Auf dem Weg zu 6G

Die Mobilfunkwelt hat sich in den letzten 20 Jahren radikal verändert. Seit Smartphones die Welt eroberten, gehört die mobile Datenkommunikation fest zum Angebot. Beim Start von 4G/LTE (Long Term Evolution) ab 2012 wurde die schnelle Datenübertragung von Anfang ins Mobilfunksystem implementiert und laufend verbessert. Heute nutzen weltweit rund 7.6 Mia. Menschen oder 93 % der Weltbevölkerung in 170 Ländern 4G. Vor rund sechs Jahren führten fast alle westlichen Länder 5G ein. Parallel dazu starteten bereits erste Forschungen rund um funktionale Erweiterungen unter dem Arbeitstitel 5.5G oder 5GA als Zwischenschritt zur nächsten Mobilfunk-Generation 6G. In Asien werden seit 2025 bereits Vorversionen von 5.5G implementiert, während Europa erst am Anfang steht. Die neue Generation bietet gegenüber 5G höhere Datenraten und höhere Datendichten bei weiter gesteigerter Effizienz.

5G als führende Technologie

2019 kam 5G, welches die Schweiz als eines der weltweit ersten fünf Länder einführte und damit praktisch alle möglichen Szenarien abdeckt. Leider schränkt die hiesige Gesetzgebung den vollen Funktionsumfang von 5G ein, das von Anfang an bekämpft wurde. Dabei gibt es netzseitig keine energie- und strahleneffizientere Mobilfunkgeneration als 5G, das weltweit 2,5 bis 3 Mia. Nutzer verzeichnet, wovon sich allein in China rund 1 Mia. befinden. Indien steuert rund 400 Mio., die USA 350 Mio. und Europa etwa 200 Mio. 5G-Nutzer bei (Stand Anfang 2026). Bereits Ende 2022 wurde die erste Milliarde geknackt, womit sich 5G schneller verbreitet als jede der bisherigen Generationen. Der Ericsson Mobility Report erwartet bis zum 2027 einen Anstieg auf rund 44 Mia. 5G-Abos weltweit. Dann sollen rund 60 % des weltweiten Mobilfunkverkehrs über 5G-Netze laufen. Nun steht 5.5G (im englischen Sprachraum «5GA» als Kürzel für «5G Advanced») vor der Türe.

3rd Generation Partnership Programm

3GPP (www.3gpp.org) kümmert sich bereits seit 3G/UMTS um die Mobilstandards, egal ob 4G, 5G oder künftig 6G. Als führendes Standardisierungsgremium für Mobilkommunikation leistet es wegweisende Arbeit – für die Öffentlichkeit weitgehend unbemerkt. Die Standards werden in einem evolutionären und iterativen Entwicklungsprozess schrittweise erarbeitet und als Releases veröffentlicht.

3GPP vereint sechs nationale Standardisierungsgremien aus Europa und den USA (je 1) sowie aus Japan (2), Korea (1) und China (1). Für das immer noch sehr erfolgreiche 4G wurden die Grundlagen im März 2010 gelegt (Rel. 9), während der letzte Feinschliff 2017 mit Rel. 14 für LTE-A Pro erfolgte. Damit wurden wichtige technische Grundlagen für ein verbessertes 5G gelegt, das stetig steigende Qualitätsanforderungen zur mobilen Übertragung von Bewegtbildern ermöglichen.

IoT und MTC

Spezielle Anforderungen stellt auch das Internet of Things (IoT), wo die massenhafte Verbreitung und weltweite Verteilung von IoT-Endgeräten mit schmalbandiger Kommunikation beim Systemdesign zu berücksichtigen sind. So werden z.B. regelmässig einzelne Parameter von Maschinen, mobilen Gegenständen oder Transportgütern wie Containern zwecks Ortung und Zustandsüberwachung via IoT abgefragt. 5G definiert dazu verschiedene Kommunikationstypen zwischen einer IoT-Zentrale und verschiedenen Endgeräten (Machine Type Communications, MTC).

Einer besseren Funkversorgung dienen «Multiple Input Multiple Output (MIMO)» oder «Beamforming” (siehe Grafik). Zudem lassen sich via «Carrier Aggregation (CA)» zwei Funkstreams verschiedener Trägerfrequenzen zwecks höherer Geschwindigkeit zu einem Stream bündeln. Viele europäische 5G-Netze stehen innerhalb von Produktions- und Messehallen, wo sich die «Indoor Positioning» als nützlich erweist, etwa zur Ortung von Produktionsmitteln. «Network Slicing» reserviert feste Kapazitäten für besondere Dienste, etwa Rettungs- oder Transportdienste.

5.5G als neue Evolutionsstufe

5.5G nutzt sämtliche 5G-Features und fügt weitere hinzu. Neue Chipsätze und immer höhere Geschwindigkeiten versprechen hier einen weiteren Technologie-Boost. Die Arbeiten an 5.5G starteten parallel zur Einführung von 5G. Die wichtigste Funktionen von 5.5G wurden in den 3GPP-Releases 18 (2024) und 19 (2025) festgelegt. Die Detailarbeiten gehen weiter, deren Finale mit Rel. 20 im Lauf von 2026 erwartet wird.

Schon bei der Entwicklung von 5G stand die Steigerung der spektralen Effizienz im Zentrum. Sie gibt in Bit/Hz an, wieviel Kapazität man aus einem Funkspektrum herausholen kann. Hinzu kamen eine ultratiefe Latenz (ca. 3-10 ms) und hohe Bandbreiten (ca. 1-3 Gbit/s). Der schnelle Zugang zu Netzinformationen ermöglicht eine computergestützte Suche nach komplexen Inhalten in lokalen Clouds oder die Bestimmung des Aufenthaltsortes. 5G eignet sich damit als Basis für neue Anwendungen wie die Verkehrslenkung, das Internet der Dinge (IoT), Cloud Computing und «Industrial 5G» (5G Campusnetze).

Tieferer Energieverbrauch

Bis heute verbraucht jedes Endgerät, das auf mehreren Frequenzen gleichzeitig Signale empfängt und sendet, viel Energie, was den Akku schnell leert. Besitzer von 5G-Smartphones bevorzugen deshalb oft 4G. Bei 5.5G soll der Energieverbrauch im Vergleich zu 5G bereits um den Faktor 5 sinken, bei 6G mindestens um den Faktor 10, je nach Chipentwicklung bis 2030 sogar um den Faktor 100. Unklar ist, ob sich diese Angaben auf Sendeanlagen oder Endgeräte beziehen.

Gerade für IoT-Anwendungen ist dies ein wichtiger Faktor. Bei 6G sollen Batterielaufzeiten von mindestens zehn Jahren möglich sein, was weitgehend autonome IoT-Elemente ermöglichen würde. Forscher wollen dazu Funkwellen aus der Umgebung zur Energiegewinnung im Endgerät nutzen und dessen Akkulaufzeit verlängern. Klares Ziel ist also eine deutliche Verlängerung der Akkulaufzeiten, was aus heutiger Sicht fast utopisch klingt. Zur Erreichung dieses Ziels sind vor allem die Chip- Softwarehersteller gefordert.

Ziele von 5.5G/5GA

Man könnte 5.5G als Wegbereiter für 6G auf der Suche dem technologisch Machbaren bezeichnen. Im Fokus stehen:

1.  Höhere Geschwindigkeiten: 5.5G soll Download-Geschwindigkeiten bis 10 Gbit/s bieten;
2.  Massive MIMO: Dieses Feature ist eines der wichtigsten und nutzt mehrere paarweise Antennen, um mehrere Datenströme gleichzeitig zu verarbeiten. Zusätzlich leiten variable Richtstrahlen («Beamforming») die  Datenströme genau dorthin zu, wo sie gerade benötigt werden, ohne das erlaubte Strahlenbudget pro Standort zu überschreiten;
3.  Energieeffizienz: Nicht nur in den Endgeräten, sondern auch in den Sendeanlagen soll der Stromverbrauch sinken, indem die Sender ihre Ausgangsleistung noch intelligenter anpassen und Ruhemodi ausbauen;
4. Hochpräzise Ortung: Dank des Multi-Antennen-Ansatzes kann 5.5G anhand des Signalzeitpunkts Geräte in Echtzeit zentimetergenau lokalisieren. Dies öffnet den Weg für den Einsatz von 5.5G in der Logistik und im Asset  Management.

Die Herausforderung besteht in den weltweit teils verschiedenen technischen Ansätzen und Möglichkeiten. Während Europa (abgesehen von Skandinavien) bei neuen Mobilfunktechnologien eher zurückhaltend agiert, sind vor allem asiatische Länder wesentlich technologiefreundlicher und innovativer. Dort lassen sich neue Technologien schneller entwickeln, testen und einführen.

Radio Access Network (RAN)

Davon profitiert nun auch 5.5G, das klare Verbesserungen sowohl im RAN als auch im Kernnetz bringt. Im RAN sollen rund zehnfach höhere Spitzendatenraten und fünffach höhere Übertragungsgeschwindigkeiten möglich werden. 6G soll die mobilen Daten noch schneller übertragen können. Als Spitzendatenraten werden bis zu 1 Tbit/s genannt (1 Terabit = 1’000 Gigabit = 1'000'000'000’000 Bit). Der Benutzer sollte im Regelfall immer noch rund 100 Gbit/s nutzen können, 100-mal mehr als heute bei 5G. Zudem sollen die Daten nicht nur schnell übertragen, sondern möglichst verzögerungsfrei ankommen. Ein Mass dafür ist die Übertragungsverzögerung (Latenz), die bereits bei 5G nur rund 3 ms beträgt, bei 5.5G auf 1 ms und bei 6G sogar auf 100 µs sinken soll.

Solche Eckdaten lassen sich nur mit aufwändigsten Netzarchitekturen und hoch leistungsfähigen sowie hoch integrierten Chipsätzen erreichen. Die Wellenlängen werden so kurz sein, dass man mit dem Signal nicht ohne weiteres in Gebäude oder entlegene Ecken gelangt. Somit müsste man möglichst viele Sender mit hoher Leistung aufstellen. Beides macht weder ökonomisch noch ökologisch Sinn und wird sich für die Netzbetreiber kaum rechnen. Man darf neugierig sein, wie die Anbieter dieses Dilemma lösen werden. 5.5G hingegen wird auf denselben Frequenzen operieren wie das heutige 5G und somit eine gute Praxistauglichkeit aufweisen.

Netzwerkevolution

Künftige Kernnetze und RANs folgen dem Prinzip kognitiver Netze und werden eine neue Architektur haben. Auch hier gibt 5.5G einen ersten Vorgeschmack. Die geplanten Höchstgeschwindigkeiten und ultratiefe Latenzen bedingen schnellere Steuerungsmechanismen, die nicht erst dann reagieren, wenn eine Service-Anforderung eintrifft, sondern pro-aktiv agieren, also im Voraus wissen, was eine Instanz (Mensch, Maschine etc.) gerade benötigt. Inspiriert durch die Vorzüge softwarebasierter Netze (SDN) wird der Signalfluss und die Bereitstellung von Diensten völlig flexibilisiert. Je nach jeweils nötiger Bandbereite, Latenz und Quality of Service (QoS) entscheidet die Steuerungsintelligenz jeweils immer wieder von Neuem, welchen Weg das Signal nimmt und welche Ressourcen dazu nötig sind.

KI wird bei kognitiven Netzwerken eine zentrale Rolle spielen und den Netzbetreiber von direkten Netzmanagement-Aufgaben entlasten, etwa bei der Entscheidung über Lösungsstrategien zur Zielerreichung und Durchführung operativer Massnahmen. Die Aufgaben menschlicher Arbeitskräfte bewegen sich dann eher in Richtung Prozessführung, etwa von Lern- und Entscheidungsprozessen des Netzwerks. Es erhält dadurch einen höheren Grad an Autonomie und Selbstverwaltung. Dem Grundgedanken von SDNs zu grösstmöglicher Unabhängigkeit von HW und SW folgend soll KI bestehende Dienstleistungen zielgerichtet optimieren (höhere QoS) und zu einem späteren Zeitpunkt auch das Potential neuer Geschäftsfelder entdecken können.

Asien als Innovationsmotor für 5.5G

Bereits 2025 führten einige Netzbetreiber Vorversionen von 5.5G in China und ausgewählten anderen Ländern (Vorder-)Asiens ein – notabene bevor alle 3GPP 5.5G-Standards verabschiedet wurden, was nicht überall auf Freude stiess. Im Fokus stand dabei der s.g. Fixed Wireless Access (FWA), der u.a. auch in Europa bereits mit 5G realisiert wurde – keine wirkliche Innovation also. Nun aber scheint KI das Thema 5.5G tatsächlich zu beflügeln.

Anfang März gab Singapurs Netzbetreiber Singtel eine strategische Zusammenarbeit mit Ericsson bekannt, um die Entwicklung von 5GA zu einer programmierbaren, KI-gestützten digitalen Plattform zu beschleunigen. Dies soll die Transformation von Unternehmen vorantreiben, die digitale Wirtschaft Singapurs stärken und die Netzwerkinfrastruktur des Landes aufwerten soll, so Ericsson und Singtel in der gemeinsamen Erklärung. Singtel betreibt bereits ein nationales 5G-Netz, neu auch im 700 MHz-Band. Wann und wie 5.5G in Singapur tatsächlich startet, bleibt offen. Konkreter klingt es seit Juni 2025 beim Netzbetreiber Elisa, der seine 5G-Netze in Finnland und Estland in den nächsten vier Jahren mit 5.5G aufwerten will. Mithilfe des langjährigen Partners Nokia will man die Kapazität, Abdeckung und Geschwindigkeit des Elisa-Netzes verbessern und Neukunden mit höheren Geschwindigkeiten und geringere Latenzzeiten überzeugen. Ob 5.5G in der Schweiz eingeführt wird, war bei Redaktionsschluss offen. Vermutlich werden einzelne Features via SW-Updates im RAN aufgespielt, ohne alle 5.5G-Features zu bieten. Bei 5G liegt die Schweiz mit einer 5G-Abdeckung von 99 % dank Milliardeninvestitionen weltweit an der Spitze. Der letzte Innovationsschritt war der Wechsel auf 5G SA (Standalone), wo ein eigenes 5G-Kernnetz die Daten- und Sprachverbindungen steuert statt wie bisher via 4G/LTE. Beide Netze operieren nun unabhängiger und mit höherer Effizienz, was höhere Geschwindigkeiten und tiefere Latenzzeiten verspricht.

Ausblick

Derweil laufen die Arbeiten an 6G in 3GPP auf Hochtouren. Es sind jedoch noch viele Fragen offen, ob beim Thema Energieeffizienz (bzw. dem als Stromfresser bekannten KI) als auch bei den Frequenzen, die in den Industrieländern bereits heute sehr knapp sind. Daher wird 6G frühestens ab 2030 schrittweise eingeführt werden, mit hoher Wahrscheinlichkeit wiederum in Asien. 5.5G ist auf diesem Weg ein Zwischenschritt. Doch bis dahin ist noch viel Arbeit zu leisten, denn bei jedem Generationenwechsel sind viele neue Komponenten involviert, die profundes Know-how, ein intelligentes Systemdesign und gründliches Testen bedingen. Doch es gibt keine Alternativen zu neuen Techniken und erweiterten Netzen, weil der Datenverkehr immer noch exponentiell wächst – wohl die einzige Konstante.