Autor: Dr. Michael Lemke, Chief Security Officer and Senior Technology Principal, Huawei Technologies Deutschland GmbH
Die digitale Wirtschaft wird bis 2030 zu einer Hauptantriebskraft der Realwirtschaft und die Industrie ihren Schwerpunkt von der Produkteffizienz auf die Steigerung der Effizienz von Entscheidungen verlagern. Für diese Fortschritte bedarf es aber auch einer Verbesserung der Sicherheit der Netze und deren Energieeffizienz, um die Umwelt durch nachhaltig getriebenes Wachstum zu schützen. In dieser Hinsicht spielen Mobilfunknetze eine zunehmend wichtigere Rolle in der digitalen Wirtschaft. Folgende Trends für die Zukunft der Mobilfunkbranche lassen sich daraus ableiten:
Steigende Anforderungen an die Datenübertragung
Der Einsatz von VR- und AR-Anwendungen wird zunehmen. Digitale Kommunikation ermöglicht den Informationsaustausch zwischen Menschen und erlaubt multisensorische Erfahrungen wie Hören, Sehen, Tasten und möglicherweise auch das Riechen. Hierfür werden anwendungsgetriebene Mobilfunknetze mit einer Datenübertragungsrate von 10 Gbit/s und einer Latenzzeit im Millisekundenbereich benötigt, um diese Informationen unter anderem auch auf eine semantisch besser organisierte Weise zu übertragen. Dadurch wird der Datenverkehr immer weiterwachsen, den die Mobilfunkbranche gemeinsam mit den Ländern bewältigen muss.
Der nationale Spektrumbedarf wächst auf durchschnittlich 2 GHz Bandbreite im mittleren Bandbereich und über 20 GHz Bandbreite im Millimeterwellenbereich. Um die spektrale Effizienz der Bandbreite massiv zu verbessern, müssen die Migration beziehungsweise der Einsatz des Sub-100-GHz-Spektrums zu NR (New Radio) erleichtert sowie die Spektrumsnutzung durch Multibandintegration und andere innovative Technologien neu gedacht werden. Gleichzeitig gilt es, an Innovationen zu arbeiten, die sicherstellen, dass die Kosten für diese Datenübertragungsfähigkeiten weiterhin bezahlbar bleiben. Der Einsatz von Multi-Antennen-Technologien in jedem Frequenzband und jedem Szenario hat dabei das größte Potential, die Kosten pro Bit wesentlich zu reduzieren.
Neben einer generellen Verbesserung der Technologiegrundlagen für die Datenübertragung müssen künftig aber auch Netzdienste an die neuen Anforderungen angepasst werden. Die Aufgabe: Die Vernetzung von bis zu 100 Milliarden Geräten bis 2030. Vor allem das Internet der Dinge (IoT) zwingt somit Netzbetreiber, verschiedene Klassen von Netzdiensten anzubieten, die sich durch Geschwindigkeits-, Zuverlässigkeits- und Prioritätsanforderungen unterscheiden. Eine Hauptanforderung liegt bei deterministischen Datenübertragungsangeboten mit niedrigeren Latenzzeiten und höherer Zuverlässigkeit. Eine neue Form des drahtlosen IoT mit passiven, batterielosen Endgeräten und damit geringstmöglichem Stromverbrauch deutet sich an.
Entwicklung der Mobilitätsbranche unterstützen
Weiterhin werden sich auch die Anforderungen der Mobilitätsbranche in den nächsten Jahren verändern, weil ländliche Gebiete und auch die dritte räumliche Dimension für Vernetzungsanforderungen eine wachsende Rolle spielen. Unter diesem Blickwinkel spielen Kooperationsansätze zwischen Satellitenkonstellationen und Mobilfunknetzen mit ihren fortschrittlichen Kommunikationstechnologien für das zukünftige Kommunikationsökosystem eine wichtige Rolle. Die Zusammenarbeit zwischen Satelliten und stationären Netzwerken schließt die Lücken in der Mobilfunkversorgung und ermöglicht zukünftig die generalisierte Kommunikation und Kontrolle von Drohnen und Flugzeugen.
Durch die weitere Integration von Sensorik und Kommunikation verbessern sich autonomes Fahren sowie das Drohnenmanagement. Die Erweiterung des Kommunikationsparadigmas von Netzen durch Sensorik ermöglicht die digitale Abbildung der physischen Welt in Echtzeit und hebt das Konzept des „digitalen Zwillings“ einschließlich gänzlich neuer Dienste auf eine völlig neue Stufe. Dafür müssen sowohl die Funkschnittstellen als auch die Netzarchitekturen entsprechend erweitert werden. Die Technologie für die Lokalisierungsauflösung sollte durch den Einsatz von extrem breitbandigen Transceivern und entsprechender Frequenzverfügbarkeit in Kombination mit der Multi-Antennentechnologie (Massive MIMO) bis in den Zentimeterbereich vordringen. Des Weiteren werden künftige Mobilfunknetze vielfältigere Dienste, wie zum Beispiel das Metaverse, industrielle Fertigungsvernetzungen und erweiterte Vehicle-to-Everything (V2X)-Kommunikation unterstützen müssen. Zusammen mit dem Konzept der in die Mobilfunknetze integrierten Datenverarbeitung wird die Bereitstellung unterbrechungsfreier, vieler qualitativ hochwertiger Dienste nach Bedarf ermöglicht. Vereinzelte Dienstangebote allein werden den Aufbau neuer digitaler Plattformen in Zukunft nicht rechtfertigen.
Nachhaltigkeit und Sicherheit gewährleisten
Mit dem Anstieg des weltweiten Netzwerkverkehrs um das Hundertfache in den nächsten Jahren steigt die Nachfrage nach Ansätzen, die den Energieverbrauch des Netzwerks reduzieren, ebenso stark; die Energieeffizienz pro Bit muss sich komplementär in ähnlichem Maße verbessern. Dabei muss – einschließlich der Funkschnittstellen, Geräte und Standorte – jeder Aspekt beim Ende-zu-Ende Netzdesign berücksichtigt werden. Nur so ist der Aufbau dieser grünen und nachhaltigen Netze über den gesamten Lebenszyklus hinweg möglich. Drahtlose Netzwerke werden KI-Technologien vollständig integrieren, um autonome Netze der Stufe 5 zu ermöglichen, die automatisierte Betriebs- und Wartungsabläufe unterstützen und außerdem helfen, den CO2-Fußabdruck zu minimieren. Zukünftige Funkgeräte integrieren ebenfalls die nötigen Intelligenzfunktionen. Intelligente Algorithmen optimieren die dynamische Verwaltung von Kanal-Codierung und Funkressourcen.
Abgesehen von Nachhaltigkeit spielt die digitale Sicherheit eine unabdingbare Rolle als wichtiger Eckpfeiler für das Vertrauen in die digitale Zukunft. Daher gewinnen intrinsische Gerätesicherheit und intelligente und vereinfachte Sicherheit auf der Netzebene zunehmend an Bedeutung. Heutzutage gibt es immer mehr Angriffsvektoren. Das ist unter anderem auf die wachsende Verbreitung von 5G-Branchenanwendungen, diversifizierten Diensttypen und das massive Wachstum der Zahl von IoT-Geräten zurückzuführen. Netzwerkgrenzen werden komplexer und dynamischer. Netzbetreiber müssen sich dieser Herausforderung annehmen und vereinfachte Sicherheitsdienste über Cloud-Netz-Synergien für ihre Industriekunden anbieten.
Die nächsten Jahre werden für die Mobilfunkbranche durch neue Innovationen und Weiterentwicklung der bestehenden Infrastruktur gezeichnet. Durch die fortschreitende Digitalisierung in allen Lebensbereichen und Industriebranchen, steigen die Anforderungen an den Datenverkehr sowie die Datenübertragung und -verarbeitung immer weiter an. Weiterhin muss der Mobilfunk die Mobilitätsbranche in ihren Entwicklungen, zum Beispiel zum autonomen Netzbetrieb oder kollaborativer Mensch-Maschinen-Zusammenarbeit und Drohneneinsatz, unterstützen, damit der Innovationsgeist nicht zum Erliegen kommt. Gleichzeitig steigen weltweit die Ansprüche an Nachhaltigkeit und Sicherheit, denen auch die Mobilfunkbranche gerecht werden muss. Nur so kann sie dabei helfen, eine sichere und grüne digitale Transformation weiterhin aktiv zu fördern.
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