Erforschung und Demonstration von neuen Konzepten zur Informationsübertragung, Quantenkommunikation und resilienter Hardware für terrestrische und satelliten-gestützte 6G Netze im Verbundprojekt Open 6G Hub Germany

Abstract

Ziel des "Open 6G Hub" war es, die Entwicklung von 6G im europäischen Kontext mitzugestalten und dabei deutsche und europäische Interessen einzubringen. Im Mittelpunkt standen gesellschaftliche Prioritäten wie flächendeckender Zugang zu digitalen Diensten, Teilhabe, Schutz persönlicher Daten, Transparenz sowie Nachhaltigkeit. Zugleich sollte das Projekt die technologische Souveränität Deutschlands und Europas stärken und die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen im internationalen Umfeld unterstützen. Gegenstand des Teilvorhabens der Universität Bremen war die Erforschung innovativer Konzepte für Kommunikationsnetze der 6. Generation. Für terrestrische und satellitengestützte 6G-Kommunikationsnetze wurden neue Netzkonzepte ("Beyond Cellular"), Verfahren zur Informationsübertragung, Quantentechnologien sowie resiliente Hardwarekonzepte untersucht. Ausgehend von der theoretischen Konzeptentwicklung wurden die Ansätze unter Berücksichtigung von Implementierungsfragen sowie 6G-spezifischen Systemparametern und Szenarien erforscht. Das Thema "Beyond Cellular" umfasste dynamisch reorganisierende, organische Netze sowie bewegliche Netze-im-Netz, die über bisherige, eher statische und zellular organisierte Architekturen hinausgehen. Diese flexiblen Netzarchitekturen sind wesentlich für die Bereitstellung nahezu unbegrenzter Konnektivität. Ein 6G-System wird Netzkomponenten von klassischen terrestrischen Geräten über Kommunikationsdrohnen bis hin zu Kommunikationssatelliten flexibel, autonom und bedarfsgerecht verbinden. Neben nachrichtentechnischen Ansätzen wie Information Bottleneck, semantischer Kommunikation, Interferenzmanagement, KI-Algorithmen und eventbasierter Kommunikation wurde auch resilientes Hardwaredesign für Beyond Cellular-Netze erforscht. Darüber hinaus wurde 6G mit Blick auf das Quantenzeitalter betrachtet, da Quantentechnologien in den Bereichen Kryptographie, Kommunikation, Sensing und Computing künftig schrittweise an Bedeutung gewinnen werden. Auf Basis ausgewählter Anwendungsfälle wurde ein Beyond-Cellular-Experimentierfeld zur Evaluierung und Demonstration von 3D-Netzen aus terrestrischen und nicht-terrestrischen Komponenten aufgebaut. Vielversprechende Übertragungskonzepte wurden mithilfe von Software Defined Radios und raumfahrttypischen Implementierungen umgesetzt und bewertet. Gemeinsam mit den Projektpartnern wurden technologische und gesellschaftliche 6G-Themen diskutiert, vertieft und zu Vorschlägen für Technologiebausteine ausgearbeitet. Dazu wurden Anwendungsszenarien identifiziert, Anforderungen spezifiziert und Architekturen analysiert. Auf dieser Grundlage entstanden technologische Basiskomponenten in den Bereichen semantische Kommunikation, 3D-Netzwerke, resiliente Hardware, Quantenkommunikation und eventbasierte Kommunikation.