Von Anrufen zu Kognition

Im April 1973 führte der Motorola-Ingenieur Martin Cooper den ersten öffentlichen Mobilfunkanruf durch. Die Technologie, die er vorstellte, war damals nur ein Kommunikationswerkzeug. Fünfzig Jahre drahtlose Entwicklung später hat sich das Netzwerk, das Anrufe, Nachrichten und Daten überträgt, in etwas Komplexeres verwandelt: eine verteilte Erfassungsplattform, die Bewegungen erkennen, Umgebungen kartieren, Gesundheit überwachen und physische Vermögenswerte weltweit verfolgen kann.

IEEE Spectrums Rückblick auf vier Jahrzehnte drahtloser Standardisierung verfolgt diese Umwandlung von den analogen Netzen der ersten Generation in den 1980er Jahren über die aktuelle Einführung von 5G-Infrastruktur bis zu den entstehenden Spezifikationen für 6G. Er zeigt, wie jede nachfolgende Generation nicht nur mehr Bandbreite hinzufügte, sondern grundlegend neu definierte, was ein drahtloses Netzwerk ist und was es tun kann.

Der generationelle Bogen

Analoge Netze der ersten Generation (1G) waren rein sprachbasiert, ohne digitale Verschlüsselung und ohne Datenfähigkeit. Digitale Netze der zweiten Generation (2G) ermöglichten SMS-Nachrichten und rudimentäre Datendienste. Netze der dritten Generation (3G), die ab 2001 ausgerollt wurden, ermöglichten mobilen Internetzugang mit Geschwindigkeiten, die Browsing und frühe Smartphone-Anwendungen praktikabel machten. Die vierte Generation (4G) LTE war der entscheidende Durchbruch für die moderne Smartphone-Wirtschaft — Video-Streaming, Ride-Sharing-Apps, Lieferdienste und mobile Zahlungen hängen alle von den Bandbreiten- und Latenzmerkmalen ab, die 4G bietet.

Netze der fünften Generation (5G), seit 2019 weltweit ausgerollt, stellen einen komplexeren technologischen Sprung dar. Über reine Bandbreitenverbesserungen hinaus führt 5G ultraschlanke, latenzarme Kommunikation für industrielle und sicherheitskritische Anwendungen ein, massive Maschinen-zu-Maschinen-Kommunikation für IoT-Deployments, die Millionen von Geräten pro Quadratkilometer verbinden, und Network-Slicing, das einer einzigen physischen Infrastruktur ermöglicht, mehrere virtuelle Netzwerke mit unterschiedlichen Leistungsprofilen gleichzeitig zu unterstützen.

Die Erfassungsrevolution

Was sich weniger sichtbar, aber mit zunehmenden Folgen entwickelt hat, ist die Nutzung drahtloser Netzwerke nicht nur zur Informationsübertragung, sondern zu ihrer Generierung. Das als Integrated Sensing and Communication (ISAC) bekannte Verfahren nutzt zu Kommunikationszwecken ausgestrahlte Radiowellen, um gleichzeitig die physische Umgebung zu erfassen — Präsenz, Position, Geschwindigkeit und Eigenschaften von Objekten im Ausbreitungsweg zu erkennen, ähnlich wie Radar, aber mit denselben Signalen, die bereits für Konnektivität ausgestrahlt werden.

5G-Netzwerke verfügen über die Signaleigenschaften — breite Bandbreite, Millimeterwellen-Frequenzen, dichte Antennenfelder — die ISAC im großen Maßstab technisch machbar machen. Forschungsdemonstationen haben gezeigt, dass 5G-Basisstationen menschliche Präsenz und Bewegung erkennen, die Anzahl der Personen in einem Raum schätzen, Fahrzeuge auf benachbarten Straßen verfolgen und sogar Atemmuster und Gesten aus den Funkrefexionen überwachen können, die die Umgebung in ansonsten alltäglichen Mobilfunksignalen erzeugt.

Die erforschten Anwendungen reichen vom Harmlosen — intelligente Gebäudeenergieverwaltung, die Belegung ohne Kameras erkennt, Unterstützung im höheren Alter, die Stürze ohne datenschutzschädliches Video erfasst — bis zum potenziell Besorgniserregenden: passive Verfolgung von Personen in öffentlichen Räumen ohne deren Wissen oder Zustimmung. Die gleiche Fähigkeit, die ein Netzwerk nützlicher macht, kann ohne angemessene Governance eine Überwachungsinfrastruktur werden, die niemand explizit gewählt hat.

Der Weg zu 6G

Drahtlose Normen der sechsten Generation, die derzeit von Forschungsorganisationen und Normierungsgremien weltweit definiert werden und für Anfang der 2030er Jahre mit kommerziellem Einsatz rechnen, werden von Grund auf mit Erfassungsintegration als erstklassige Fähigkeit konzipiert. Die 6G-Spezifikationen, die in Europa, den USA, Japan, Südkorea und China entwickelt werden, enthalten alle explizite ISAC-Anforderungen, was bedeutet, dass zukünftige Netzwerke so ausgelegt werden, die physische Welt zu erfassen als Kernfunktion neben Konnektivität.

Diese Konvergenz von Kommunikations- und Erfassungsinfrastruktur erfordert neue regulatorische Rahmenbedingungen. Das Rundfunkgesetz von 1934 und seine Nachfolger wurden für eine Welt konzipiert, in der die Spektrumvergabe von der Ermöglichung von Kommunikation handelte. In einer Welt, in der dasselbe Spektrum gleichzeitig Kommunikation ermöglicht und Sensordaten über die physische Umgebung generiert, sind die Fragen — wer diese Daten besitzt, wer Zugriff hat und zu welchen Zwecken sie verwendet werden können — noch nicht durch bestehendes Telekommunikationsrecht beantwortet.

Die nächsten vier Jahrzehnte der Funktechindustrie werden so sehr durch diese Governance-Fragen geprägt wie durch die zugrundeliegende Technologie. Das Netzwerk, das aus Coopers Anruf von 1973 hervorging, war immer potenziell mehr als nur ein Kommunikationswerkzeug — dieses Potenzial wird jetzt im operativen Betrieb mit einer Geschwindigkeit und einem Umfang Realität, mit dem die Regulierung nicht Schritt gehalten hat.

Dieser Artikel basiert auf Berichterstattung von IEEE Spectrum. Lesen Sie den Originalartikel.