5G krijgt nog steeds voet aan de grond. We zien hoe vervoerders de infrastructuur uitrollen, debatteren over de dekking en zich aanpassen aan de realiteit van de volgende generatie mobiele connectiviteit. Maar terwijl u wacht op uw volgende signaalboost, zijn onderzoekers al geobsedeerd door wat er daarna komt. Het doel is 6G.
De belofte is eenvoudig op papier. Snellere gegevens. Bijna nul latentie. Maar om dat te bereiken is het nodig om het regelboek overboord te gooien. Het geheime wapen is het terahertz-frequentiebereik.
“De volgende mobiele generatie streeft naar hogere transmissiesnelheden en kortere vertragingen met behulp van draaggolven in het terahertz-bereik.”
Dit is niet slechts een kleine aanpassing aan bestaande torens. Het is een fundamentele verandering in de manier waarop we gegevens verplaatsen. Wolfgang Kellerer, hoofd van een groot project aan de Technische Universiteit van München (TU München), leidt de taak om de normen voor dit toekomstige netwerk te definiëren. Zijn werk richt zich op hoe terahertz-golven daadwerkelijk kunnen functioneren in reële omstandigheden.
Het probleem met de huidige 5G-netwerken is fysiek. Er is een limiet aan de hoeveelheid gegevens die je door radiogolven kunt persen voordat je het plafond van de natuurkunde bereikt. Terahertz-golven bevinden zich tussen microgolfstraling en infrarood licht in het elektromagnetische spectrum. Ze bieden enorme bandbreedte. Dat betekent meer gegevens. Veel meer.
Maar bandbreedte is slechts het halve werk. Signaalverval is de moordenaar. Terahertz-golven hebben moeite om lange afstanden af te leggen. Ze worden geabsorbeerd door lucht, regen en zelfs muren. Om 6G levensvatbaar te maken, moeten ingenieurs het propagatieprobleem oplossen. Je kunt niet zomaar hogere torens bouwen. Je hebt nieuwe soorten antennes nodig. Je hebt intelligente oppervlakken nodig. Er is een volledige heroverweging van het radiotoegangsnetwerk nodig.
Het team van Kellerer onderzoekt de specifieke kenmerken van welke standaarden deze chaos kunnen aanpakken. Het gaat niet alleen om snelheid. Het gaat om betrouwbaarheid. Het gaat erom een netwerk te creëren dat werkt als je beweegt, als het regent, als je in een druk stadion bent.
De overgang zal niet soepel verlopen. We gaan van een wereld van macrocellen naar een wereld van microsegmenten en mogelijk zelfs op drones gebaseerde relais. De infrastructuurkosten zullen hoog zijn. Het stroomverbruik zal hoog zijn. Maar de beloning is een netwerk dat onmiddellijk aanvoelt.
Waarom dringen wij hierop aan? Omdat de toepassingen veranderen. Het gaat niet alleen om het sneller streamen van video. Het gaat over tactiel internet. Chirurgie op afstand. Holografische communicatie. Deze vereisen responstijden die 5G niet kan garanderen. Ze eisen de terahertz-sprong.
De normen zijn nog niet geschreven. De hardware is niet in massa geproduceerd. Maar het onderzoek gaat steeds sneller. Als het team van Kellerer een manier vindt om deze hoogfrequente golven te stabiliseren, verandert de definitie van ‘verbinding’ voor altijd.
We kijken naar een toekomst waarin het netwerk in de omgeving verdwijnt. Waar gegevens zo snel stromen, voelt het als magie. Maar magie heeft een prijs. Het vereist techniek die nog maar net vorm begint te krijgen.
De nieuwste mobiele generatie, 6G, wordt meer gedownload als nu. Dit is het hologram van de communicatie en de uitgevoerde chirurgische ingreep is mislukt. De Schlüssel-dazu ligt in de Nutzung von Terahertz-Frequenzen. Deze wellendelen bewegen zich in het spectrum van microwellen en infraroodstraling. Het is niet zo dat de frequentie van de actieve Mobilfunk-standaarden te hoog is.
Kürzere Wellen bedeuten jedoch een fysieke grens: de Reichweite. Signale in diesem Bereich verbreiten sich nicht weit. Als u dat doet, zijn de Duitse verzenders dichter bij uw platen. 5G heeft meer antennes in kleinere posities. 6G-treibt dieses Konzept noch een Schritt weiter.
Der TUM-Forschungsansatz
Wissenschaftler an der Technischen Universität München (TUM) ondervindt de tijd, wie een netz-functionele functie kan hebben. Het Projekt 6G Zukunftslabor Bayern is de grootste universiteit in Duitsland met een deel van de Mobilfunk-generatie. Het team heeft de technische mechanismen voor deze technologie in de gaten gehouden. Ziel is een routekaart voor de standaardisatie.
“Het komt erop neer dat een geforceerde berekening een zekerheid is van 99,999999999 Prozent.” – Professor Wolfgang Kellerer
De drie jaar durende lancering is een feit. Het project is misschien wel interessant, maar de 6G is niet een theoretische constructie. Het is de Grundlage voor de standaardset.
Latenz en intelligente intelligentie
Warum sollte man sich mit zo vaak kleine antennes herrumplagen? Der Vorteil ligt in der Latenz. Weil de Signale kürzere Wege zurücklegen müssen, erreichen sie das Zielgerät in Bruruchteilen von Millisekunden. Deze extreme spanning is gescheiden van tijdgevoelige anwendungen.
Autonomen Fahren is een paradepaardje. Een autonome Fahrzeug muss Reaktionen in Echtzeit verarbeiten. Bij 6G würden Daten kaum spürbare Verzögerungen haben. U kunt een winstgevende intelligentie gebruiken. Modellen die op de Cloud-rechenleistung zijn gebaseerd, kunnen complexere oplossingen bieden, wanneer de Verbindung nicht zum Flaschenhals wordt.
Deutschland als Vorreiter?
Professor Wolfgang Kellerer, Projektleiter am TUM, bekijkt mogelijkheden voor een toekomstige Rolle Deutschlands. De Frage is niet meer, waar de eerste Geräte wordt gebruikt. Hieronder zou de infrastructuur definitief zijn. De Sicherheit der Verbindung moet in de voorgrond worden geplaatst.
De geforderte Ausfallwahrscheinlichkeit liegt bei nul Punkt null null null null null null null null neun. Het is een andere kunst van “perfect”. Het is niet een maximale duur. Het is een absolute Zuverlässigkeit. Als een robot in Australië opereert, zal de Verbindung nicht samengaan. 6G soll diese Stabilität bieten.
De Forschung konzentriert ook op Stabilität. Niets op Blitze. Op Präzision. Op Dichte.
Ob das Netz in Bayern bereits jetzt die Zukunft vorwegnimmt, bleibt abzuwarten
5G wordt op veel gebieden nog steeds uitgerold. Toch zitten onderzoekers al diep in de loopgraven van 6G. De vraag is niet echt of 5G verouderd is. Het gaat om wat elke standaard mogelijk maakt.
5G blijft cruciaal voor Industrie 4.0. Het vergemakkelijkt machine-to-machine-communicatie op industriële schaal. 6G verlegt de focus. Centraal staat de mens en zijn directe omgeving.
Voorbij de smartphone: wat 6G feitelijk controleert
Als experts het hebben over mensen in 6G, bedoelen ze niet alleen maar het scrollen door feeds op een telefoon. De technologie kan worden geïntegreerd met een breed scala aan embedded systemen. We zullen op natuurlijke wijze met deze technologieën omgaan, geholpen door superieure mobiliteit en sensormogelijkheden.
Stel je hulprobots voor in het huishouden. 3D-kaarten met hoge resolutie voor autonome voertuigen. Holografische visualisaties die gesprekken op afstand aanwezig laten voelen. Dit zijn geen sciencefictionconcepten meer. Het zijn technische doelen.
De standaard maakt positionering op de millimeter nauwkeurig mogelijk. Dit maakt bediening op afstand van medisch-chirurgische apparaten mogelijk. Het ondersteunt toepassingen waarbij over precisie niet kan worden onderhandeld.
Terabit-snelheden en de mythe van “snel genoeg”
6G werkt op hogere frequenties. Dit ondersteunt theoretisch transmissiesnelheden van één terabit per seconde. Dat is ongelooflijk snel. Maar snelheid is niet het primaire onderzoeksdoel.
“We zijn minder geïnteresseerd in snelheidsrecords. We willen de basis leggen voor maximale fail-safe betrouwbaarheid, de kortste latentieperioden, de hoogste energie-efficiëntie en nieuwe methoden voor gegevensbeveiliging, zelfs bij gebruik van kwantumcomputers.”
Betrouwbaarheid is de echte maatstaf. Bij teleoperaties is een betrouwbaarheid van 99,9 procent onaanvaardbaar. Als er een mensenleven op het spel staat, verdwijnen de foutenmarges. Het doel voor 6G-netwerken is een beschikbaarheid van 99,999999999 procent.
Latency is net zo belangrijk. Samenwerking tussen mens en robot vereist vrijwel geen vertraging. Als een robot een signaal verkeerd interpreteert, kan hij binnen een fractie van een seconde iemand verwonden of eigendommen vernielen. 6G streeft naar een latentie die aanzienlijk lager is dan één milliseconde. Deze garanties moeten gelden voor verschillende netwerken, en niet alleen binnen de infrastructuur van één enkele provider. Dat is een enorme architectonische uitdaging.
Slimme netwerken en digitale tweelingen
Intelligentie in een 6G-netwerk betekent zelfoptimalisatie. Kunstmatige intelligentie zal berekeningen uitvoeren en de prestaties dynamisch aanpassen. Het netwerk wordt flexibel. Het levert stroom precies daar waar het nodig is, precies wanneer het nodig is.
Voor het eerst zullen het netwerk en talloze sensoren in apparaten samenwerken. Robots en autonome voertuigen dragen bij aan dit ecosysteem. Het netwerk zelf wordt een sensor. Door radiosignalen te analyseren, kan het objecten tussen zender en ontvanger detecteren. AI verwerkt deze gegevens om een beeld te vormen van de omgeving van de gebruiker. Vervolgens wordt het netwerk daarop aangepast.
Het ontwikkelen van architecturen die verschillende sensoreigenschappen optimaliseren is moeilijk. Deze systemen moeten trainbaar zijn. Digital twins staan centraal in dit onderzoek. Dit zijn virtuele replica’s van fysieke objecten. Fabrikanten gebruiken ze al om productie-installaties te simuleren. Onderzoekers willen nu een digitale tweeling van netwerkcomponenten creëren. Ze zullen machine learning gebruiken om deze te optimaliseren.
Tijdlijn en soevereiniteit
Het ontwikkelen van een nieuwe mobiele generatie duurt doorgaans tien jaar. Om begin jaren dertig van de vorige eeuw van start te gaan, begon het onderzoek al vroeg. Dit doorbreekt de gebruikelijke cyclus. Samenwerking met andere belanghebbenden is van cruciaal belang.
Het Thinknet 6G-platform faciliteert dit netwerken. Het verzamelt eisen vanuit de economie en de samenleving. Vroegtijdige betrokkenheid zorgt ervoor dat de technologie voldoet aan de eisen van de echte wereld.
Duitsland ziet hier een kans op leiderschap. Het doel is om een basis te creëren voor vooruitstrevende bedrijven. Er kunnen startups ontstaan. Topexperts kunnen worden opgeleid in academische programma’s. Dit gaat over soevereiniteit. Als componenten defect raken, is de mogelijkheid om deze zelfstandig te vervangen essentieel. Afhankelijkheid van externe infrastructuur is een risico. Zelfvoorziening is het doel.
De verschuiving van snelheid naar precisie verandert alles. Het gaat niet alleen om snellere downloads. Het gaat om netwerken die denken, zich aanpassen en beschermen. De benodigde infrastructuur is complex. De inzet is hoger dan bandbreedtestatistieken.
