6G-Forschungs-Hubs; Plattform für zukünftige Kommunikationstechnologien und 6G

Gegenstand der Fördermaßnahme im Rahmen der 6G-Initiative des BMBF ist die Erforschung von zukünftigen Kommunikationstechnologien, um die Forschung und Entwicklung zu 6G in Deutschland gezielt zu unterstützen und auszubauen. Im Rahmen der Bekanntmachung sollen bis zu drei „6G-Forschungs-Hubs“ und eine begleitende „Plattform für zukünftige Kommunikationstechnologien und 6G“ gefördert werden.

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FÖRDERZIEL UND ZUWENDUNGSZWECK

Angesichts der Corona-Krise, die in unterschiedlicher Ausprägung alle Staaten rund um den Globus erfasst hat, ist die Wirtschaftsleistung weltweit stark zurückgegangen. Damit Deutschland gestärkt aus der Krise hervorgeht und langfristig erfolgreich ist, unterstützt die Bundesregierung im Rahmen der Ziffer 45 des Konjunkturpakets „Corona-Folgen bekämpfen, Wohlstand sichern, Zukunftsfähigkeit stärken“ die Erforschung und Entwicklung von zukünftigen Kommunikationstechnologien.

Die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands und Europas wird entscheidend davon abhängen, wie die weitere digitale Transformation gestaltet wird. Die aktuelle Corona-Pandemie hat die digitale Transformation beschleunigt und die Notwendigkeit einer performanten Netzwerkinfrastruktur unterstrichen. Die hohe Relevanz, Schlüsseltechnologien im Bereich Mobilfunk als Standort selbst mitgestalten zu können, ist umso deutlicher geworden. Konkret müssen die in Europa verwendeten Netzwerktechnologien Handlungsgrundsätzen der europäischen Politik für einen offenen Digitalraum genügen, damit die sogenannten „Values by Design“ in die Systeme eingehen. Im Zentrum dieser zu berücksichtigen Werte stehen die Würde des Menschen und dessen Selbstbestimmung, Privatheit und Sicherheit in einer gefestigten Demokratie sowie Gerechtigkeit, Solidarität und Nachhaltigkeit. Diese sind an das Kernprinzip von Artikel 25 der DSGVO angeknüpft, der „Data Protection by Design“ als Verordnung festlegt.

Kommunikationssysteme sind das zentrale Nervensystem einer digitalen Wirtschaft und Gesellschaft. Um die digitale Zukunft gestalten zu können, ist es für den Standort Deutschland wichtig, technologisch souverän zu sein. Ein wichtiger Beitrag für die digitale und technologische Souveränität ist es, wesentliche und insbesondere kritische Systeme bzw. Systemkomponenten deutscher und europäischer Lieferanten in zukünftigen Kommunikationsnetzwerken einsetzen zu können.

Bereits in den vergangenen Jahren hat Deutschland die Forschung zu innovativen Kommunikationstechnologien und 5G vorangetrieben. Zur nachhaltigen Sicherung technologischer und digitaler Souveränität bedarf es aber noch weiterer Innovationsanstrengungen in Deutschland und Europa.

Die Maßnahme soll dazu dienen, Forschungsnetzwerke im Bereich 6G und eine Plattform zur Bündelung der Aktivtäten der Netzwerke aufzubauen, um einen wichtigen Schritt zu einer umfassenden Forschung zu Technologien für die nächste Generation mobiler Kommunikation (6G) sowie der dafür notwendigen fasergebundenen Kommunikation (Backbone) vorzubereiten und in diesem Forschungsfeld an der Spitze der bereits anlaufenden internationalen Forschung zu agieren. Deutschland und Europa müssen 6G maßgeblich mitgestalten, frühzeitig technologische Grundlagen entwickeln und patentrechtlich schützen und somit das Fundament dafür legen, bei dieser Schlüsseltechnologie mit innovativen und international wettbewerbsfähigen Produkten wichtiger Akteur am globalen Markt zu werden. Neben der Erforschung der technologischen Grundlagen für 6G stellt der nachhaltige Aufbau von Know-how in der Wirtschaft durch Kooperationen mit den Forschungsnetzwerken und die Ausbildung von Fachexpertinnen und -experten in den Forschungseinrichtungen für den Telekommunikationssektor einen wesentlichen Zweck der Maßnahme dar.

Für die Forschung, die Entwicklung und vor allem den Transfer von 6G im Sinne von technologischer Souveränität ist ein holistischer Systemansatz maßgeblich für den Erfolg. Das 6G-Ökosystem umfasst deshalb alle Technologieebenen, d.h. die Material -, Komponenten-/ Mikroelektronik-, Modul- und Netzebenen (einschließlich IT-Sicherheit, Software und künstliche Intelligenz). Das Gesamtsystem muss entwickelt, mit allen Komponenten aufgebaut und in Laborumgebungen validiert werden.

Mit der Maßnahme soll das Ziel erreicht werden, dass wissenschaftliche und wirtschaftliche Akteure aus Deutschland bei der Ausgestaltung der technologischen Grundlagen von 6G eine starke Rolle einnehmen. Diesbezügliche Indikatoren sind u.a.: Anzahl von 6G-relevanten Patenten, Anzahl unter deutscher Mitwirkung entstandener Beiträge zu Standardisierungsgremien für 6G, Anzahl der Kooperationen mit 6G-Programmen anderer Staaten, Anzahl der Firmengründungen im Umfeld der 6G-Forschungs-Hubs, Anzahl der Inanspruchnahmen von Testfeldern der 6G-Forschungs-Hubs durch Unternehmen und die Berücksichtigung von deutschen Interessen bei der Frequenzregulierung.

Mit der Maßnahme soll somit ein wichtiger Beitrag dazu geleistet werden, dass Deutschland in der Weltspitze als Technologieanbieter wieder eine führende Rolle einnimmt.

GEGENSTAND DER FÖRDERUNG

Gegenstand der Fördermaßnahme im Rahmen der 6G-Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ist die Erforschung von zukünftigen Kommunikationstechnologien, um die Forschung und Entwicklung zu 6G in Deutschland gezielt zu unterstützen und auszubauen. Im Rahmen der vorliegenden Bekanntmachung sollen bis zu drei „6G-Forschungs-Hubs“ und eine begleitende „Plattform für zukünftige Kommunikationstechnologien und 6G“ gefördert werden.

„6G-Forschungs-Hubs“

Insgesamt ist geplant, bis zu drei 6G-Forschungs-Hubs zu fördern. Forschungs-Hubs können entweder aus herausragenden Hochschulen oder außeruniversitären Forschungseinrichtungen im nicht wirtschaftlichen Bereich bestehen. Bevorzugt sollen sich überregional Verbünde von nachweislich exzellenten Hochschulen und bzw. oder außeruniversitären Forschungseinrichtungen zu einem Forschungs-Hub zusammenschließen, damit eine möglichst hohe wissenschaftliche Exzellenz in allen betrachteten thematischen Teilgebieten erreicht wird. Alternativ besteht die Möglichkeit, ein Einzelvorhaben durchzuführen, bei dem jedoch eine hohe Exzellenzdichte erwartet wird. Die an den Hubs beteiligten Akteure müssen – wegen der fortschreitenden Konvergenz – herausragende Vorarbeiten sowohl zu Mobilfunksystemen als auch faseroptischen Systemen vorweisen. Weiterhin sind nachweisliche Kompetenzen und Erfahrungen in der Durchführung von Forschungsvorhaben vergleichbarer Signifikanz auf nationaler oder europäischer Ebene eine notwendige Voraussetzung – insbesondere beim Koordinator von Verbünden.

Externe Forschungspartner, die sich mit ihren Arbeiten auf den physikalischen Schichten bewegen (z.B. Material-, Komponenten- oder Modulebene) sollen als Satelliten einem (oder mehreren) Hub(s) zugeordnet eingebunden werden. Ziel ist eine insgesamt möglichst hohe Technologietiefe der Hubs mit sinnvoller Schwerpunktbildung.

Die Forschungs-Hubs sollen:

  • thematisch und organisatorisch fokussiert an den wichtigsten Herausforderungen auf dem Gebiet zukünftiger Kommunikationstechnologien und 6G arbeiten und entsprechende Forschungsinfrastrukturen auf allen Technologieebenen (Netzwerkebene, aber auch Material-, Komponenten-/ Mikrochip- und Modulebene) aufbauen,
  • langfristige Strategien entwickeln und zugehörige Forschungsprojekte für die Bewältigung aktueller und zukünftiger Herausforderungen initiieren, die darauf abzielen, neue (offene) Mobilfunkstandards zu entwickeln,
  • sich zukunftsweisenden Anwendungsszenarien widmen – auch unter Einbeziehung disruptiver Technologieansätze (beispielsweise Energieübertragung und -speicherung, Virtual Reality oder Hands-free Interfaces) als Grundlage völlig neuartiger Anwendungen – z. B. im Umfeld von vernetzter Industrie, vernetzter autonomer Mobilität, Mensch-Maschine-Interaktion oder Medizintechnik. Ein wichtiger Aspekt ist dabei, dass Erfahrungen vorliegen, erforschte Technologien mit entsprechender Hard- und Software frühzeitig mit Bezug zu geeigneten Anwendungsszenarien zu demonstrieren,
  • inhaltlich verschiedene Technologieebenen abdecken – dies beinhaltet neben der Netzwerkebene (einschließlich IT-Sicherheit, Software und KI) die mögliche Umsetzung der entwickelten Architekturen bzw. Technologien auf Material-, Komponenten-/ Mikrochip- und Modulebene,
  • Test- bzw. Integrationsmöglichkeiten und Kooperationen bei Forschungsarbeiten für Unternehmen anbieten – als Basis für die erfolgreiche Weiterentwicklung/Diversifikation von Unternehmen (insbesondere KMU) auf Basis neuer innovativer Produkte und Dienstleistungen – mit dem Ziel, ein starkes Ökosystem für deutsche und europäische Technologieanbieter aufzubauen,
  • durch Unteraufträge an Unternehmen, insbesondere KMU, die experimentellen Voraussetzungen für die frühzeitige Bereitstellung neuer Technologien schaffen und den Aufbau einer zukünftigen Wertschöpfungskette unterstützen,
  • Strategien für die Gründung von Start-ups entwickeln und deren Entwicklung im Sinne des Ökosystems unterstützen.

Neben den Anwendungsfällen sollten sich die Forschungs-Hubs technologischen Schwerpunkten widmen, jedoch stets eine ganzheitliche Systembetrachtung von 6G verfolgen. Mögliche technologische Schwerpunkte sind z. B.:

  • offene Standards für private und örtlich begrenzte Mobilfunknetze, sogenannte Campusnetze, die speziell auf die Bedürfnisse von Anwenderindustrien wie Industrie 4.0, Medizintechnik oder der Dienstleistungsindustrie zugeschnitten sind,
  • resiliente, anpassungsfähige Kommunikationssysteme, die flexibel auf Störeinflüsse oder unvorhergesehene Situationen reagieren und zu jeder Zeit ein Mindestmaß an relevanten Netzwerkdiensten ermöglichen,
  • neue Prinzipien der Informationstheorie, die beispielsweise von klassischen Prinzipien der Shannon-Theorie abweichen, Prinzipien der Quantenverschränkung nutzen o. ä. und so völlig neue Übertragungsgeschwindigkeiten und Anwendungen ermöglichen,
  • Ansätze zur Integration optimierter Komponenten für künstliche Intelligenz (KI) in die Infrastruktur, um KI-Algorithmen einerseits für das Management der Netzwerkinfrastruktur und andererseits als Ressource für die im Netzwerk ausgeführten Applikationen nutzbar zu machen,
  • Flexible, modulare und programmierbare Infrastrukturen, die bedarfsgerecht anpassbar sind und neue Modulaufteilungen ausweisen, die für Parallelrechner optimiert sind. Bspw. können hier Softwareanpassungen aktuelle Sicherheitsprobleme schnell beheben und für eine durchgängige Ende-zu-Ende-Sicherheit sorgen,
  • Nutzbarmachung von höheren Frequenzen im Terahertzbereich, bspw. hinsichtlich Energieeffizienz oder der Ermöglichung von kompakten komplexen Antennenaperturen und hochoptimierten Umsetzungen auf Mikrochips (Green ICT),
  • Konzepte für hohe Lokalisierungsgenauigkeit im Zentimeterbereich und die sensorische Erfassung der Umwelt mittels Kommunikationstechnologien und deren Umsetzung auf Chipebene,
  • Anwendung neuer Materialien in unterschiedlichen Technologieebenen, um die Leistungsfähigkeit der Komponenten, Mikroelektronik und Module zu verbessern.

Als grundlegende Querschnittsthemen sollen in den Forschungs-Hubs u.a. die Themen Security by Design (unter Berücksichtigung möglicher Angriffe mittels Quantencomputern) und Nachhaltigkeit, hier insbesondere im Sinne der Energieeffizienz, Langlebigkeit, möglichst geringer Strahlenexposition und gesellschaftlicher Akzeptanz, erforscht werden.

Um die Wirkkraft der 6G-Initiative zu erhöhen, sind die Hubs verpflichtet, mit der begleitenden 6G-Plattform zu übergeordneten Fragestellungen wie z. B. Roadmapping, 6G-Architekturdefinitionen, Anforderungsdefinitionen relevanter zukünftiger Anwendungsfälle, Harmonisierung mit internationalen Stakeholdern in der 6G-Entwicklung, Festlegung von 6G-Funkfrequenzen oder zu standardisierungsrelevanten Vorabstimmungen zusammenzuarbeiten. Die wissenschaftlichen Leiterinnen und Leiter der Forschungs-Hubs werden in die Arbeit der 6G-Plattform in Form eines Beirats eingebunden. In den Arbeitsplänen aller Forschungs-Hubs sind entsprechende Ressourcen vorzusehen.

Die Vergabe von Unteraufträgen, insbesondere an Start-ups und KMU im Rahmen des Projektverlaufs ist ausdrücklich erwünscht. Start-ups im Sinne dieser Förderrichtlinie sind Unternehmen, die weniger als fünf Jahre am Markt sind, über innovative Technologien bzw. Geschäftsmodelle verfügen und ein signifikantes Mitarbeitenden- bzw. Umsatzwachstum haben oder anstreben.

KMU im Sinne dieser Förderrichtlinie sind Unternehmen, die die Voraussetzungen der KMU-Definition der EU erfüllen (vgl. Anhang I der AGVO bzw. Empfehlung der Kommission vom 6. Mai 2003 betreffend die Definition der Kleinstunternehmen sowie der KM; bekannt gegeben unter Aktenzeichen K(2003) 1422 (2003/361/EG), http://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:32003H0361&from=DE).

Die nationalen Vorgaben für mittelständische Unternehmen im Sinne dieser Förderrichtlinie sind Unternehmen, die einschließlich verbundener oder Partnerunternehmen zum Zeitpunkt der Antragstellung eine Größe von 1 000 Mitarbeitenden und einen Jahresumsatz von 100 Millionen Euro nicht überschreiten.

Die Förderung eines Forschungs-Hubs im Rahmen dieser Bekanntmachung ist auf vier Jahre befristet. Danach soll der Forschungs-Hub in einer eigenständigen und für Ergänzungen offenen Struktur weitergeführt werden. Mit der Bewerbung muss deshalb auch ein Konzept vorgelegt werden, in welcher Form der Forschungs-Hub im Anschluss an die Förderperiode weitergeführt werden kann.

Die Forschungs-Hubs sollen perspektivisch als Anker für industriegeführte Verbundprojekte im Bereich zukünftiger Kommunikationssysteme dienen. Die Ausschreibungen dazu erfolgen separat.

„6G-Plattform“

Neben den „6G-Forschungs-Hubs“ zu den genannten Schwerpunkten beabsichtigt das Bundesministerium für Bildung und Forschung, eine Plattform für zukünftige Kommunikationstechnologien und 6G, nachfolgend „6G-Plattform“ genannt, zu fördern.

Die Plattform soll übergeordnete Fragestellungen zur Erforschung und Entwicklung der Grundlagen für einen zukünftigen 6G-Standard bearbeiten. Dafür sollen die Hubs und die weiteren zukünftigen Vorhaben aus der 6G-Initiative zusammengeführt, übergreifende Fragestellungen diskutiert und im Gesamtzusammenhang behandelt werden. Die 6G-Plattform bringt einen Prozessvorschlag ein, wie und welche thematischen Aspekte im gegebenen Themenfeld der 6G-Initiative zu betrachten sind. Dazu gehören beispielsweise:

  • Vorbereitende Maßnahmen zur Normierung und Standardisierung,
  • die Abstimmung und Offenlegung von Schnittstellen und die Sicherstellung der Interoperabilität der einzelnen Lösungen im Sinne der Harmonisierung für ein gemeinsames Verständnis der Architektur eines zukünftigen 6G-Standards,
  • das Vorantreiben der Vernetzung mit internationalen 6G-Programmen, um eine Harmonisierung verschiedener 6G-Visionen mit der 6G-Initiave und den europäischen 6G-Programmen zu erreichen,
  • der Aufbau eines Netzwerks zu deutschen Industrie- und Interessensverbänden, um die Anforderungen an zukünftige Mobilfunksysteme von relevanten Anwendungsfällen zu kanalisieren,
  • ein integriertes „Roadmapping“ für die Forschung und Entwicklung zu zukünftigen Kommunikationstechnologien unter besonderer Einbeziehung von 6G-Technologien, inkl. einer Betrachtung der gesamten Wertschöpfungskette (Nutzung neuer Materialien, Komponenten/Mikrochips, Module, Anwendungen); Bewertung hinsichtlich des Beitrags zu den Zielen technologischer und digitaler Souveränität; Erarbeitung von strategischen Empfehlungen,
  • das Einbringen von Themen wie strategische Frequenzregulierung und 6G-Architektur-Definitionen in entsprechende Standardisierungsorganisationen wie den verschiedenen Sektoren der internationalen Telekommunikationsunion (ITU) zur strategischen Abstimmung innerhalb der 6G-Initiative,
  • die Koordination mit anderen relevanten internationalen Akteuren im Bereich zukünftiger Kommunikationstechnologien, inkl. Einbeziehung zielführender Partnerschaften in das Roadmapping.

Die wissenschaftlich, vernetzend und strategisch arbeitende 6G-Plattform initiiert hierfür geeignete Aktivitäten und setzt diese dann um. Dazu gehören z. B. die Planung und Durchführung gemeinsamer Workshops für die Bearbeitung der Fokusthemen und zur wirksamen Verbreitung der Forschungsergebnisse. Die Koordination der „6G-Plattform“ sollte daher bei einer in der Durchführung solcher Aufgaben erfahrenen Hochschule, außeruniversitären Forschungseinrichtung oder vergleichbaren Einrichtung liegen. Der Verbund sollte sich zudem aus Hochschulen, außeruniversitären Forschungseinrichtungen oder vergleichbaren Einrichtungen zusammensetzen.

Weitere Informationen

Komplette Bekanntmachung des BMBF