Von 1G bis 6G: 40 Jahre, die die Welt neu gestalteten

Vierzig Jahre Mobilfunk

1983 wurde Motorola's DynaTAC 8000X das erste kommerziell erhältliche Mobiltelefon und bot dreißig Minuten Sprechzeit auf einem Gerät, das etwa ein Pfund wog. Das Netz, mit dem es verbunden war, die erste Generation der Mobilfunkinfrastruktur bekannt als 1G, deckte nur einen kleinen Teil der Vereinigten Staaten ab und unterstützte nur Sprachanrufe. Vierzig Jahre später verbinden die Funknetze, die von jenen ersten Mobilfunkanlagen abstammen, fast acht Milliarden Geräte, ermöglichen Technologien, die ihre Schöpfer sich nicht vorstellen konnten, und bereiten sich auf eine sechste Generation vor, die die Natur von Netzwerken vollständig verändern könnte.

IEEE Spectrum's rückblickende Analyse von vier Jahrzehnten Mobilfunkentwicklung verfolgt nicht nur den technischen Fortschritt von 1G analoger Sprachübertragung zu 5G Millimeterwellen-Breitband, sondern auch wie jede Generation von Mobilfunkinfrastruktur wirtschaftliche Aktivität, kulturelles Verhalten und die gebaute Umwelt umgestaltet hat. Die Geschichte ist eine von kumulativen Fähigkeiten, bei der jede Generation die Grenzen ihrer Vorgängerin überwand und die Bedingungen für den nächsten Sprung schuf.

Das Muster, das sich über vier Jahrzehnte abzeichnet, ist eines von ungefähr jahrzehntelangen Generationszyklen, von denen jeder ungefähr zehnfache Verbesserungen im Datendurchsatz liefert und grundlegend neue Kategorien von Anwendungen ermöglicht. 2G digitalisierte Sprachübertragung und führte SMS ein. 3G ermöglichte mobilen Internetzugang und App-Ökosysteme. 4G machte mobiles Videostreaming praktisch und führte zur Plattformwirtschaft. 5G ermöglicht massive IoT-Einsätze und ultra-niedrige Latenzanwendungen. 6G verspricht etwas qualitativ anderes hinzuzufügen: ein Netzwerk, das die physische Welt aktiv erfasst und versteht.

Die 1G bis 3G Ära: Von Sprache zu Daten

Die erste Generation von Mobilfunknetzen war nach heutigen Maßstäben so primitiv wie einfach. Die analoge Sprachcodierung bedeutete, dass Anrufe mit einem Scanner abgefangen werden konnten, die Netzwerkkapazität war begrenzt, und Übergänge zwischen Funkzellen waren unzuverlässig. Aber 1G löste das grundlegende Problem, für das es entwickelt wurde – drahtlose Sprachkommunikation – und schuf die kommerziellen und regulatorischen Grundlagen, auf denen nachfolgende Generationen aufbauten.

Der Übergang zu 2G in den frühen 1990er Jahren führte digitale Sprachcodierung ein, verbesserte Sprachqualität, Sicherheit und spektrale Effizienz dramatisch. Noch wichtiger war, dass es den Short Message Service einführte, der zur ersten weit verbreiteten mobilen Datenanwendung wurde – ein System, das ursprünglich für Netzwerk-Engineering-Zwecke konzipiert war, das Verbraucher aber schneller für zwischenmenschliche Kommunikation übernahmen, als seine Designer erwartet hatten. SMS deutete auf ein Muster hin, das sich bei jeder Generation wiederholen würde: Die Anwendungen, die Akzeptanz vorantrieben, waren oft nicht diejenigen, die Netzwerkdesigner vorhergesagt hatten.

3G's Einführung in den frühen 2000er Jahren öffnete die mobile Internetära, obwohl anfängliche Einsätze in der Praxis oft enttäuschend langsam waren, trotz beeindruckender beworbener Geschwindigkeiten. Der kritische Beitrag von 3G war die Schaffung eines technischen und regulatorischen Präzedenzfalls für mobiles Breitband-Datenkommunikation, das die Ökosystem-Bedingungen schuf, unter denen die Smartphone-Revolution, die 4G antreiben würde, denkbar wurde. Das iPhone wurde 2007 auf 2G und frühen 3G Netzen eingeführt und demonstrierte, dass überzeugende Anwendungen Nachfrage nach besseren Netzen erzeugen konnten, noch bevor diese Netze vollständig ausgebaut waren.

Die 4G Revolution und die Plattformwirtschaft

4G LTE, das ab dem frühen 2010er Jahren im großen Maßstab eingesetzt wurde, war in Wegen transformativ, die 3G versprochen hatte aber nicht erreichte. Konsistente Breitband-Geschwindigkeiten machten mobiles Videostreaming praktisch möglich, ermöglichten Netflix, YouTube und die Kurzform-Videoplattformen, die folgten, dominante Medienkonsum-Kanäle zu werden. Mobile E-Commerce, Ridesharing, Essenslieferung und die gesamte Infrastruktur der Plattformwirtschaft hingen von 4G's Fähigkeit ab, schnelle, zuverlässige Daten an mobile Geräte bereitzustellen.

Die wirtschaftlichen Folgen waren enorm. Branchen, die auf physischer Verteilung basierten – Einzelhandel, Taxis, Hotelbuchung, Restaurantlieferung – sahen sich Disruption durch Plattformunternehmen ausgesetzt, die nur 4G-Konnektivität und Smartphone-Verbreitung brauchten, um zu funktionieren. Die Netzwerkeffekte, die diese Plattformen mächtig machten, wurden durch die Allgegenwart von 4G-Abdeckung ermöglicht, die die verbundene Bevölkerungsdichte schuf, die On-Demand-Services wirtschaftlich tragfähig im großen Maßstab machte.

Bis 5G-Einsatz um 2019 ernsthaft begann, war klar, dass Mobilfunkinfrastruktur auf eine Weise Wirtschaftsinfrastruktur geworden war, die frühere Generationen nicht vollständig vorhergesehen hatten. Die Frage für 5G und 6G war nicht nur, wie Leistung verbessert werden konnte, sondern wie Netzwerke gestaltet werden konnten, die die zunehmend vielfältigen und anspruchsvollen Anwendungen, die eine vollständig verbundene Welt verlangt, unterstützen könnten.

5G's Versprechen und 6G's Horizont

5G hat auf einige seiner Versprechen geliefert, während es bei anderen zu kurz gekommen ist. Das ultra-schnelle Millimeterwellen-5G, das die meiste Marketingaufmerksamkeit erhalten hatte, hat begrenzte Einsätze aufgrund seiner kurzen Reichweite und Gebäudedurchdringungs-Beschränkungen. Mid-Band 5G hat bedeutende Leistungsverbesserungen in städtischen Gebieten geliefert und ermöglicht die massiven IoT-Einsätze und privaten Netzwerk-Anwendungen, die 5G's stärkste kommerzielle Anwendungsfälle darstellen.

6G Forschung, die um 2020 an Universitäten und nationalen Laboren ernsthaft begann, deutet auf eine grundlegend andere Vision dessen hin, was ein Funknetz ist. Statt einfach Daten zwischen Geräten zu übertragen, sind 6G-Netze darauf ausgelegt, ihre Umgebung aktiv zu erfassen – indem sie Radiosignale zur hochauflösenden Umweltkartierung verwenden und Netze ermöglichen, die die physische Geometrie der Räume, die sie bedienen, kennen und lokal berechnen können sowie Geräte zu verbinden.

Diese Erfassungsfähigkeit, kombiniert mit AI-Integration in jeder Schicht des Netzwerk-Stacks, würde schaffen, was Forscher ein intelligentes Netzwerk-Gewebe nennen – Infrastruktur, die nicht nur Daten trägt, sondern aktiv in der verteilten Computerumgebung, die sie verbindet, teilnimmt. Die Auswirkungen auf Anwendungen wie autonome Fahrzeuge, industrielle Robotik, Fernchirurgie und immersive erweiterte Realität könnten so tiefgreifend sein wie 4G's Auswirkung auf die Plattformwirtschaft, obwohl kommerzielle 6G-Einsätze nach gegenwärtigen Prognosen noch ein Jahrzehnt entfernt bleiben.

Was vier Jahrzehnte uns lehren

Wenn man über vier Generationen von Mobilfunkinfrastruktur zurückblickt, ist die konsistenteste Lektion, dass die transformativen Anwendungen jeder Generation unmöglich aus der Perspektive der vorherigen zu vorhersagen waren. Die Designer von 1G-Netzwerken hätten SMS nicht vorausgesehen. Die Architekten von 3G hätten Uber nicht vorgesehen. Die Ingenieure, die 4G spezifizierten, hätten TikTok nicht vorgesagt. Die Demut, die diese Geschichte inspirieren sollte, ist wichtig für die Bewertung von Ansprüchen darüber, was 6G ermöglichen wird – und für wie wir die regulatorischen und Investitionsrahmen bauen, die bestimmen werden, wie schnell und gerecht die Anwendungen der nächsten Generation die Menschen und Industrien erreichen können, die von ihnen profitieren werden.

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