Die Zukunft der 6G-Netzwerkforschung und Energieeffizienz

In akademischen Kreisen und auf der Marktseite wurde viel über die Rolle der Forschung bei der Gestaltung der Zukunft von 6G diskutiert.

Zuvor hatte der 3GPP-Workshop im März 2025 in Korea basierend auf Forschungs- und Marktorientierungen 237 Empfehlungen zur Beeinflussung und Anpassung der Prioritäten für 6G vorgelegt. Ein weiteres Ergebnis dieses Dialogprozesses war die Betonung der Notwendigkeit, ein digitales Gefüge aufzubauen, das die Entwicklung innovativer Dienste im Zeitalter von Maschinen und KI erleichtert und zwei wichtige Mehrwerte schafft: die Senkung der Gesamtbetriebskosten (TCO) und die Schaffung neuer Einnahmequellen für Betreiber.

Unter den Rednern der Veranstaltung herrschte große Einigkeit darüber, dass „Nachhaltigkeit heutzutage zu einem Schlagwort geworden ist“. Diese Stimmung spiegelt die abnehmende Priorität wider, die der nachhaltigen Entwicklung eingeräumt wird, und die Kriterien scheinen keine starre Voraussetzung mehr für 6G zu sein.

Unabhängig von der Priorisierung der Nachhaltigkeit sind die Stromkosten für die Betreiber nach wie vor zu hoch. Schätzungsweise machen diese Kosten 20 bis 40 % ihrer Betriebskosten aus. Die Verbesserung der Energieeffizienz zur Kostensenkung ist für die Betreiber mittlerweile ein grundlegendes Bedürfnis. Marktforscher und Hochschulen müssen daher zusammenarbeiten, um Lösungen für die 6G-Technologie zu finden.

Die Entwicklung von Mobilfunknetzen im Zeitalter der Maschinenkonnektivität und KI

Jüngste Fortschritte im Bereich der Energieeffizienz

Mobilfunknetze sind zwar auf hohe Leistung ausgelegt, aber nicht wirklich auf Energieeinsparung optimiert. Frühe Bemühungen des 3GPP (3rd Generation Partnership Project) konzentrierten sich auf Energieeinsparungen und die Verlängerung der Akkulaufzeit der Terminals. Mit steigendem Datenbedarf stieg auch der Stromverbrauch – und die Betreiber stellten fest, dass das Funkzugangsnetz mehr als 70 Prozent des gesamten Stromverbrauchs verbrauchte.

Infolgedessen wurden verschiedene Mechanismen für den Ruhezustand der Basisstation eingeführt. Der Leistungsverstärker, der nach wie vor die stromverbrauchendste Komponente ist, wurde hinsichtlich Leistung und Aufwachzeit verbessert. Diese Verbesserungen werden jedoch durch den stetig steigenden Datenbedarf zunichte gemacht, während der Stromverbrauch der Komponente weiterhin um 2,8 % pro Jahr steigt.

Es laufen sowohl akademische als auch kommerzielle Forschungsaktivitäten, um die Energieeffizienz auf allen Ebenen zu verbessern, darunter: Deutliche Reduzierung unnötiger Übertragungen; schlankes Design: Zeitbereich + Raumbereich und Frequenzbereich; Energiesparalgorithmen für UE-fähige Netzwerke; neue energiesparende 6G-Luftschnittstellen.

Gleichzeitige Synchronisierung der Ruhezeit für DL-Downlink und UL-Uplink; Automatisches Ein-/Ausschalten des Trägers in mehrschichtiger Konfiguration; Verbessertes Interferenzmanagement für erhöhte Spektrumeffizienz; Neue energieeffiziente Wellenformen; Gemeinsame KI/ML – GPU-beschleunigter BBU-Basisbandprozessor … Alles für Energieeffizienz bei gleichzeitiger Minimierung der Auswirkungen auf KPIs.

Vermittlungsnetz

Wir befinden uns mitten im Übergang von den heutigen Mobilfunknetzen, die Konnektivität und Datenübertragung ermöglichen, zu einem weiterentwickelten Netzwerk, das Maschinen und Menschen die Zusammenarbeit in einer vernetzten digitalen Infrastruktur ermöglicht. Dieses Netzwerk wird Unterhaltung und Heilung bieten, Menschen die Arbeit ermöglichen, intelligente Fabriken betreiben, Robotern die Durchführung von Katastrophenhilfeeinsätzen ermöglichen und Drohnen die präzise Ortung und Zustellung von Paketen ermöglichen. Dieses transformierte Netzwerk wird den Kommunikationsbedürfnissen von Mensch und Maschine im KI-Zeitalter gerecht.

Dieses transformative Netzwerk erfordert Leistung, Zuverlässigkeit, Sicherheit, allgegenwärtige Konnektivität und umfassende Intelligenz, die um ein Vielfaches höher sind als bei aktuellen Netzwerken. Dieses Netzwerk ist in der Lage, seine Umgebung zu erfassen und sich an die Bedürfnisse der Benutzer und Maschinen im Netzwerk anzupassen.

Um diesen hohen Anforderungen gerecht zu werden, müssen 6G-Netze auf allen Ebenen effizienter arbeiten – von der physischen Ebene über Komponenten, Betrieb bis hin zu Anwendungen. Diese umfassenden Leistungsverbesserungen führen zu einer höheren Energieeffizienz (Tabelle 1).

Einige Beispiele für Fortschritte, die zu einer verbesserten Energieeffizienz beitragen.

Zukunft

Bisher konnten Forschungs- und Marktanstrengungen sowie Standardisierungsaktivitäten den Stromverbrauch nicht signifikant senken. 5G-Basisstationen sind jedoch auf einen geringeren Stromverbrauch ausgelegt und werden LTE-Basisstationen schrittweise ersetzen. Die Umstellung bestehender Netze auf 5G trägt zur Verbesserung der Energieeffizienz bei und ermöglicht die Nutzung der Vorteile eines geringeren Stromverbrauchs.

Darüber hinaus werden technologische Fortschritte auf allen Netzwerkebenen in Verbindung mit Energiespartechniken am Netzwerkrand dazu beitragen, den Gesamtstromverbrauch zu senken.

Die frühe 6G-Technologie schafft möglicherweise nicht die ideale Zukunft für Energieeffizienz. Sie wird jedoch den Grundstein für umfassende Energieeffizienz legen und diese von einem Problem nach der Bereitstellung zu einem Planungszustand machen.

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