Mobilfunk Grundlagen – Was ist 5G? Alles was Ihr wissen müsst!

5G ist der Begriff für die nächste Generation von Mobilfunknetzen jenseits des heutigen 4G LTE-Standards. Die Definition Standard ist jedoch noch immer ein sehr fließender Begriff, so dass man davon ausgehen kann, dass 5G-Netze erst ab dem Zeitraum um 2020 kommerziell verfügbar sein werden. Die Internationale Telekommunikations Union (ITU) wird das zuständige Normierungsgremium sein, das den endgültigen Standard herausgibt, der auch als International Mobile Telecommunications (IMT)-2020 bezeichnet wird.

Der ITU vorgeschlagen wird der künftige Standard durch das 3rd Generation Partnership Project (3GPP), eine weltweite Kooperation von Standardisierungsgremien für die Standardisierung im Mobilfunk – konkret für UMTS, GERAN (GSM) und LTE. Es wird dabei als Teil des IMT-2020-Standards vorgelegt werden. Mobilfunkbetreiber und Anbieter nehmen alle gleichermaßen am 3GPP-Spezifikationsprozess teil.

Was ist 5G?

Die Vision von 5G wird klarer, wenn wir uns dem Jahr 2020 nähern. Die meisten Experten sagen voraus, dass 5G Netzwerkgeschwindigkeiten bei 20Gb/s oder höher atemberaubend schnell sind, und eine Latenzzeit von lediglich wenigen Millisekunden haben. Nicht nur die Menschen werden bis zu diesem Zeitpunkt miteinander vernetzt sein, sondern auch Maschinen, Autos, städtische Infrastruktur, öffentliche Sicherheit und vieles mehr.

Von 5G-Netzwerken wird außerdem erwartet, dass sie stets einsatzbereit und energieeffizient sind, was wahrscheinlich neue Protokolle und Zugangstechnologien erfordern wird.

Das 5G Rennen

Einige Betreiber versuchen, mit ihren Implementierungen sehr aggressiv zu sein und den Standardprozess voranzutreiben. In den USA hat Verizon zusammen mit anderen Anbietern wie Cisco, Ericsson, Nokia und Apple ein 5G Tech Forum gegründet. Ziel der Gruppe ist es, gemeinsam an den frühen 5G-Spezifikationen zu arbeiten und diese dann in das 3GPP einzubringen. Verizon hat seine Spezifikationen im Juli 2016 veröffentlicht. Unterdessen liegt die Taktik von AT&T nicht darin seine eigenen Spezifikationen zu veröffentlichen, sondern vielmaehr zu versuchen, die Kommerzialisierung von 5G zu beschleunigen, sobald das 3GPP seine ersten offiziellen Spezifikationen veröffentlicht, die für Mitte 2018 erwartet werden.

5G integriert LTE

5G wird wahrscheinlich auf den bestehenden LTE-Netzen aufbauen und viele Funktionen werden als Teil des LTE-Advanced Pro-Standards verfügbar sein. Zu diesen Merkmalen gehört die Carrier-Aggregation, die es den Betreibern ermöglicht, das vorhandene Spektrum effizienter zu nutzen und die Netzkapazität zu erhöhen. Die Carrier-Aggregation wird es den Mobilfunkbetreibern auch ermöglichen, die Durchsatzraten der Nutzer zu erhöhen.

Die sogenannte Carrier Aggregation (CA) ist eine im Mobilfunk verwendete Technik, um die Datenrate pro Nutzer zu erhöhen. Dabei werden einem Nutzer mehrere einzelne Carrier, also Frequenzblöcke zugewiesen. Die maximale Datenrate pro Nutzer erhöht sich dabei um die Anzahl der Frequenzblöcke. Auch die Gesamtdatenrate pro Zelle wird durch eine verbesserte Ressourcenausnutzung erhöht.

Selbstorganisierende Netzwerke (SON) werden wahrscheinlich auch ein Schlüsselfaktor im Bereich des Funkzugangs sein. Andere Technologien wie die koordinierte Multipoint-Technologie, bei der mehrere Standorte gleichzeitig Signale senden und verarbeiten können, werden ebenfalls eine Schlüsseltechnologie sein.

SDN als ein Sprungbrett

Software-defined Networking (SDN) und Network Functions Virtualization (NFV) werden eine Schlüsselrolle für die Betreiber spielen, da sie sich auf die Migration von 4G auf 5G und die schnelle Skalierung ihrer Netzwerke vorbereiten. SDN wird für Betreiber notwendig, um virtuelle „Subnetze“ oder Slices zu schaffen, die dann für Anwendungen mit größerer Bandbreite verwendet werden können. Dazu gehören auch Videos, die eine Durchsatzgeschwindigkeit von 10 Gb/s benötigen, sowie Anwendungen mit geringerer Bandbreite, um Geräte mit geringeren Anforderungen mit dem Netzwerk zu verbinden, wie z. B. Smartwatches.

Ein Grund dafür, dass die Definition noch unklar ist, ist, dass im Gegensatz zu jedem anderen drahtlosen Netzwerk-Upgrade, alles davon abhängt wie 5G aufgebaut und eingesetzt wird. Beispielsweise wird erwartet, dass der Videoverkehr erheblich zunehmen wird, was es erforderlich macht, höhere Geschwindigkeiten für Anwendungen wie Video-Streaming, Videokonferenzen und virtuelle Realität bereitzustellen. Um diese Art von Leistung zu erreichen, wird das Netzwerk wahrscheinlich eine große Anzahl von kleinen Zellen benötigen, um die Vorteile eines höheren Bandbreitenspektrums nutzen zu können.

Gleichzeitig stellen sich viele vor, dass 5G das Netzwerk für das Internet of Things (IoT) ist. Um eine große Anzahl von Geräten zu unterstützen, von denen viele eine längere Akkulaufzeit benötigen, muss das 5G-Netz extrem effizient in seinen Übertragungen mit niedriger Bandbreite sein und eine verbesserte Abdeckung aufweisen.

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