Mit der kommerziellen Einführung von 5G gab es in letzter Zeit zahlreiche Diskussionen darüber. Wer sich mit 5G auskennt, weiß, dass 5G-Netze hauptsächlich auf zwei Frequenzbändern arbeiten: Sub-6-GHz und Millimeterwellen. Tatsächlich basieren unsere aktuellen LTE-Netze alle auf Sub-6-GHz, während die Millimeterwellentechnologie der Schlüssel zur vollen Entfaltung des Potenzials der geplanten 5G-Ära ist. Leider haben Millimeterwellen trotz jahrzehntelanger Fortschritte in der mobilen Kommunikation aus verschiedenen Gründen noch keinen wirklichen Einzug in das Leben der Menschen gehalten.
Experten auf dem 5G-Gipfel in Brooklyn im April schlugen jedoch vor, dass Terahertzwellen (Terahertz-Wellen) die Mängel von Millimeterwellen ausgleichen und die Realisierung von 6G/7G beschleunigen könnten. Terahertzwellen verfügen über ein unbegrenztes Potenzial.
Im April fand planmäßig der 6. Brooklyn 5G Summit statt. Themen wie der 5G-Einsatz, gewonnene Erkenntnisse und die Aussichten für die 5G-Entwicklung wurden behandelt. Darüber hinaus diskutierten Professor Gerhard Fettweis von der TU Dresden und Ted Rappaport, Gründer von NYU Wireless, auf dem Gipfel das Potenzial von Terahertz-Wellen.
Die beiden Experten erklärten, dass Forscher bereits mit der Erforschung von Terahertzwellen begonnen hätten und deren Frequenzen eine entscheidende Rolle in der nächsten Generation drahtloser Technologien spielen würden. In seiner Rede auf dem Gipfel gab Fettweis einen Überblick über frühere Generationen mobiler Kommunikationstechnologien und erörterte das Potenzial von Terahertzwellen, die Einschränkungen von 5G zu überwinden. Er betonte, dass wir in das 5G-Zeitalter eintreten, das für die Anwendung von Technologien wie dem Internet der Dinge (IoT) und Augmented Reality/Virtual Reality (AR/VR) von Bedeutung sei. Obwohl 6G viele Gemeinsamkeiten mit früheren Generationen aufweist, wird es auch viele Defizite beheben.
Was genau sind Terahertzwellen, die von Experten so hoch geschätzt werden? Terahertzwellen wurden 2004 von den USA vorgeschlagen und als eine der „Top Ten Technologies That Will Change the World“ aufgeführt. Ihre Wellenlänge reicht von 3 Mikrometern (μm) bis 1000 μm, ihre Frequenz von 300 GHz bis 3 Terahertz (THz) – höher als die höchste im 5G-Netz verwendete Frequenz von 300 GHz für Millimeterwellen.
Aus dem obigen Diagramm ist ersichtlich, dass Terahertzwellen zwischen Radiowellen und optischen Wellen liegen, was ihnen gewisse Eigenschaften verleiht, die sich von anderen elektromagnetischen Wellen unterscheiden. Anders ausgedrückt: Terahertzwellen vereinen die Vorteile der Mikrowellenkommunikation und der optischen Kommunikation, wie hohe Übertragungsraten, große Kapazität, starke Richtwirkung, hohe Sicherheit und starke Durchdringung.
Theoretisch gilt im Kommunikationsbereich: Je höher die Frequenz, desto größer die Kommunikationskapazität. Die Frequenz von Terahertzwellen ist ein bis vier Größenordnungen höher als die der derzeit verwendeten Mikrowellen und ermöglicht drahtlose Übertragungsraten, die Mikrowellen nicht erreichen können. Dadurch kann das Problem der durch die Bandbreite begrenzten Informationsübertragung gelöst und der Bandbreitenbedarf der Nutzer gedeckt werden.
Terahertzwellen werden voraussichtlich innerhalb des nächsten Jahrzehnts in der Kommunikationstechnologie eingesetzt. Obwohl viele Experten davon ausgehen, dass Terahertzwellen die Kommunikationsbranche revolutionieren werden, ist noch unklar, welche spezifischen Defizite sie beheben können. Dies liegt daran, dass Mobilfunkbetreiber weltweit gerade erst ihre 5G-Netze in Betrieb genommen haben und es einige Zeit dauern wird, die Defizite zu identifizieren.
Die physikalischen Eigenschaften von Terahertzwellen haben ihre Vorteile jedoch bereits deutlich gemacht. So haben Terahertzwellen beispielsweise kürzere Wellenlängen und höhere Frequenzen als Millimeterwellen. Dadurch können Terahertzwellen Daten schneller und in größeren Mengen übertragen. Die Einführung von Terahertzwellen in Mobilfunknetze könnte daher die Defizite von 5G hinsichtlich Datendurchsatz und Latenz beheben.
Fettweis präsentierte in seiner Rede auch Testergebnisse, die zeigten, dass die Übertragungsgeschwindigkeit von Terahertzwellen innerhalb von 20 Metern ein Terabyte pro Sekunde (TB/s) beträgt. Obwohl diese Leistung nicht besonders herausragend ist, ist Ted Rappaport fest davon überzeugt, dass Terahertzwellen die Grundlage für zukünftige 6G- und sogar 7G-Netze bilden.
Als Pionier der Millimeterwellenforschung hat Rappaport die Rolle von Millimeterwellen in 5G-Netzen nachgewiesen. Er räumte ein, dass dank der Frequenz der Terahertzwellen und der Verbesserung der aktuellen Mobilfunktechnologien schon bald Smartphones mit Rechenkapazitäten ähnlich denen des menschlichen Gehirns verfügbar sein werden.
Natürlich ist all dies bis zu einem gewissen Grad höchst spekulativ. Aber wenn sich der Entwicklungstrend so fortsetzt wie bisher, können wir davon ausgehen, dass Mobilfunkbetreiber innerhalb des nächsten Jahrzehnts Terahertzwellen in der Kommunikationstechnologie einsetzen werden.
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Veröffentlichungszeit: 25. November 2024