Ein internationales Konsortium unter Beteiligung der Technischen Universität Graz (TU Graz) entwickelt im Projekt „Ambient-6G“ nachhaltige Lösungen für das Internet der Dinge (IoT). Ziel ist es, IoT-Geräte ohne Batterien zu betreiben, indem sie Energie aus Funkwellen oder Umgebungsquellen wie Wärme und Vibrationen gewinnen. Die Europäische Union fördert das dreijährige Projekt mit 8,4 Millionen Euro.
Weltweit gibt es etwa 20 Milliarden IoT-Geräte, deren Zahl sich bis 2033 voraussichtlich verdoppeln wird. Dies führt zu enormen Mengen an Batterieabfällen, die regelmäßig ausgetauscht und entsorgt werden müssen. Ambient-6G adressiert dieses Problem durch die Entwicklung energieneutraler Geräte (ENDs), die durch Energiegewinnung aus der Umgebung oder drahtlose Energieübertragung Jahrzehnte lang wartungsfrei arbeiten können. Das Projekt, koordiniert vom Interuniversitären Mikroelektronik-Zentrum (IMEC) in Belgien, umfasst Partner wie die Aalto-Universität, KU Leuven, die Universität Oulu sowie führende Unternehmen der Elektronik- und Telekommunikationsbranche.
Ein zentraler Ansatz ist die Backscatter-Kommunikation, bei der IoT-Geräte Funksignale zentraler Antennen reflektieren und minimal modulieren, um Informationen zu übertragen, ohne aktive Sender zu benötigen. „Wir wollen IoT-Geräte per Funk mit Strom versorgen und dies mit Backscatter-Kommunikation verbinden“, erklärt Klaus Witrisal, Leiter des Instituts für Kommunikationsnetze und Satellitenkommunikation der TU Graz. Diese Technologie nutzt die geringe Energie aus Funksignalen für den Betrieb der Geräte. Verteilte Antennensysteme (Antennenarrays) ermöglichen eine niedrige Sendeleistung, um Strahlenbelastungen zu minimieren.
Die Anwendungen sind vielfältig: In Supermärkten könnten batterielose elektronische Preisschilder Elektroschrott und Wartungskosten reduzieren. In der Logistik ermöglicht die Technologie präzise Warenverfolgung mit einer Genauigkeit von einem halben Meter. Herausforderungen bestehen jedoch in der Signalverarbeitung, da Backscatter-Kommunikation mit schwachen Signalen arbeitet, die über größere Distanzen empfangen werden müssen. Dafür werden spezialisierte Algorithmen entwickelt, um nützliche Informationen aus verrauschten Signalen zu gewinnen.
Das Projekt umfasst Innovationen in Hardware- und Softwarekomponenten für Energiegewinnung und -management, eine neue 6G-Low-Power-Wide-Area-Network-Technologie mit geringerem Energieverbrauch sowie maschinelles Lernen für intelligentes Geräte- und Netzwerkmanagement. Ambient-6G beteiligt sich an der Standardisierung, etwa durch 3GPP Ambient-IoT, und verfolgt einen Open-Science-Ansatz, um die Technologie für Folgeprojekte zugänglich zu machen.
Hintergrund: Die wachsende Zahl von IoT-Geräten stellt eine ökologische und wirtschaftliche Herausforderung dar, da Batterien hohe Wartungskosten und Umweltbelastungen verursachen. Ambient-6G, gestartet am 1. Januar 2025, zielt auf die Entwicklung nachhaltiger 6G-Technologien ab, die die digitale Transformation unterstützen und gleichzeitig Umweltziele fördern, wie sie in der EU-Politik für saubere Luft und Klimaschutz verankert sind.
