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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 2 .

Das Projekt 6GKom

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: »In 6GKom wollen wir frühzeitig eine Hardware-Basis für 6G entwickeln.«

Was steckt genau hinter dem 6GKom-Projekt?

Dr. Ndip: Das Projekt wird vom Fraunhofer IZM koordiniert und zusammen mit dem IHP, der TU Berlin, der TU Dresden und der Universität Ulm bearbeitet. 6GKom wird durch einen Industriebeirat aus 15 Firmen aus den Bereichen Materialentwicklung, Packageentwicklung, Chipdesign und -herstellung sowie Testumgebungen begleitet. Darüber hinaus gibt es Anwender aus den Sparten Automotive, Luft-und Raumfahrt, Landmaschinentechnik und Telekommunikation.

In 6GKom wollen wir frühzeitig eine Hardware-Basis für 6G entwickeln. Wir wollen ein effizientes, breitbandiges und miniaturisiertes MIMO D-Band-Modul mit integrierter Beamforming-Fähigkeit erforschen und entwickeln. Dieses Modul ermöglicht für die künftige 6G-Mobilkommunikation Datenraten von mehreren Terabit/Sekunde sowie sehr präzise Lokalisierungsanwendungen. Weiterhin wollen wir neue Basisbandarchitekturen unter Berücksichtigung der parasitären Terahertz-Effekte in den D-Band-Modulen erforschen und zusätzlich entsprechende Testverfahren und –umgebungen entwickeln.

Um diese Ziele zu erreichen, hat das Konsortium bereits zusammen mit dem Industriebeirat mögliche Anwendungsszenarien analysiert und die notwendigen Spezifikationen ausgearbeitet. Basierend darauf wurde eine skalierbare massive MIMO-Systemarchitektur entwickelt. Momentan werden ein neuartiges Chip-Package-Antennen Co-Design und ein Integrationsansatz erforscht, die es ermöglichen, ein breitbandiges, miniaturisiertes und leistungsfähiges D-Band-Modul zu entwickeln. Für die Hardwareumsetzung des Chip-Package-Antennen Co-Designs und des Integrationsansatzes wird die patentierte Fan-Out Wafer-Level Packaging Systemintegrationsplattform mit integrierten Antennen des Fraunhofer IZM verwendet. Im Gegensatz zu existierenden Package-Plattformen hat diese sehr gute Hochfrequenzeigenschaften und ermöglicht eine höhere Systemminiaturisierung, Zuverlässigkeit und Kostenreduktion. Um das Modul im D-Band hinsichtlich seiner Eignung für Mobilkommunikation zu testen, werden wir neue Signalverarbeitungsalgorithmen untersuchen und entwickeln.

Worin genau besteht der technische Unterschied zwischen 5G und 6G?

Dr. Ndip: Es gibt viele Unterschiede zwischen 5G und 6G. Lassen Sie mich nur einige nennen. Zunächst das Frequenzspektrum: Bis 4G spielte sich die gesamte Mobilkommunikation im Sub-6-GHz-Bereich ab. In 5G befinden wir uns bei 26 GHz, 28 GHz und 39 GHz, also erstmals oberhalb des 6 GHz-Spektrums. Und in 6G beabsichtigen wir, wie erwähnt, in den Terahertz-Bereich zu gehen, voraussichtlich im D-Band (0,11 THz bis 0,17 THz). Darüber hinaus könnte 6G auch VLC (Visible Light Communication) verwenden, einen vielversprechenden optischen Kommunikationsansatz für die Nahbereichskommunikation, bei dem sichtbares Licht zwischen ungefähr 400 und 800 THz verwendet wird.

Sowohl 5G als auch 6G werden weiterhin die Frequenzen unter 6 GHz verwendet.

Zweitens die Datenrate: Es wird erwartet, dass 5G eine Spitzendatenrate von ca. 20 Gbit/s erreicht, wobei 6G eine Spitzendatenrate von mehr als 1 Tbit/s erwartet. Es gibt auch einen signifikanten Unterschied zwischen der Datenrate pro Benutzer: In 5G werden ungefähr 100 Mbit/s erwartet, während für 6G ca. 1 Gbit/s erwartet wird.

Drittens die Latenz: Es wird erwartet, dass 5G eine Latenz von ungefähr 1 ms und höher aufweist. 6G würde weit weniger als 1 ms, voraussichtlich 100 µs, erreichen. Eine extrem kleine Latenz ist sehr wichtig für Anwendungen wie holografische Kommunikation, Virtual, Augmented und Mixed Reality sowie für die medizinische Ferndiagnose und –chirurgie. In diesen medizinischen Anwendungen muss das Netz gleichzeitig eine sehr hohe Zuverlässigkeit, geringe Latenz und extrem hohe Datenraten bieten. Im Gegensatz zu 5G wird 6G so entwickelt, dass alle diese Anforderungen gleichzeitig erfüllt werden.

Einen großen Unterschied wird es auch hinsichtlich der Anzahl der angeschlossenen Geräte pro Quadratkilometer ebenso wie der Energieeffizienz geben. Ich glaube jedoch, dass es noch zu früh ist, die meisten dieser Unterschiede zu quantifizieren.

Das Interview führte Olga Putsykina, Fraunhofer IZM.

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

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