Seit ihrer Einführung haben sich 5G-Netzwerke ständig weiterentwickelt und mehrere Phasen durchlaufen. Die neueste Version ist 5G Advanced, auch bekannt als 5G Enhanced. Es gibt jedoch bereits Forscher, die an verschiedenen Ansätzen arbeiten, die die 6G-Netzwerke der Zukunft ermöglichen könnten. Jüngste Forschungen haben vielversprechende Ergebnisse für eine mögliche Implementierung in 6G-Netzwerken erbracht, bei denen Rekordgeschwindigkeiten bei der Datenübertragung erreicht wurden.
Forscher der Universität Adelaide haben mit internationaler Förderung an einem winzigen Chip experimentiert, der Terahertzwellen verarbeiten kann. Diese Wellen arbeiten an einem optimalen Punkt des elektromagnetischen Spektrums, zwischen Mikrowellen und Infrarotlicht. Mit der richtigen Technologie haben Kommunikationssysteme auf Basis von Terahertzwellen das Potenzial, die derzeitigen Übertragungsgeschwindigkeiten deutlich zu übertreffen.
Auf Terahertzwellen basierende 6G-Netzwerke könnten Rekorddatengeschwindigkeiten bringen
Der Vorteil von Terahertzwellen besteht darin, dass sie problemlos große Datenmengen übertragen können. Während 4G- und 5G-Netzwerke für sich genommen bereits leistungsstark sind, ist die auf Terahertz basierende Technologie so, als würde man in überfüllten Gebieten breitere und geräumigere Straßen bauen. Mit anderen Worten: Sie kann die Datenübertragung, die wir heute als schnell empfinden, langsam erscheinen lassen.
Grundlage der Forschung ist ein kleiner Chip aus einem 250 Mikrometer dicken Silizium-Wafer. Der Chip muss zudem einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Das Team unterzog ihn verschiedenen Tests zur Datenübertragung mit Terahertz-Wellen. Der Chip, „Polarisationsmultiplexer“ genannt, konnte einige der Haupthindernisse für die Arbeit mit der Terahertz-Technologie effektiv beseitigen.
Erstens sind diese Wellenarten schwer effizient zu handhaben. Der Polarisationsmultiplexer konnte jedoch als „Verkehrspolizist“ fungieren und die Ausrichtung und Schwingung zweier Wellen mit minimalem Signalverlust steuern. Dies ist für die mögliche Implementierung eines Telekommunikationsstandards von entscheidender Bedeutung. Der kleine Chip hatte einen durchschnittlichen Signalverlust von etwa 1 Dezibel.
Bis zu 190 Gigabit pro Sekunde mit minimalem Verlust
Das Team demonstrierte die unglaublichen Eigenschaften seines Chips in realen Tests, indem es zwei Videosignale gleichzeitig über eine Terahertz-Verbindung streamte. Die Ergebnisse verdoppelten die aktuelle Datenübertragungskapazität über einen herkömmlichen Kanal. Was die Übertragungsgeschwindigkeiten betrifft, erreichte der Chip bis zu 64 Gigabit pro Sekunde. Mit einem komplexeren Modulationsschema (16-QAM) war die Geschwindigkeit sogar noch höher und erreichte 190 Gigabit pro Sekunde.
Dieser technische Durchbruch könnte die Telekommunikation und Ferninteraktionen, wie wir sie kennen, revolutionieren. Während sich viele Menschen auf die Datenübertragungsgeschwindigkeit konzentrieren, sollten wir den daraus resultierenden extrem geringen Signalverlust nicht übersehen. Stellen Sie sich eine Zukunft mit verzögerungsfreien drahtlosen Netzwerken für Online-Spiele oder Fernoperationen mit verzögerungsfreien Verbindungen und Bildern mit ultrahoher Auflösung vor. Dies wäre auch besonders nützlich für realistischere und immersivere VR-basierte Erlebnisse. Letzteres könnte besonders wichtig werden, nachdem Samsung und Apple in Zukunft neue VR-Headsets auf den Markt bringen.
Herausforderungen, die vor einer Massenimplementierung zu bewältigen sind
Natürlich ist die Implementierung der Terahertz-Technologie in ganzen Telekommunikationsnetzen nicht ohne Herausforderungen. Diese Wellen haben beispielsweise eine geringe Reichweite und hohe Interferenzen mit Hindernissen im Weg. In diesem Sinne ist es dem 5-GHz-Band Ihres WLAN-Routers ähnlich. Es sind auch effizientere Systeme zum Erzeugen und Erkennen von Terahertz-Wellen erforderlich. Das Studio hat einen winzigen Chip getestet, aber dieser benötigt effiziente Skalierungsmethoden, um den Anforderungen viel größerer Plattformen gerecht zu werden.
Dennoch ist es nicht so, dass wir morgen 6G-Netze mit Terahertz-Technologie und Rekorddatengeschwindigkeiten sehen werden. In der Zwischenzeit werden 5G-Netze weiterentwickelt und ausgebaut. Die Erwartungen des Forschungsteams sind jedoch hoch. „Wir erwarten, dass diese Terahertz-Technologien innerhalb eines Jahrzehnts in verschiedenen Branchen weit verbreitet sind und in verschiedenen Branchen integriert werden. Sie werden Bereiche wie Telekommunikation, Bildgebung, Radar und das Internet der Dinge revolutionieren“, prognostiziert Prof. Withayachumnankul von der University of Adelaide.
