6G-Technologie: Reconfigurable Intelligent Surface-Patente und die nächste Generation mobiler Netzwerke

Durch die Nutzung der 6G-Technologie werden Innovationen im Bereich Reconfigurable Intelligent Surfaces in den kommenden Jahren die Mobilfunkbranche revolutionieren. Eva Razzouk, Senior IP Consultant, untersucht die Patentdynamik in der sich schnell verändernden Branche, um die Hauptakteure und wichtigsten Forschungs- und Entwicklungsmärkte für diese bahnbrechende Technologie aufzudecken.

RIS: Ein Hyperkonnektivitäts-Enabler der 6G-Technologie!

Hyperkonnektivität und allgegenwärtige Dienste sind eine der Hauptvisionen der 6G-Technologie, der nächsten Generation mobiler Kommunikationssysteme. Um extrem hohe Datenraten (über 1 Tbit/s) und eine globale Netzwerkabdeckung zu erreichen, werden Millimeterwellen (30–300 GHz) und Terahertz-Frequenzbänder (0,1–10 THz) genutzt.

Allerdings hat die Arbeit in diesen Bändern ihren Preis. Bei diesen Frequenzen sind Übertragungsentfernung und Abdeckungsbereich aufgrund hoher Ausbreitungsverluste und molekularer Absorption sowie hoher Eindringverluste und Blockaden durch Hindernisse sehr begrenzt.

Um die Möglichkeiten, die diese Bänder bieten (nämlich ultrahohe Geschwindigkeiten und großen Datenaustausch), zu nutzen und den Aufstieg der digitalen Transformation voranzutreiben, ist eine Umgehung dieser Einschränkungen erforderlich.

Reconfigurable Intelligent Surfaces (RISs), auch bekannt als Intelligent Reflecting Surfaces (IRSs) oder Large Intelligent Surfaces (LISs), wurden kürzlich als eine von mehreren vielversprechenden Lösungen für die drahtlose Kommunikation vorgeschlagen, um die Abdeckung von Signalen im Hochfrequenzband zu verbessern und damit die Herausforderungen der 6G-Abdeckung zu bewältigen.

Was ist RIS?

RIS besteht aus intelligenten reflektierenden Oberflächen, die die Signaleigenschaften der Basisstation verändern, um eine bessere Netzwerkkapazität und -abdeckung zu erreichen. Durch die intelligente Neukonfiguration der drahtlosen Ausbreitungsumgebung und die Abstimmung der einfallenden Signale verwandelt RIS die drahtlose Umgebung von einem passiven in einen intelligenten Akteur.

Quelle:ETSI GR RIS 001 V1.1.1

RIS kann in verschiedenen Formen oder Formen implementiert und in Objekte wie Wände, Gebäude, Laternenpfähle und mehr integriert werden.

Quelle: IEEE Spectrum  

Neben der Verwendung in 6G wird RIS auch als Lösung für eine Vielzahl von Herausforderungen in verschiedenen drahtlosen Netzen vorgeschlagen, darunter Kommunikation im Innen- und Außenbereich, unbemannte Systeme, Satellitennetze und das Internet der Dinge (IoT), wodurch „intelligente“ Funkumgebungen entstehen.

Quelle: „Reconfigurable Intelligent Surfaces: Principles and Opportunities“, ein Artikel vom Mai 2021 von Yuanwei Liu, Senior Member, IEEE, Xiao Liu, Xidong Mu, Tianwei Hou, Jiaqi Xu, Marco Di Renzo, Fellow, IEEE, und Naofal Al-Dhahir Fellow , IEEE

Durch die Umwandlung der drahtlosen Umgebung in einen Dienst präsentiert sich RIS als nachhaltige und umweltfreundliche Lösung, die die EM-Belastung reduziert, eine kostengünstige Implementierung und eine energieeffiziente Technologie bietet.

Gemäß dem Bericht der RIS Industry Specification Group (ISG): Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS); Use Cases, Deployment Scenarios and Requirements des European Telecommunications Standards Institute (ETSI) im April 2023 (ETSI GR RIS 001 V1.1.1): „Dieser Trend [RIS] wird die grundlegenden Entwurfsparadigmen für drahtlose Systeme erweitern und Innovationsmöglichkeiten schaffen, die sich schrittweise auf die Entwicklung der Architektur drahtloser Systeme, Zugangstechnologien und Netzwerkprotokolle auswirken werden.“

Was sagt uns die Patentdynamik über den Innovationsstatus dieser aufstrebenden Technologie?

Um die Innovations- und F&E-Aktivitäten in dieser neuen Technologie zu verstehen, haben wir eine Makrosuche mit unserer proprietären IP Intelligence Software durchgeführt. Durch die Analyse der RIS-bezogenen Patente, die mithilfe unserer IP-Beratungskompetenz gesammelt wurden, konnten wir einen faszinierenden globalen Einblick in den Forschungsfortschritt und die Investitionen in diesem Bereich gewinnen.

6G-Technologie: Patentdynamik und Top-Akteur

Die Dynamik der Patentanmeldungen offenbart eine neue Einstiegstechnologie mit boomenden Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten bis zum Ende des letzten Jahrzehnts. Die Zahl der im Jahr 2021 registrierten Patentfamilien betrug 1.217, was die Einführung der RIS-Lösung als eine Säule bei der Ermöglichung drahtloser Netzwerke der nächsten Generation und insbesondere der 6G-Technologie widerspiegelt.

Zu den wichtigsten Innovationsinvestoren in RIS zählen neben den Beiträgen von Wissenschaftlern, vor allem aus China, auch bedeutende Akteure aus der Telekommunikations- und Technologiebranche. Der südkoreanische Riese SAMSUNG liegt mit 28 % aller identifizierten Erfindungen an der Spitze und steht damit im Einklang mit den wichtigsten 6G-Forschungsaktivitäten des Unternehmens.

Unter den führenden Unternehmen tragen QUALCOMM und LG ELECTRONICS mit ~6 % bzw. ~5 % zu den Innovationsaktivitäten bei, was sie als Schlüsselakteure ausweist, so wie sie auch in unserem letzten Blog (6G, A new era already on the rise [6G, Eine neue Ära ist bereits im Kommen]) unter den Top 10 der 6G-Aktivitäten genannt wurden.

6G-Technologie: Geografische Hotspots für RIS-bezogene Innovationen

Obwohl Südkorea (SAMSUNG und LG ELECTRONICS) und Amerika (QUALCOMM) die drei Spitzenreiter sind, gilt China mit rund 52 % der Gesamtzahl der identifizierten Erfindungen immer noch als wichtigstes Herkunftsland dieser 6G-Technologie-Erfindungen.

Der europäische Beitrag zu Forschungsaktivitäten ist im Vergleich zu Asien und den USA immer noch gering. Ab 2020 ist ein deutlicher Anstieg der Patentierungsaktivitäten zu verzeichnen – eine Tendenz, die voraussichtlich anhalten wird, wenn man bedenkt, dass RIS eine vielversprechende Lösung für die wesentlichen Einschränkungen der neu genutzten Frequenzbänder darstellt.

6G-Technologie: Marktabdeckung für RIS-bezogene Innovationen

Es ist keine Überraschung, dass die meisten Erfindungen in den wichtigsten Innovationsländern veröffentlicht wurden, nämlich China, den USA und Südkorea. Die Zahl der PCT-Anmeldungen (über die WIPO) ist relativ hoch und spiegelt eine globalere Strategie zum Schutz einer Technologie wider, die vermutlich eine entscheidende Rolle bei der Ermöglichung der Nutzung von Ultrahochwellenbändern spielen wird.

Während Projekte, Experimente und Standardisierungsbemühungen für die 6G-Technologie laufen, hat die Arbeit zur Schaffung einer gemeinsamen Basisspezifikation für RIS bereits begonnen, wobei verschiedene Aktivitäten in Wissenschaft und Industrie stattfinden. Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) hat eine Emerging Technology Initiative on Reconfigurable Intelligent Surfaces (ETI-RIS) ins Leben gerufen, um Forschungsinitiativen zu unterstützen. ETSI, ein globaler Anbieter anwendbarer Standards für IKT und Partner im internationalen Third Generation Partnership Project (3GPPTM), gründete im Juni 2021 seine Industry Specification Group on Reconfigurable Intelligent Surfaces (ISG RIS-)Gruppe, um eine globale Standardisierung für RIS-Technologie zu entwickeln. Im April 2023 veröffentlichte das Unternehmen seinen ersten Bericht zu RIS (ETSI GR RIS 001 V1.1.1), in dem Anwendungsfälle mit zugehörigen allgemeinen Key Performance Indicators (KPIs) definiert und betriebliche Anforderungen für Einsatzszenarien der angegebenen Anwendungsfälle beschrieben werden.

Die Patentdynamik kann wertvolle Einblicke in Forschungs- und Innovationstrends und -märkte liefern, wie wir hoffen, dass diese Analyse zur 6G-Technologie RIS zeigt. Für weitere Einzelheiten zur Patentaktivität im Mobilfunksektor oder für spezifische Beratung oder Unterstützung wenden Sie sich an das Questel IP-Beratungsteam.

Verfolgen Sie unsere Veröffentlichungen und Webinare in unserem Ressourcen-Hub und auf der speziellen Seite „Webinare und Veranstaltungen“, um zukünftige Einblicke zu erhalten.

Eva Razzouk ist Senior Consultant für IP-Strategie und Innovation. Eva verfügt über einen Master-Abschluss in Ingenieurwissenschaften und mehr als 25 Jahre Erfahrung in den Bereichen Telekommunikation, IT und Datennetzwerke. Neben ihrer akademischen Erfahrung als Universitätsprofessorin und zertifizierte Trainerin für Cisco Routing und Switching arbeitete sie als Systemexpertin und technische Lösungsmanagerin für Ericsson.