6G in Vorbereitung: Zukunftstechnologie im Blick

Dem Durchschnittsmenschen mag bereits 5G als die letzte Grenze erscheinen, aber die Fachleute planen bereits die nächste Phase: die sechste Generation der drahtlosen Kommunikationsnetze, die auch als „6G“ bezeichnet wird. Eine der revolutionärsten für den Mobilfunkstandard 6G in Frage kommenden Technologien sind rekonfigurierbare intelligente Oberflächen, die im Rahmen einer kürzlich durchgeführten Studie mit teilweiser Unterstützung durch das EU-finanzierte Projekt RISE-6G erforscht wurden. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Intelligent and Converged Networks“ veröffentlicht.

„Ungeachtet des massiven weltweiten Ausbaus der 5G-Netze, die im Vergleich zum Standard der vierten Generation eine höhere Flexibilität und Frequenz-/Energieeffizienz bieten“, werden 6G-Mobilfunknetze und darüber hinaus unweigerlich „speziell auf der physikalischen Ebene radikalere Kommunikationsparadigmen erfordern“, so der Koautor der Studie, Ruiqi Liu von der ZTE Corporation, China, in einer auf „AZoSensors“ veröffentlichten Pressemitteilung. Laut Liu gehören rekonfigurierbare intelligente Oberflächen „zu den vielversprechendsten Technologien, die ihren Platz in den 5G- und 6G-Standards und schließlich in den Netzwerken der Zukunft einnehmen werden.“

Rekonfigurierbare intelligente Oberflächen sind künstliche, flache Strukturen mit integrierten elektronischen Schaltkreisen, die derart programmiert werden können, dass sie das ankommende elektromagnetische Feld entsprechend vieler Funktionalitäten auf dynamische Weise steuern. Sie können ein ankommendes Signal genau zum vorgesehenen Empfänger umleiten, oder es mit einem anderen zum Zweck einer stärkeren Verbindung koppeln, und so für bessere Abdeckung sorgen. Außerdem sind rekonfigurierbare intelligente Oberflächen energieeffizienter als die vorhergehenden Technologien.„Die Einbeziehung der rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen in drahtlose Netzwerke wurde unlängst als revolutionäres Mittel zur Umwandlung jeglicher drahtlosen Signalausbreitungsumgebung in eine dynamisch programmierbare Umgebung für ganz verschiedene Vernetzungsziele befürwortet“, erläutert Liu. In seiner Studie untersucht das Forschungsteam die neuesten Fortschritte im Bereich der Hardwarearchitekturen sowie die jüngsten Entwicklungen in der Modellierung von Einheitselementen für rekonfigurierbare intelligente Oberflächen und der auf dieser Basis erfolgenden drahtlosen Signalausbreitung. Gegenstand der Diskussion sind außerdem die verfügbaren Kanalschätzungsansätze für durch rekonfigurierbare intelligente Oberflächen gestützte Kommunikationssysteme und die Bedeutung dieser Technologie für die neuesten drahtlosen Datenübertragungsstandards.

„Gegenwärtig sind rekonfigurierbare intelligente Oberflächen in den globalen Standards der drahtlosen Kommunikation, die hauptsächlich vom 3rd-Generation Partnership Project (3GPP) spezifiziert werden, das Gremien zur Entwicklung und Einführung von Mobilfunkstandards vereint, nicht ausdrücklich als Merkmal enthalten“, berichtet der Forscher. „Rekonfigurierbare intelligente Oberflächen können jedoch aus der aktuellen Arbeit an netzgesteuerten Zwischenverstärkern weiterentwickelt und auf genormte, transparente Weise für aktuelle Netze eingesetzt werden – wenn es mit allen aktuellen Designs kompatibel ist und keine neue Signalübertragung benötigt wird.“

Die Studie lenkt die Aufmerksamkeit auch auf aktuelle und zukünftige Aktivitäten rund um die Normung der Technologie mit rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen sowie die sich auf dieser Basis ergebenden Ansätze für drahtlose Netzwerke. Liu dazu: „Unserer Meinung nach werden die aktuellen Standardisierungsaktivitäten zur Ausreifung dieser Technologie beitragen und ihrer zukünftigen Kommerzialisierung den Weg bereiten. Gegenwärtig stellen rekonfigurierbare intelligente Oberflächen jedoch eher ein dynamisches Forschungsthema mit vielen möglichen Optionen dar, die es zu erkunden gilt. Vor der Markteinführung der rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen müssen noch viele wichtige Probleme gelöst werden.“

RISE-6G (Reconfigurable Intelligent Sustainable Environments for 6G Wireless Networks) erforscht innovative Lösungen auf der Grundlage der neuesten Fortschritte in der Technologie der rekonfigurierbare intelligente Oberflächen, um intelligente, nachhaltige und dynamisch programmierbare drahtlose Umgebungen zu erschaffen, die weit jenseits der Möglichkeiten von 5G liegen. „Die Netze der Zukunft werden aufgrund der Vorteile der rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen umweltfreundlicher, finanziell erschwinglicher und intelligenter sein. Daher haben wir in dieser wissenschaftlichen Arbeit wichtige Aspekte der rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen hervorgehoben, um ein Verständnis für diese Technologie zu schaffen und aufzuzeigen, wie sich das Mobilfunknetz in Richtung einer nächsten Generation entwickeln wird“, erläutert der Forscher abschließend.

Weitere Informationen:

RISE-6G-Projektwebsite