Das Projektziel des 6GEM-Forschung-Hubs ist die explorative Erforschung, Entwicklung und Validierung von Konzepten und Technologien rund um den Mobilfunk der nächsten Generation. 6GEM widmet sich insbesondere den Aspekten der Effizienz, der Sicherheit, der Resilienz und der Offenheit von zukünftigen mobilen Kommunikationssystemen vor dem Hintergrund der Stärkung der technologischen Souveränität. Innerhalb von 6GEM sind über 100 Forschende von wissenschaftlichen Einrichtungen größtenteils aus NRW beteiligt, die inzwischen mehr als 40 Demonstrationen in realitätsnahen Testfelder, mehr als 300 Veröffentlichungen, mehr als 100 Lab-Demos, mehr als 90 eingeladene Vorträge, mehr als 160 Abschlussarbeiten zu 6G vorweisen können. Damit wurde bereits einen wesentlichen Beitrag zur Erforschung von 6G und der Entwicklung des Nachwuchses in diesem Bereich geleistet. 6GEM hat dabei in mehreren wissenschaftlich und technologisch besonders relevanten Bereichen innovative bahnbrechende Erkenntnisse, die teilweise patentiert und auch ausgezeichnet wurden, hervorgebracht.
Das Projekt fördert darüber hinaus auch eine offene und kollaborative Forschungslandschaft, durch die Zusammenarbeit mit der 6G Plattform, den anderen Hubs ebenso wie mit den 6G-Industrieprojekten, insbesondere 6G-ANNA. Die erzielten Fortschritte haben bereits breite Anwendung gefunden und werden die technologische Entwicklung in den kommenden Jahren maßgeblich beeinflussen. Die hohe internationale Sichtbarkeit, z.B. über die enge Kooperation mit Japan, zeugen von der wissenschaftlichen Exzellenz des Projekts und dessen nachhaltigem Einfluss auf die Forschung und Industrie.
Der Mehrwert zukünftiger 6G-Systeme für gesellschaftlich und industriell hoch relevante Einsatzfälle ist das Hauptziel des Projekts 6GEM. Zu diesem Zweck werden sechs Testfelder eingebunden und mit 6G-Systemen ausgerüstet: Die hochautomatisierten Produktionsumgebungen des Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie in Aachen, das Deutsche Rettungsrobotik-Zentrum in Dortmund, die Hochgeschwindigkeits-Intralogistik des Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik in Dortmund, ein Smart Hospital der Uniklinik Essen, eine großräumige Hafenlogistik in Duisburg sowie Straßenverkehrsszenarien von der Innenstadt bis zur Autobahn in Aldenhoven. Die Ergebnisse der intensiven Forschung werden laufend der internationalen Standardisierung und Patentierung zugeführt.
... entwickelt eine offene, flexible und modulare Physical-Layer-Plattform zur Unterstützung der vielfältigen Anforderungen zukünftiger 6G-Anwendungen wie autonomes Fahren, Robotik und Augmented Reality. Verteilte Echtzeit-Kommunikationsfähigkeiten, die die Anforderungen an niedrige Latenzzeiten und hohe Zuverlässigkeit erfüllen, werden auf der Grundlage von adaptiven Wellenformen, nicht-orthogonaler Signalverarbeitung und massiven MIMO-Techniken sowie fortschrittlichen Hardware-/Software-Codesign-Methoden erreicht. Eine robuste 6G-Infrastruktur entsteht durch die Kombination von Cloud-basiertem und geräteinternem maschinellem Lernen mit Spitzentechnologien wie intelligenten reflektierenden Oberflächen und Multibandkommunikation. Unser offener Ansatz gewährleistet die Zugänglichkeit für Industrie, Start-ups und Hochschulen, dient als Grundlage für Beiträge zu entstehenden Standardisierungsbemühungen, verkürzt die Entwicklungszyklen und die Markteinführungszeit für bahnbrechende 6G-Technologien und fördert gleichzeitig die technologische Souveränität.
... erforscht innovative Sicherheitsansätze, die über herkömmliche kryptografische Algorithmen und Protokolle hinausgehen und sich den Herausforderungen der zunehmenden Digitalisierung und der Fortschritte im Quantencomputing stellen. Es wird ein ganzheitliches Sicherheitskonzept verfolgt, das Informationen der physikalischen Schicht, vertrauenswürdige Elektronik und hardwarebasierte Primitive integriert, um den Schutz gegen neuartige Angriffsvektoren wie drahtlose Erfassungsangriffe zu verbessern. 6GEM evaluiert und implementiert neue Sicherheitsmerkmale wie Physical Layer Security, Post-Quantum Cryptography (PQC) und kontextbasierte Schlüsselgenerierung, um langfristige Sicherheit für 6G-Anwendungen zu gewährleisten. Die Aktivitäten sind eng mit laufenden internationalen Standardisierungsinitiativen (z. B. NIST PQC) abgestimmt, um Kompatibilität zu gewährleisten und gleichzeitig die einzigartigen Anforderungen zukünftiger 6G-Systeme zu erfüllen.
... verfolgt das Ziel, zuverlässige drahtlose Konnektivität mit End-to-End-Servicegarantien für unternehmenskritische Anwendungen bereitzustellen. Aus diesem Grund entwirft 6GEM künftige 6G-Multi-X-Netzkomponenten, die mehrere Funktechnologien nahtlos integrieren, die im lizenzierten und unlizenzierten Spektrum, einschließlich neuartiger mmWave- und THz-Bänder, in verschiedenen Betriebsmodi arbeiten. Unsere bahnbrechenden Technologiekonzepte wie vorausschauende, proaktive Ressourcenzuweisung, intelligente reflektierende Oberflächen, auf maschinellem Lernen basierende Netzwerkplanung und digitale Zwillingsunterstützung werden in Testfeldern experimentell validiert.
... wird ultrahohe Datenraten ermöglichen, indem die enorme Bandbreite des THz-Spektrums erforscht wird. Ziel ist es, Datenraten von bis zu 1 Tbit/s für fortgeschrittene industrielle 6G-Anwendungen durch Innovationen in der Photonik und Elektronik zu ermöglichen, um die derzeitigen Hardwarebeschränkungen zu überwinden. Zu den Schlüsselentwicklungen von 6GEM gehören Design- und Produktionskonzepte für integrierte Mikrochip- und MIMO-Antennenmodule für kompakte mobile THz-Transceiver mit hoher Spektrumseffizienz und Energieeffizienz. Unsere Arbeit auf diesem Zukunftsfeld sichert die technologische Souveränität bei den 6G-THz-Komponenten, die dank kompatibilitätsorientierter Innovationsprozesse bereits vom IEEE-Standard 802.15.3d-2017 übernommen werden können.
... markiert einen Paradigmenwechsel weg von rein kommunikationszentrierten Funknetzen. Durch die Nutzung hoher Bandbreiten in den Hochfrequenzbändern (mmWave und THz) fungieren 6G-Geräte als Sensoren, die ein Umweltbewusstsein im 6G-Netz ermöglichen und dadurch vertikale Dienste wie die Überwachung der Maschinensicherheit, medizinische Ferndiagnosen und intelligente Städte ermöglichen. Zu den Hauptzielen dieser 6GEM-Aktivitäten gehört die Entwicklung von doppelt verwendbaren, frequenzagilen Funk-Frontends, die neue Wellenformen nutzen. Der ganzheitliche Ansatz berücksichtigt auch fortschrittliche Software zur Sensordatenfusion und neuartige Protokolle, um die geplanten integrierten 6G-Dienste wie zentimetergenaue Lokalisierung und hochzuverlässige Umweltsensorik zu demonstrieren.
... konzentriert sich auf die Validierung von 6GEM-Architekturen und -Technologien in realen Umgebungen, um durch die Zusammenarbeit mit Industriepartnern und Start-ups einen hohen Technology Readiness Level (TRL) zu erreichen. Die 6GEM-Testfelder werden ausgewählt, um Cross-Innovationen mit verwandten Forschungsbereichen und technischen Gemeinschaften zu fördern, einen hohen Einfluss auf Standardisierungsgremien wie O-RAN, 3GPP, IEEE oder die Verbreitung in anderen öffentlichen Foren zu gewährleisten sowie eine ganzheitliche Souveränität durch die Zusammenarbeit mit anderen 6G-Forschungszentren und Industrieprojekten zu gewährleisten. Zu den Standorten gehören der Duisburger Hafen, das Testzentrum für autonomes Fahren in Aldenhoven, der Produktionscampus Aachen, die Zentren für Logistik und Rettungsrobotik in Dortmund sowie die Universitätskliniken in Düsseldorf und Essen.