Tief in den durch die Pandemie menschenleeren Räumen der University of Surrey, 30 Meilen südwestlich von London, läuft eine Reihe von Computerservern seit Monaten auf Hochtouren. Seine Aufgabe: die Unterstützung von Spitzenforschung durch rund 200 Wissenschaftler und Studierende an verschiedenen Standorten, die die nächste Generation der Funktechnologie entwickeln.
Nein, es ist nicht 5G. Es ist 6G. So wie bei der sechsten Generation der Mobilfunktechnologie.
Auch wenn es den Anschein haben mag, als hätten die Technologen hier den Bogen überspannt – da 5G -Türme erst jetzt in großem Umfang zum Einsatz kommen und Unternehmen noch dabei sind, herauszufinden, wie sie diese blitzschnellen Netzwerke mit geringer Latenz am besten nutzen können –, handelt es sich doch um einen entscheidenden nächsten Schritt in der Computer- und Kommunikationstechnik. Es wird eines Tages das Edge-Computing neu definieren, staatliche Strukturen verändern, neue Wirtschaftszweige schaffen und eine Vielzahl bisher unbekannter Probleme im Bereich der Cybersicherheit aufwerfen.
„Derzeit gibt es unterschiedliche Vorstellungen davon, wie 6G aussehen wird“, sagt Rahim Tafazolli, Gründer und Direktor des „ Institute for Communications Systems“ in Surrey sowie dessen Innovationszentren 5G und 6G .
Tafazolli ist maßgeblich an der Ausarbeitung dieser Vision beteiligt. Er erklärt, der erste Schritt bestehe darin, die Funktionen zu ermitteln, die im Rahmen eines Zwischen-Updates in fünf oder sechs Jahren – das von Experten als „ 5,5G“ bezeichnet wird – in die Version 5G integriert werden sollen. „Die Strategien konzentrieren sich derzeit darauf, 5G – ein sehr leistungsfähiges System – auf die nächste Stufe zu heben und dann darauf aufzubauen“, sagt er.
Der Wettlauf um die Zahl 6G ist so wichtig, dass die USA und China darum wetteifern, ihn zu definieren und die damit verbundenen Patente zu erwerben. Auch Branchenriesen wie Qualcomm, Samsung und Nokia sind in diesem Wettlauf vertreten und versuchen, Strategien zu entwickeln, wie sie diese Technologie gewinnbringend nutzen und sich sichern können.
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Wie diese Einrichtungen auf der Grundlage von 5G aufbauen, bleibt ein Rätsel. Ein Großteil der Spekulationen dreht sich jedoch um Möglichkeiten, über die rasanten Geschwindigkeitssteigerungen und die geringen Latenzzeiten im 5G hinauszugehen, um noch schnellere, besser synchronisierte und sichere drahtlose Verbindungen für jeden Menschen, jeden Ort und jedes Objekt auf der Welt zu ermöglichen.
Elektrische Körper
Stephen Douglas leitet den Bereich „ 5G Strategy“ bei dem in Großbritannien ansässigen Unternehmen Spirent Communications. Doch er widmet einen immer größeren Teil seines Tages dem, was jenseits davon liegt. Douglas beschreibt die Zukunft der Kommunikation wie folgt: Unsere derzeitigen 4G -Netzwerke haben Entwicklungen wie hochauflösende mobile Videos ermöglicht. 5G wird den Einsatz von Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR) und künstlicher Intelligenz (KI) am Netzwerkrand erleichtern. 6G wird etwas leisten, das wie Science-Fiction erscheint: Es wird eine Brücke zwischen unserer physischen, digitalen und biologischen Welt schlagen.
„Stellen Sie sich vor, eine Ärztin führt eine Operation an einem Patienten durch, der 1 000 Meilen entfernt ist, und spürt dabei die Roboterinstrumente, die sie bedient.“
Douglas führt beispielsweise an, dass 6G uns über Weitverkehrsnetzwerke (WANs) hinausbringen und die Einführung von „ “ Body-Area-Netzwerken ( , BANs) beschleunigen könnte. Dieses bereits seit Jahrzehnten bestehende Konzept ermöglicht es Sensoren mit geringem Stromverbrauch, die am, am oder sogar im menschlichen Körper angebracht sind, eine Verbindung zu wichtigen Online-Diensten herzustellen, beispielsweise zur Überwachung von Gesundheit und Wohlbefinden.
BANs könnten die digitale Technologie aus ihrem traditionellen Bereich von Bild und Ton herausführen, um auch unsere anderen Sinne (Geruch, Geschmack und Tastsinn) anzusprechen. Stellen Sie sich beispielsweise vor, eine Ärztin führt eine Operation an einem Patienten durch, der 1 000 Meilen entfernt ist, und spürt dabei die Roboterinstrumente, die sie bedient. Oder stellen Sie sich einen Restaurantkritiker vor, der mithilfe eines BAN den Geschmack und Geruch von Gerichten auf der Speisekarte aus der Ferne bewertet, um darüber in seiner wöchentlichen Kolumne zu berichten.
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“„Ich glaube, der Wunsch, personalisierte BANs bereitzustellen, wird als eines der großen Potenziale von 6G Wireless angesehen“, sagt Douglas. „Aber natürlich werfen Informationen, die unseren Körper betreffen, stets sofort Sicherheits- und Datenschutzbedenken auf, die geklärt werden müssen.“
Von den Wänden abprallen
Forscher untersuchen zudem, wie sich Terahertz- -Radiofrequenzen in 6G drahtlose Netzwerke integrieren lassen, um ein lästiges Problem zu lösen: Signale von Mobilfunkmasten dringen oft nicht in Gebäude ein. Doch 6G könnte dies möglicherweise mithilfe von THz-Frequenzen bewerkstelligen. Das Problem, so Douglas, besteht darin, dass Funksignale im Bereich von 100 GHz bis 10THz GHz tendenziell hohe Ausbreitungsverluste (eine Verringerung der Leistungsdichte) aufweisen. Als Lösung zieht die Branche daher intelligente reflektierende Oberflächen in Betracht.
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Anstatt mit der Brute-Force-Methode zu versuchen, das WLAN-Signal durch Wände hindurchzuleiten, kleiden Sie jede Oberfläche mit reflektierenden Materialien aus, die das Signal umlenken und dessen Stärke verstärken. Douglas vergleicht sie mit jenen kleinen silbernen Kugeln in den Pachinko-Automaten von . Die Signale könnten sich theoretisch von jedem behandelten Objekt abprallen und so tief in Gebäude eindringen.
Signale könnten zudem von städtischen Oberflächen reflektiert werden, um um Ecken herum, den ganzen Block entlang oder bis in Vororte ohne Mobilfunkmasten zu gelangen. Um ein zufälliges und chaotisches Hin- und Herprallen von Signalen zu verhindern, könnten Sie Richtungslogik in hauchdünne „Metamaterialien“ einprägen, um diese Signale besser zu steuern und strategisch zu lenken – unabhängig von der Signalgeneration, sei es 5G , 6G oder darüber hinaus.
Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Energieeffizienz verbessert wird. „Heutzutage lösen wir viele Herausforderungen im Funkbereich, indem wir die Stromversorgung der Funkantennen verstärken, um das Signal zu verstärken und Hindernisse zu überwinden“, sagt er. „Wenn ich dies jedoch nicht tun muss, kann ich die Energiekosten für die Funkmodule der [Endgeräte] senken.“
„Wir werden uns darauf konzentrieren, das gesamte System energieeffizienter und umweltfreundlicher zu gestalten.“Rahim Tafazolli, Direktor des Instituts für Kommunikationssysteme der Universität Surrey
Prof. Tafazolli aus Surrey, dessen Team als erstes einen Prototyp intelligenter reflektierender Oberflächen entwickelt hat, stimmt dem zu und erklärt, dass Nachhaltigkeit wahrscheinlich ein zentraler Bestandteil jeder zukünftigen 6G -Funkarchitektur sein wird.
„Wir werden uns darauf konzentrieren, das gesamte System energieeffizienter und umweltfreundlicher zu gestalten“, sagt er. „Wir werden für alles – von der Antenne über die Basisstation bis hin zum Netzwerk – erneuerbare Energiequellen nutzen.“
Ein weiterer wichtiger Forschungsbereich von 6G , der derzeit diskutiert wird, betrifft die Zeitsynchronisation im Rahmen von „“ () – eine entscheidende Voraussetzung für die digitale Interaktion zwischen der physischen und der Cyberwelt. Kurz gesagt: Die Zeitsynchronisation ermöglicht es, Bewegungen, Standorte und Annäherungen zu erkennen. Wenn beispielsweise jemand, der eine AR-Brille trägt, einer Person oder einem Roboter aus der Ferne die Hand geben – und dies „spüren“ – möchte, müsste dieser Kontakt inszeniert werden. „Mit 5G Systemen ist dies noch nicht möglich“, stellt Tafazolli fest, „mit 6G hingegen schon.“
Eine enorme Angriffsfläche
Eine Folge all dieser 6G Möglichkeiten ist, dass bereits die Verwirklichung eines Bruchteils davon die Definition von Endgeräten grundlegend verändern könnte. Heutzutage definieren die meisten Unternehmen Endgeräte als vernetzte PCs, Laptops, Tablets, Smartphones und Drucker. Sollte 6G jedoch alle Oberflächen in vernetzte Geräte verwandeln, könnte theoretisch fast jedes physische Objekt zu einem Endpunkt werden.
Das ist eine enorme Angriffsfläche, und sie setzt die Forscher zweifellos unter Druck, sich innovativere Ansätze für die Sicherheit zu überlegen, sagt Jeff Kagan, Autor und Analyst im Telekommunikationssektor.
„Die Branche ist sich des Risikos voll und ganz bewusst und widmet ihm ihre ganze Aufmerksamkeit“, sagt er. „Jedes Jahr werden sie klüger. Doch es ist ein ständiger Kampf, denn die Kriminellen suchen ständig nach neuen Einbruchsmethoden, und es wird immer schwieriger, damit fertig zu werden. „Die Netzbetreiber und Gerätehersteller müssen sich unzählige Möglichkeiten ausdenken, um ihre Netzwerke zu schützen, doch ein Hacker benötigt nur einen einzigen Zugang, um einen Cyberangriff erfolgreich durchzuführen.“
Neue Treuhandmodelle
Eine Gegenmaßnahme, die die Forscher von „ 6G “ in Betracht ziehen, ist ein Vertrauensnetzwerk: Endpunkte dürften einem vernetzten System nur dann beitreten, wenn sie von anderen Endpunkten empfohlen werden oder wenn sie nachweislich in der Vergangenheit ein einwandfreies Verhalten an den Tag gelegt haben. Forscher untersuchen bereits, was einen guten Ruf ausmacht und welche Methoden dabei helfen könnten, dies zu ermitteln. Außerdem wird darüber diskutiert, wie die Historie eines Endgeräts erfasst, gespeichert und verarbeitet werden soll, so Douglas. Die Distributed-Ledger- -Technologie, die vor allem durch ihren Zusammenhang mit Blockchain und Bitcoin bekannt ist, gilt als einer der führenden Ansätze, um dies zu ermöglichen.
In addition to trust models, researchers are investigating quantum communication for securing 6G networks and endpoints. Bei der Quantenkommunikation geht es im Wesentlichen um die Quantenschlüsselverteilung (QKD), bei der Quantenzustände von Teilchen – in der Regel Lichtphotonen – zur Datenübertragung genutzt werden. Wie Martin Giles, Senior Industry Fellow am „ “ des Zentrums für digitale Transformation der UC Irvine (), erläutert, befinden sich diese Teilchen in einem Zustand der „Superposition“, was bedeutet, dass sie gleichzeitig mehrere Kombinationen aus 1 und 0 darstellen können.
„Das Besondere an (diesen Quantenbits, auch Qubits genannt) aus Sicht der Cybersicherheit ist, dass ihr äußerst instabiler Quantenzustand auf den Wert 1 oder 0 ‚kollabiert‘, sobald ein Hacker versucht, sie während der Übertragung zu beobachten“, schreibt Giles in dem Artikel „ “ der MIT Technology Review (). „Das bedeutet, dass ein Hacker die Qubits nicht manipulieren kann, ohne dabei verräterische Anzeichen seiner Aktivität zu hinterlassen.“
Die Quantenkommunikation steckt noch in den Kinderschuhen. Doch zumindest ein Land, nämlich China, versucht, bei der Entwicklung frühzeitig die Führung zu übernehmen. Tatsächlich startete China im Jahr 2016 den nach eigenen Angaben weltweit ersten Satelliten (mit dem Namen „Micius“ oder „Mozi“, benannt nach dem chinesischen Philosophen), um diese Technologie zu ermöglichen, die von vielen als nahezu unhackbar angesehen wird. Sollte sich die Quantenkommunikation durchsetzen, könnte dies nach Ansicht von Experten dazu führen, dass derzeitige kryptografische Verfahren überflüssig werden.
„Die größte Herausforderung besteht derzeit jedoch in der Quanteninformatik selbst, da die Rechenkosten sehr hoch sind“, sagt Douglas. „Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist dies für kommerzielle Systeme noch nicht wirklich praktikabel, und es gibt nach wie vor Probleme bei der Steuerung.“ „Es gibt jedoch zahlreiche Anhaltspunkte dafür, dass diese Probleme in den nächsten 10 Jahren gelöst werden.“
Automatisierung der Cybersicherheit
KI könnte zudem einen Mehrwert für die Absicherung von 6G -Netzwerken und Endgeräten bieten. Der Gedanke dahinter ist, dass angesichts von Milliarden neuer Endgeräte, die plötzlich ins Spiel kommen, die Absicherung all dieser Geräte ein Maß an Harmonisierung erfordern würde, das es bislang noch nicht gibt. Die Automatisierung von Sicherheitsprozessen mithilfe von KI würde es Unternehmen jedoch ermöglichen, Bedrohungen proaktiv zu erkennen und Sicherheitsprozesse einzuleiten, ohne dass Menschen jemals eingreifen müssten. Der seit jeher gehegte Traum von Netzwerken und Geräten, die sich selbst schützen und selbst heilen können, könnte Wirklichkeit werden.
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Tafazolli erklärt, dass zwar „kein System sicher genug ist“, 6G in dieser Hinsicht jedoch wahrscheinlich zuverlässig sei. Jede G, also jede Generation, so sagt er, sei von Generation zu Generation besser geworden. Selbst die Version 5G, die weiterhin aktualisiert und verbessert wird, ist weitaus sicherer als die Version 4G. Er fügt jedoch hinzu, dass es von entscheidender Bedeutung sein wird, Funktionen zum Schutz der Privatsphäre in „ 6G “ zu integrieren, da dieses System den Austausch großer Mengen vertraulicher digitaler und biologischer Daten ermöglichen könnte.
Alle diese 6G Sicherheitsoptionen werden weiterhin diskutiert werden, während Forscher, führende Vertreter der Branche und Regierungsbehörden ihre Überlegungen auf dem Weg zu einer späteren Standardisierung weiterentwickeln.
„Wir müssen uns alle noch auf eine gemeinsame Vision darüber einigen, was 6G leisten soll“, sagt Tafazolli. „Dann können wir umfassend beurteilen, welche Arten von Sicherheits- und Datenschutzmaßnahmen wir benötigen werden.“
