Was kommt nach 5G?: Technologien für mehr Netzkapazität

Leise surrend sausen autonom werkelnde Roboter hin und her. Sie koordinieren ihre Arbeitsprozesse digital. Die Produktion läuft reibungslos. „Das ist der Traum vieler Unternehmen. Wir wollen ihn Wirklichkeit werden lassen“, erklärt Andreas Benzin, Geschäftsführer des TU-Start-ups „Massive Beams GmbH“. Das öffentliche 5G-Mobilfunknetz, das derzeit für die Datenübertragung im Internet genutzt wird, ist dafür zu energieaufwendig, zu teuer und vor allem nicht stabil genug.

„Wenn in der Nähe plötzlich Hunderte Nutzer:innen gleichzeitig an der Mobilfunkantenne, der Basisstation, angemeldet werden, könnten die Roboter in der Fabrikhalle kurzfristig abgemeldet werden, die Produktion steht still. Das kann sehr gefährlich werden“, sagt Dennis Osterland, Elektrotechnikingenieur und zweiter Geschäftsführer des Start-ups, zu dem auch die beiden TU-Professoren Giuseppe Caire und Wilhelm Keusgen gehören.

Am TU-Fachgebiet Theoretische Grundlagen der Kommunikationstechnik forschen Caire und sein Team an „Massive MIMO“, einer Technologie, die die Netzkapazität erhöht, ohne weitere Antennenstandorte erschließen zu müssen. In jedem Mobilfunkmast, einer Basisstation, befinden sich viele kleine Antennen, Sender und Empfänger, die per elektromagnetischer Strahlung Daten mit Smartphones oder anderen Geräten austauschen und weiter verteilen.

Diese Strahlung wurde früher ineffektiv in alle Richtungen gestreut. Die Massive MIMO-Technologie, die die Mobilfunkbetreiber mittlerweile in den Masten verbaut haben, bündelt die Energie und schickt sie wie einen Laserstrahl zum einzelnen Empfänger. Doch die Investitionskosten sind sehr hoch, ebenso der Energieaufwand.

„Wir wollen die Zahl der Sender und Empfänger in den Basisstationen nun auf ein Minimum reduzieren, also nur acht oder 16 statt bisher 64 einbauen. Dabei müssen wir mit unserer Antennentechnologie die Zahl der angekoppelten Nutzer:innen nur minimal reduzieren, senken aber die Baukosten für die Antennen und auch den Energieverbrauch signifikant“, fasst Andreas Benzin die Idee der neuen Firma zusammen. Er hat bei Giuseppe Caire zur Infrastruktur von 5G promoviert.

Besonders geeignet für Standorte mit hoher Nutzerdichte

Caire war 2014 mit einer Alexander von Humboldt-Professur aus den USA an die TU Berlin gekommen und erhielt 2020 den renommierten Leibniz-Preis für die Entwicklung von Standards für die wachsenden Datenströme in der mobilen Kommunikation. Caire wollte die Technologie, die er erforscht, auch gern in die Praxis umsetzen.

„Da kam die Coronakrise, die die digitale Entwicklung in Deutschland beschleunigte und eine hochwertige und sichere Netzinfrastruktur nötig machte“, so Dennis Osterland, der 2025 seine Promotion zur Antennentechnik abschließen will. „Wir konnten von einem Konjunkturpaket der Bundesregierung zur Bekämpfung der Coronafolgen profitieren und unsere Firma gründen.“

Die „Massive Beams“-Technologie eignet sich vor allem für Standorte mit hoher Nutzerdichte. An Bahnhöfen, in Bürogebäuden oder an Produktionsstandorten mit vielen mobilen Robotern und Geräten könnte man abgeschlossene und gesicherte Campus-Netze einrichten.

„Besonders die Industrie ist sehr interessiert, wenn wir unsere Technologie weltweit auf den wichtigen Mobilfunkmessen vorstellen“, so Benzin. Doch die Firma schaut noch weiter in die Zukunft: Wenn der für 2030 angekündigte 6G-Standard an den Start geht, soll ihre technische Lösung als Schlüsseltechnologie bereitstehen.