Forschende bauen erstmals 6G-Netz in den Alpen auf
Die sechste Mobilfunkgeneration steht bereits in den Startlöchern. Sie soll vor allem in abgelegenen Gebieten eine Infrastruktur bieten und nicht nur Notrufe ermöglichen, sondern auch hohe Datenmengen in Echtzeit übertragen. Forschenden der Universität Stuttgart ist ein solcher Versuch in den Alpen nun erstmals gelungen.
Die Richtfunkanlage besteht auch aus einer Talstation, welche die Forschenden nahe Innsbruck platzierten.
Foto: ILH, Universität Stuttgart
Die Kommunikationsnetze von morgen sind nur dann extrem leistungsfähig, wenn sie aus verschiedenen Komponenten bestehen. Glasfasernetze allein, die als herkömmliche terrestrische Infrastrukturen gelten, reichen hier nicht mehr aus. Vor allem dann nicht, wenn auch abgelegene Gebiete eingebunden werden sollen. Der Mix aus Satelliten- und Breitband-Technologien macht hier den Unterschied und sorgt für ein entsprechend dichtes Netz an 6G-Datenknotenpunkten. Genau sie ermöglichen es dann, Anwendungen mit hohem Datenfluss mobil zu nutzen. Dazu zählen nicht nur hochauflösende Streaming- oder Internet-of-Things-Angebote, sondern auch zum Beispiel ferngesteuerte Drohnenflüge oder ein Notruf im Gebirge.
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Forschende der Universität Stuttgart beschäftigen sich im Rahmen des „Projekt EIVE-T“ mit der nächsten Generation der Mobilfunkkommunikation. „Mit der Datenübertragung im zukünftigen 6G-Netz müssen wir enorm gesteigerte Datenraten bei einer extrem niedrigen Latenzzeit erzielen“, sagt Ingmar Kallfass, Direktor und Institutsleiter des Instituts für Robuste Halbleitersysteme (ILH) an der Universität Stuttgart. Auf diese Art und Weise ließen sich rund zehnmal mehr Daten übertragen und in Echtzeit empfangen. Damit dies möglich werde, sei ein weltumspannendes, drahtloses Kommunikationsnetz mit den Komponenten Satellitenkommunikation und Breitband-Übertragung notwendig.
Gebirge stellen besondere Herausforderungen an ein Mobilfunknetz
Ein 6G-Netz könne genau diese zuverlässige Kommunikationsstruktur in einer Hochgeschwindigkeit bieten, wie sie notwendig sei. „Mit dieser Technologie ist es möglich, jeden Winkel der Erde mit zuverlässigem Netz abzudecken. Wir denken hier von dicht besiedelten Städten bis hin zu den entlegensten Regionen.“ Eine Testanlage hat Ingmar Kallfass mit seinem Team in den österreichischen Alpen installiert. In der Nähe von Innsbruck zwischen dem Tal Götzens und dem Hafelekargipfel befindet sich ein solches Netz in 2.334 Metern Höhe und ersteckt sich über eine Länge von zweimal 10,5 Kilometer. Das Netz überträgt Daten mit einer Geschwindigkeit von 25 Gigabit pro Sekunde, was im Vergleich zum herkömmlichen Richtfunk zehnmal schneller ist, sowohl in der Distanz als auch in der Datenrate.
Im Rahmen der Tests ist es den Forschenden gelungen, die Verbindung zwischen Tal und Gipfel über ein 6G-Netz herzustellen. Sie zeigten damit die reichweitenstärkste und schnellste Richtfunkverbindung, die bislang zwischen Berg und Tal aufgebaut wurde. Das Besondere daran: In den Alpen herrschten zum Zeitpunkt der Tests extreme Wetterbedingungen. Auch das Gelände macht es nicht einfacher. Hinzu kommt, dass in einem Gebirge häufig dichte Wolkenschichten hängen, die ebenfalls von den Signalen durchdrungen werden müssen. Auch eine direkte Sicht auf die Reflektorantenne auf dem Berg ist selten gegeben, sodass die Forschenden sie unter besonderen Umständen präzise auf das Terminal im Tal ausrichten mussten.
6G-Mobilfunk in den Alpen ist ein Pilotprojekt
Für die exakte Ausrichtung der Reflektorantenne bedienten sich die Forschenden einem Peilsender. Er ermöglicht es, die Antenne auf dem Gipfel zu kalibrieren und auch ohne Sichtverbindung auf das Terminal im Tal auszurichten. Die Reflektorantenne funktioniert ähnlich wie ein Spiegel. Sie empfängt und reflektiert das vom Sender ausgehende Signal zum Empfänger. Dank dieser Technologie ist es nicht notwendig, dass Sender und Empfänger in direkter Nähe zueinanderstehen. Und so war es auch möglich, die Übertragungsstrecke zu verdoppeln. Vorteil dieser Technologie: Es handelt sich um robuste und zuverlässige Daten- und Internetverbindungen, die sich überall dort aufbauen lassen, wo sie gebraucht werden. Damit sind sie zum Beispiel besonders gut geeignet für abgelegene Regionen oder Gebiete, in denen es aus unterschiedlichen Gründen keine Netzinfrastruktur gibt.
Das Projekt EIVE-T steht für Exploratory In-Orbit Verification of an E-Band Satellite Communication Link – Terrestrial Mission. Finanzielle Unterstützung erhalten die Forschenden vom Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR) und dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK). Das Fraunhofer Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) und die Radiometer Physics GmbH sind als wissenschaftliche Berater sowie Experten für Sender und Empfänger mit von der Partie. Das Ziel des Projekts lautet: Ein global flächendeckendes und leistungsfähiges 6G-Mobilfunknetz zu realisieren.
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