Forschung zur sechsten Mobilfunkgeneration

KIT: Technologien für 6G

| Autor / Redak­teur: Bern­hard Lück / Andre­as Don­ner

Nach 5G soll 6G deutlich höhere Übertragungsraten, kürzere Verzögerungszeiten, eine größere Gerätedichte sowie die KI-Integration ermöglichen.

Nach 5G soll 6G deut­lich höhe­re Über­tra­gungs­ra­ten, kür­ze­re Ver­zö­ge­rungs­zei­ten, eine grö­ße­re Gerä­te­dich­te sowie die KI-Inte­gra­ti­on ermög­li­chen. (Bild: © – iare­men­ko – stock.adobe.com)

For­schen­de am Karls­ru­her Insti­tut für Tech­no­lo­gie (KIT) arbei­ten bereits an 6G. In der Zeit­schrift Natu­re Pho­to­nics berich­ten sie über den Ein­satz ultra­schnel­ler elek­tro-opti­scher Modu­la­to­ren, um Daten­si­gna­le von der Tera­hertz-Über­tra­gung zur opti­schen Über­tra­gung zu kon­ver­tie­ren.

Wäh­rend der neue Mobil­funk­stan­dard 5G noch getes­tet wird, arbei­ten For­sche­rin­nen und For­scher bereits an Tech­no­lo­gi­en für die nächs­te Genera­ti­on der draht­lo­sen Daten­über­tra­gung. 6G soll noch deut­lich höhe­re Über­tra­gungs­ra­ten, kür­ze­re Ver­zö­ge­rungs­zei­ten, eine grö­ße­re Gerä­te­dich­te sowie die Inte­gra­ti­on künst­li­cher Intel­li­genz ermög­li­chen. Auf dem Weg zur sechs­ten Mobil­funk­ge­nera­ti­on sei­en vie­le Her­aus­for­de­run­gen zu meis­tern, was sowohl die ein­zel­nen Kom­po­nen­ten als auch ihr Zusam­men­wir­ken betref­fe. So wür­den die draht­lo­sen Net­ze der Zukunft aus einer Viel­zahl klei­ner Mobil­funk­zel­len bestehen, inner­halb derer hohe Daten­men­gen schnell und ener­gie­ef­fi­zi­ent über­tra­gen wer­den könn­ten. Zur Ver­net­zung die­ser Zel­len sei­en Funk­stre­cken nötig, mit denen sich Dut­zen­de oder gar Hun­der­te von Giga­bit pro Sekun­de auf einem Kanal über­tra­gen las­sen. Hier­für wür­den sich Fre­quen­zen im Tera­hertz-Bereich anbie­ten, die im elek­tro­ma­gne­ti­schen Spek­trum zwi­schen den Mikro­wel­len und der Infra­rot­strah­lung lie­gen. Eine wei­te­re Auf­ga­be bestehe dar­in, draht­lo­se Über­tra­gungs­stre­cken naht­los mit Glas­fa­ser­net­zen zu ver­bin­den, um die Vor­tei­le bei­der Tech­no­lo­gi­en zu ver­ei­nen – hohe Kapa­zi­tät und Zuver­läs­sig­keit mit Mobi­li­tät und Fle­xi­bi­li­tät.

Die nahtlose Verbindung drahtloser Übertragungsstrecken mit Glasfasernetzen ist der Schlüssel zu leistungsfähigen Datennetzen: Zukünftige Mobilfunknetze bestehen

Die naht­lo­se Ver­bin­dung draht­lo­ser Über­tra­gungs­stre­cken mit Glas­fa­ser­net­zen ist der Schlüs­sel zu leis­tungs­fä­hi­gen Daten­net­zen: Zukünf­ti­ge Mobil­funk­net­ze bestehen aus vie­len klei­nen Funk­zel­len, die sich über leis­tungs­fä­hi­ge THz-Über­tra­gungs­stre­cken fle­xi­bel anbin­den las­sen. Am Emp­fän­ger las­sen sich die THz-Signa­le mit­hil­fe ultra­schnel­ler plas­mo­ni­scher Modu­la­to­ren direkt in opti­sche Signa­le kon­ver­tie­ren und über Glas­fa­ser­net­ze über­tra­gen. ( Bild: IPQ/KIT )

Wis­sen­schaft­lern an den Insti­tu­ten für Pho­to­nik und Quan­ten­elek­tro­nik (IPQ), Mikro­struk­tur­tech­nik (IMT) sowie Hoch­fre­quenz­tech­nik und Elek­tro­nik (IHE) des KIT und am Fraun­ho­fer-Insti­tut für Ange­wand­te Fest­kör­per­phy­sik IAF in Frei­burg sei es nun gelun­gen, einen viel­ver­spre­chen­den Ansatz zur Kon­ver­si­on der Daten­strö­me von der Tera­hertz-Über­tra­gung zur opti­schen Über­tra­gung zu ent­wi­ckeln: Wie sie in der Zeit­schrift Natu­re Pho­to­nics* berich­ten, ver­wen­den sie ultra­schnel­le elek­tro-opti­sche Modu­la­to­ren, um ein Tera­hertz-Daten­si­gnal direkt in ein opti­sches Signal umzu­wan­deln und damit die Emp­fän­ger­an­ten­ne direkt an eine Glas­fa­ser anzu­kop­peln. Die Wis­sen­schaft­ler hät­ten in ihrem Expe­ri­ment eine Trä­ger­fre­quenz von ca. 0,29 THz genutzt und eine Über­tra­gungs­ra­te von 50 Gbit/s erreicht. „Der Modu­la­tor beruht auf einer plas­mo­ni­schen Nano­struk­tur und hat eine Band­brei­te von mehr als 0,36 THz“, erklärt Pro­fes­sor Chris­ti­an Koos, Lei­ter des IPQ und Mit­glied der kol­le­gia­len Lei­tung des IMT. „Die Ergeb­nis­se zei­gen das enor­me Poten­zi­al nano­pho­to­ni­scher Bau­tei­le für die ultra­schnel­le Signal­ver­ar­bei­tung.“ Das von den For­schern demons­trier­te Kon­zept kön­ne die tech­ni­sche Kom­ple­xi­tät von zukünf­ti­gen Mobil­funk­ba­sis­sta­tio­nen dras­tisch redu­zie­ren und Tera­hertz-Ver­bin­dun­gen mit enorm hohen Daten­ra­ten ermög­li­chen – vor­stell­bar sei­en meh­re­re Hun­dert Giga­bit pro Sekun­de.

Quel­le: https://www.ip-insider.de/kit-technologien-fuer-6g-a-848942/