4 – Was ist 5G?

Evolution von LTE zu 5G

 

Oft ist vom „neuen 5G-Standard“ die Rede. Dabei schwingt dann mit, dass bei dem jüngsten Mobilfunkstandard alles neu wäre. Doch auch, wenn 5G vieles besser kann als seine technischen Vorgänger, ist nicht alles anders: Tatsächlich entstehen technische Standards immer auch zu guten Teilen aus Weiterentwicklungen ihrer jeweiligen Vorgänger. Das gilt auch für den Schritt von 4G zu 5G. Dabei trafen die Netzbetreiber auch schon Jahre vor ihren 5G-Einführungen Vorbereitungen, die auf die künftige Erweiterung ausgelegt waren. Schrittweise bewegte sich die Technik auf diese Weise in Richtung Zukunft.

Was ist neu?

 

Anwendungsspezifische Netze

 

Der Hauptunterschied von 5G zu den Vorgängernetzen besteht darin, dass sich die Netzarchitektur noch stärker nach den Anforderungen der Anwender vor Ort richtet: Ob in einem Gewerbegebiet ein breitbandiges Netz mit hohen Datenraten, an einem Verkehrsweg ein schnelles Netz mit Fokus auf extrem kurzen Antwortzeiten und hoher Zuverlässigkeit oder in einer Werkshalle ein Netz zur Verfügung gestellt wird, das eine extrem große Zahl von Geräten und Menschen gleichzeitig miteinander arbeiten lässt, hängt von den konkreten Anforderungen vor Ort ab. Die drei wesentlichen Anwendungsbereiche sind das ultra-schnelle mobile Breitband (Enhanced Mobile Broadband), die Kommunikation zwischen Maschinen und Anwendungen (Massive Machine Type Communications) sowie ein Hoch-Zuverlässigkeitsnetz mit kurzen Antwortzeiten (Ultra-Reliable and Low Latency Communications).

 

Auf dem Weg zur vollen 5G-Funktionalität helfen flexible Lösungen: Mit dem sogenannten „Dynamic Spectrum Sharing“ (DSS) wird ein Parallelbetrieb von 5G und 4G (LTE) auf derselben Antenne und vor allem im gleichen Frequenzbereich möglich. Die im Versorgungsgebiet angemeldeten Endgeräte nutzen dann jeweils die von ihnen unterstützte Funktechnologie. Mit 5G wird neben den weiter benötigten Dachstandorten auch die kleinzellige Netzarchitektur ausgebaut.

 

Eine weitere neue Eigenschaft ist das Beamforming mit sogenannten adaptiven Antennen. Sie können ihre Signale in der ungefähren Richtung der Empfänger bündeln. Beamforming sorgt dafür, dass die Funksignale mit größerer Genauigkeit dort ankommen, wo sie gebraucht werden. Dadurch breitet sich das Signal sich nicht mehr wie früher fast kugelförmig in alle Richtungen aus, wodurch nur ein kleiner Teil beim Empfänger ankam. Vielmehr kann die aufgewendete Energie gezielt dafür genutzt werden, dass das Signal in Richtung des Empfängers übertragen wird.

 

Das Netz der Zukunft muss sehr anpassungsfähig sein, um möglichst allen Anforderungen gerecht zu werden. Der 5G-Standard verspricht mehr Durchsatz, Kapazität und gleichzeitig sinkende Kosten pro übertragenem Datenvolumen.

 

Bedeutung des LTE- und Glasfaserausbaus für 5G-Versorgung

 

Bis 5G in Deutschland vollständig nutzbar ist, müssen jedoch weitere Voraussetzungen geschaffen werden. Hier kommt dem Glasfaserausbau eine besondere Bedeutung zu, denn ohne eine Anbindung der Mobilfunkstationen an das Glasfasernetz können die vielen Vorteile der neuen Technologie kaum genutzt werden. Neben der Versorgung über Makrozellen werden bei 5G durch Small Cells (Kleinzellen) insbesondere in Ballungsräumen vor allem Kapazitätsengpässe beseitigt und einzelne kleinere Versorgungslücken geschlossen. Dies wird dazu führen, dass die notwendigen Mobilfunkstandorte näher an die Nutzer gebracht werden müssen.

 

Mit dem Aufbau von 5G-Netzen werden somit gleichzeitig neue Anforderungen an den Ausbau der Glasfasernetze gestellt, diese bilden einen entscheidenden Baustein für die schnellen 5G-Übertragungen. Denn ohne Glasfaser ist 5G kaum denkbar: Die steigenden Datenmengen müssen in hoher Geschwindigkeit von der Basisstation angeliefert beziehungsweise abgeführt werden. Auch die für viele 5G-Anwendungen erforderlichen kurzen Latenzen lassen sich im Regelfall über eine Glasfaser-Anbindung an die Kern-Infrastruktur der Mobilfunk-Netzbetreiber am besten erreichen.

 

Frequenzen und Versorgungsauflagen

 

2019 führte die Bundesnetzagentur eine 5G-Frequenzauktion durch. In diesem Rahmen wurden 41 Frequenzblöcke im Bereich zwischen 2 GHz und 3,6 GHz versteigert. Allerdings wurden diese Frequenzen grundsätzlich technologienneutral vergeben. Es ist den Mobilfunkanbietern grundsätzlich freigestellt, ob sie die von ihnen neu ersteigerten Frequenzen für 5G oder für ältere Mobilfunkstandards verwenden. Da 4G und 5G die höchste Effizienz bieten, liegt es nahe, dass auf neuen Frequenzen vorwiegend diese Standards eingesetzt werden. Weitere Frequenzen im Bereich 3,7 bis 3,8 GHz stellt die Bundesnetzagentur privaten Unternehmen für den Betrieb lokaler Breitbandnetze, sogenannter Campusnetze zur Verfügung.

Dachstandort. Foto: Informationszentrum Mobilfunk – Hendrik Zwietasch

Die Versteigerung der Mobilfunk-Frequenzen 2019 war an konkrete Versorgungsauflagen gekoppelt: Die Netzbetreiber müssen bis Ende 2022 jeweils 98 Prozent der Haushalte je Bundesland und alle Bundesautobahnen, die wichtigsten Bundesstraßen und Schienenwege mit mindestens 100 Mbit/s versorgen.

 

Um das Ziel der Bundesregierung eine flächendeckende Versorgung zu erreichen, wurden in der Mobilfunkstrategie diverse Maßnahmen fixiert: Etwa die Beschleunigung von Genehmigungsverfahren oder Maßnahmen zur Stärkung von Akzeptanz für den Mobilfunkausbau vor Ort. Außerdem sollen vermehrt Gebäude und Flächen des Bundes und der Länder für Standorte genutzt werden. Die Einhaltung der Versorgungsauflagen wird von der Bundesnetzagentur überprüft.

 

Teil 5 der Serie des Mobilfunknetzausbaus erläutert, welcher Kenntnisstand beim Thema Mobilfunk und Gesundheit besteht.

Weitere Informationen unter:

https://www.informationszentrum-mobilfunk.de