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Interview mit Dr. Ndip, Fraunhofer IZM

6G erfüllt die Erwartungen an 5G

12. Januar 2021, 08:43 Uhr   |  Andrea Gillhuber


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

6G und sein Nutzen

Dr.-Ing. Dr.-Ing. habil. Ivan Ndip ist seit nun fast 20 Jahren am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM und leitet seit 2014 die Abteilung RF & Smart Sensor Systems.
© FhG IZM

Dr. Ndip: »Bevor die Bevölkerung die Vorteile einer neuen Generation genießt, gibt es sehr viel Arbeit dahinter, die von Forschenden umgesetzt wird.«

Warum beschäftigen wir uns mit 6G, wenn wir 5G noch nicht einmal umgesetzt haben?

Dr. Ndip: Zwar wird 6G voraussichtlich erst 2030 eingeführt, aber es gibt noch so viele offene Fragen, zum Beispiel zur Hardwareentwicklung für die Mobilkommunikation über 100 GHz, da erwartet wird, dass das D-Band (0,11 THz bis 0,17 THz) voraussichtlich verwendet wird. Noch nie wurden solche Frequenzen für die Mobilkommunikation verwendet. Deshalb fängt die Forschungs- und Entwicklungs-Community viel früher an, sich mit der Beantwortung der Software- und Hardwarefragen bis zu den Anwendungen zu befassen. 10 Jahre vor der Markteinführung - das ist typisch. Ungefähr fünf Jahre vor der Einführung werden dann die Spezifikationen festgelegt - dann können Trials folgen. Bevor die Bevölkerung die Vorteile einer neuen Generation genießt, gibt es sehr viel Arbeit dahinter, die von Forschenden umgesetzt wird. Unter anderem dafür wurde beispielsweise der Innovationscampus Elektronik und Mikrosensorik Cottbus (iCampus Cottbus) ins Leben gerufen, in dem Fraunhofer mit der BTU Cottbus-Senftenberg und zwei Leibniz-Instituten an Vernetzungstechnologien und Sensorik von morgen forscht.

Welche neuen Geschäftsmodelle werden mit 6G entstehen?

Dr. Ndip: Seit 5G spielt die Aufbau- und Verbindungtechnik eine sehr wichtige Rolle bei der Entwicklung von drahtlosen Systemen für Mobilkommunikationsanwendungen. Da es nicht mehr trivial ist, ein Hochfrequenz Frontendmodul für Mobilkommunikation herzustellen, sind die Material-, Leiterplatten- und Komponentenhersteller gefordert. Dies eröffnet neue Geschäftsmöglichkeiten auch für KMUs, die bei 1G bis 4G praktisch kaum eine Rolle spielten. Dadurch entstehen schon jetzt viele neue Geschäftsmodelle, und bei 6G wird es genauso sein. Wie erwähnt werden für 6G voraussichtlich Frequenzen im Bereich 0,11 THz bis 0,17 THz verwendet: Je höher die Frequenzen, desto kleiner die Komponenten. Das heißt wir werden in der Lage sein, sehr kleine Systeme für 6G zu bauen. Solche miniaturisierten 6G-Systeme können in bestehende Geräte/Maschinen integriert werden und neue Upgrades einführen, ohne die Ästhetik zu ändern oder den Formfaktor der Geräte/Maschinen wesentlich zu verändern. Infolgedessen könnten sich insbesondere in der vertikalen Industrie unzählige neue Anwendungen ergeben. Dies könnte zu einer Explosion an neuen Geschäftsmodellen führen.

Welche technologischen Lösungen existieren heute für 6G?

Dr. Ndip: Für 6G gibt es heute noch keine vollständigen Lösungen. Es werden jedoch neue Konzepte untersucht, um grundlegende Herausforderungen zu lösen. Zuerst muss die enorme Freiraumdämpfung überwunden werden. Dafür müssen wir Mehrantennen-Architekturen mit hunderten Antennen pro Mobilfunk-Basisstation aufbauen, so genannte massive MIMO (Multiple Input Multiple Output)-Architekturen. Wir müssen klären, wie viele Grundelemente davon wir erstmal auf-bauen und wie wir diese zusammenschalten, so dass schlussendlich lange Übertragungen, sehr gute Strahlformung und geringer Energieverbrauch möglich sind. Außerdem dürfen jegliche Störungen das elektromagnetische Signal nicht einschränken.

Der erste Schritt ist also, neue massive MIMO Systemarchitekturen für die effiziente Realisierung der Hardware auszuarbeiten. Der zweite Schritt ist die Umsetzung der Systemarchitektur. Und hier kommt das Fraunhofer IZM ins Spiel: Wir werden die notwendigen Packaging-Technologien für die Systemintegration, neue Terahertz integrierte massive MIMO-Antennen-Arrays und neue Hochfrequenz-Designmethoden zur Verfügung stellen, damit 6G-Frontendmodule aufgebaut werden können.

Dafür haben wir schon Lösungen vorgeschlagen: Unser 6G-Projekt (6GKom) - das erste vom BMBF geförderte Projekt in Deutschland zur Entwicklung von 6G Terahertz-Module - hat am 1. Oktober 2019 begonnen. Das Fraunhofer IZM hat bereits Hochfrequenz-Systemintegrationslösungen zur Realisierung von solchen Modulen patentiert. Sie basieren auf miniaturisierten Fan-Out Packaging-Plattformen mit integrierten Antennen, die heutzutage noch nicht existieren.

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1. 6G erfüllt die Erwartungen an 5G
2. 6G und sein Nutzen
3. Das Projekt 6GKom

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