kandidat für das Erreichen dieser Ziele sei die Nutzung des Terahertz-Frequenzbereiches. Samsung geht davon aus, dass 6G im gesamten derzeit von 4G und 5G genutzten Frequenzbereich und darüber hinaus bis 3.000 GHz genutzt werden wird. Erst Bandbreiten von mehreren Hundert Gigahertz pro Carrier würden mit dem neuen Terahertz-Spektrum Geschwindigkeiten im Bereich von 1 Tbit/s möglich machen.

Forschung an neuen Antennen

Der Terahertz-Frequenzbereich stellt allerdings enorme Anforderungen an Antennen und Umgebung, da mit riesigen MIMO-Antennen gearbeitet werden müsste, die Verbindungen auf Sichtlinie aufbauen, die extrem empfindlich etwa auf Witterungsbedingungen reagieren. Die atmosphärische Absorption sei zum Beispiel ein Problem, Regen und selbst Sauerstoff stellen Hürden dar. Anstatt die für mmWave bei 5G entwickelte MIMO-Technologie zu erweitern, schlägt Samsung den Einsatz neuer Antennen aus Metamaterial vor, deren einzelne Elemente kleiner als die Wellenlänge sind und für die spezifischen Anforderungen feinjustiert werden können.

Samsung geht zudem von einer Abkehr der klassischen Netzwerktopologie nur aus den bisher genutzten, stationären Basisstationen für den Mobilfunk aus, sondern erwartet eine Erweiterung um bewegliche Basisstationen in der Luft sowie nicht terrestrische Netzwerkkomponenten wie „High Altitude Platform Stations“ (HAPS) und Satelliten.

Erste 6G-Netze sollen 2028 einsatzbereit sein

Die Einführung einer neuen Mobilfunkgeneration erfolgt im Durchschnitt mittlerweile alle zehn Jahre. Von 2G zu 3G waren es noch 15 Jahre, von 4G (LTE) zu 5G hingegen nur noch acht Jahre. Samsung geht davon aus, dass die ITU-R (International Telecommunication Union, Radiocommunication Sector) im kommenden Jahr ihre Arbeiten an 6G beginnen wird. Der neue Standard werde Samsung zufolge erstmals 2028 zum Einsatz kommen und voraussichtlich 2030 die breite Masse erreichen.