Mit der kommerziellen Einführung von 5G gab es in letzter Zeit zahlreiche Diskussionen darüber. Wer mit 5G vertraut ist, weiß, dass 5G-Netzwerke hauptsächlich auf zwei Frequenzbändern arbeiten: Sub-6GHz und Millimeterwellen (Millimeterwellen). Tatsächlich basieren unsere aktuellen LTE-Netze alle auf Sub-6GHz, während die Millimeterwellentechnologie der Schlüssel zur Erschließung des vollen Potenzials der geplanten 5G-Ära ist. Leider haben Millimeterwellen trotz jahrzehntelanger Fortschritte in der Mobilkommunikation aus verschiedenen Gründen noch nicht wirklich Einzug in das Leben der Menschen gehalten.
Experten auf dem Brooklyn 5G Summit im April schlugen jedoch vor, dass Terahertz-Wellen (Terahertz-Wellen) die Mängel von Millimeterwellen ausgleichen und die Realisierung von 6G/7G beschleunigen könnten. Terahertz-Wellen besitzen ein unbegrenztes Potenzial.
Im April fand wie geplant der 6. Brooklyn 5G Summit statt, bei dem Themen wie die 5G-Bereitstellung, gewonnene Erkenntnisse und die Aussichten für die 5G-Entwicklung behandelt wurden. Darüber hinaus diskutierten Professor Gerhard Fettweis von der Technischen Universität Dresden und Ted Rappaport, der Gründer von NYU Wireless, auf dem Gipfel über das Potenzial von Terahertz-Wellen.
Die beiden Experten gaben an, dass Forscher bereits mit der Untersuchung von Terahertz-Wellen begonnen haben und ihre Frequenzen ein entscheidender Bestandteil der nächsten Generation drahtloser Technologien sein werden. Während seiner Rede auf dem Gipfel blickte Fettweis auf frühere Generationen mobiler Kommunikationstechnologien zurück und erörterte das Potenzial von Terahertz-Wellen bei der Bewältigung der Einschränkungen von 5G. Er wies darauf hin, dass wir in die 5G-Ära eintreten, die für die Anwendung von Technologien wie dem Internet der Dinge (IoT) und Augmented Reality/Virtual Reality (AR/VR) von Bedeutung ist. Obwohl 6G viele Gemeinsamkeiten mit früheren Generationen aufweist, wird es auch viele Mängel beheben.
Was genau sind nun Terahertz-Wellen, die von Experten so hoch geschätzt werden? Terahertz-Wellen wurden 2004 von den Vereinigten Staaten vorgeschlagen und als eine der „Top Ten Technologien, die die Welt verändern werden“ aufgeführt. Ihre Wellenlänge reicht von 3 Mikrometer (μm) bis 1000 μm und ihre Frequenz reicht von 300 GHz bis 3 Terahertz (THz), höher als die höchste in 5G verwendete Frequenz, die für Millimeterwellen bei 300 GHz liegt.
Aus dem Diagramm oben ist ersichtlich, dass Terahertzwellen zwischen Radiowellen und optischen Wellen liegen, was ihnen in gewissem Maße andere Eigenschaften als anderen elektromagnetischen Wellen verleiht. Mit anderen Worten: Terahertz-Wellen vereinen die Vorteile der Mikrowellenkommunikation und der optischen Kommunikation, wie hohe Übertragungsraten, große Kapazität, starke Richtwirkung, hohe Sicherheit und starke Durchdringung.
Theoretisch gilt im Bereich der Kommunikation: Je höher die Frequenz, desto größer die Kommunikationskapazität. Die Frequenz von Terahertz-Wellen ist ein bis vier Größenordnungen höher als die der derzeit verwendeten Mikrowellen und ermöglicht drahtlose Übertragungsraten, die Mikrowellen nicht erreichen können. Daher kann es das Problem der durch die Bandbreite begrenzten Informationsübertragung lösen und den Bandbreitenanforderungen der Benutzer gerecht werden.
Es wird erwartet, dass Terahertz-Wellen innerhalb des nächsten Jahrzehnts in der Kommunikationstechnologie eingesetzt werden. Obwohl viele Experten glauben, dass Terahertz-Wellen die Kommunikationsbranche revolutionieren werden, ist noch unklar, welche konkreten Mängel sie beheben können. Dies liegt daran, dass Mobilfunkbetreiber auf der ganzen Welt gerade erst ihre 5G-Netze in Betrieb genommen haben und es einige Zeit dauern wird, Mängel zu erkennen.
Allerdings haben die physikalischen Eigenschaften von Terahertz-Wellen ihre Vorteile bereits deutlich gemacht. Terahertzwellen haben beispielsweise kürzere Wellenlängen und höhere Frequenzen als Millimeterwellen. Das bedeutet, dass Terahertzwellen Daten schneller und in größeren Mengen übertragen können. Daher könnte die Einführung von Terahertz-Wellen in Mobilfunknetze die Mängel von 5G in Bezug auf Datendurchsatz und Latenz beheben.
Fettweis stellte in seiner Rede auch Testergebnisse vor, die zeigen, dass die Übertragungsgeschwindigkeit von Terahertz-Wellen innerhalb von 20 Metern 1 Terabyte pro Sekunde (TB/s) beträgt. Auch wenn diese Leistung nicht besonders herausragend ist, ist Ted Rappaport dennoch fest davon überzeugt, dass Terahertz-Wellen die Grundlage für zukünftiges 6G und sogar 7G bilden.
Als Pionier auf dem Gebiet der Millimeterwellenforschung hat Rappaport die Rolle von Millimeterwellen in 5G-Netzen nachgewiesen. Er gab zu, dass die Menschen dank der Frequenz von Terahertz-Wellen und der Verbesserung aktueller Mobilfunktechnologien in naher Zukunft bald Smartphones mit Rechenfähigkeiten sehen werden, die denen des menschlichen Gehirns ähneln.
Natürlich ist das alles bis zu einem gewissen Grad höchst spekulativ. Wenn sich der Entwicklungstrend jedoch so fortsetzt, können wir davon ausgehen, dass Mobilfunkbetreiber innerhalb des nächsten Jahrzehnts Terahertz-Wellen in der Kommunikationstechnologie einsetzen werden.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 25. November 2024