Grundlagen 5G

Gerade erst haben die Mobilfunkbetreiber LTE kommerzialisiert, und nur wenige der Leistungsmerkmale, die LTE zu einer echten 4G-Technologie machen, haben es bisher in die real genutzten Netzwerke geschafft. Warum diskutiert man also in der Branche bereits über 5G?

Tatsächlich taucht 5G bereits am Horizont auf und spielt zweifellos eine wichtige Rolle im Hinblick auf die weltweite Forschung und Vorentwicklung. Die Benutzer fordern immer höhere Übertragungsgeschwindigkeiten, und schnellere Verbindungen benötigen sehr viel mehr Funknetzwerkkapazität, insbesondere in dicht besiedelten Bereichen. Die Branche geht von einer Nachfrage einer um das 100-fache höheren Datengeschwindigkeit pro Benutzer aus, und von einer 1000-fachen Kapazität. Deshalb hat sie diese Ziele für die 5. Generation der Mobilfunknetze (5G) definiert. Ein Beispiel sind Sportveranstaltungen oder Konzerte, bei denen riesige Besuchermengen ihre Erlebnisse sofort teilen wollen, indem sie Bilder oder Videos versenden. Und auch die Veranstaltung als solche könnte den Besuchern zusätzliche Services bieten, wie beispielsweise Hintergrundinformationen über die dargebotene Musik oder Zeitlupenwiederholungen bestimmter Sportsequenzen.

5G-Treiber

Neben den nicht enden wollenden Forderungen nach „immer mehr“, d. h. höhere Spitzenübertragungsgeschwindigkeit, mehr Kapazität und verbesserte Wirtschaftlichkeit, sorgt vor allem das neue Zauberwort IoT (Internet der Dinge) für neue Herausforderungen, die gelöst werden wollen. Man geht davon aus, dass Millionen Geräte miteinander „kommunizieren“, unter anderem von Maschine zu Maschine (M2M), Fahrzeug zu Fahrzeug (V2V) oder allgemeiner x-2-y-Anwendungsfälle.

Daraus ergeben sich andere Anforderungen als diejenigen, die derzeit von 4G-Systemen erfüllt werden, die auf die Bereitstellung von mobilem Breitbanddatenzugriff optimiert wurden. Aber nicht nur die Anzahl der Geräte ist kritisch, auch die höhere Zuverlässigkeit, sehr lange Batterielebensdauern (Jahre statt Tage) und sehr kurze Antwortzeiten (Latenz) lassen die Rufe nach einem weiteren „G“ in der Zukunft laut werden. Eine weitere wichtige Anforderung ist ein geringerer Energieverbrauch in zellularen Netzen. Dies ist eine ganz spezielle Herausforderung, weil Kapazität und Spitzenübertragungsgeschwindigkeiten gleichzeitig erhöht werden müssen.

Die aktuellen Forschungsarbeiten beschäftigen sich mit verschiedenen Technologiekomponenten, die darauf ausgelegt sind, diese ambitionierten Ziele zu erreichen, unter anderem:

  • Millimeterwellen: Die Erforschung höherer Frequenzbereiche würde die Nutzung größerer Bandbreiten gestatten, woraus sich höhere Spitzenübertragungsgeschwindigkeiten und Systemkapazitäten ergeben würden.
  • Neue Luftschnittstellen: Die auf OFDM basierende LTE-Luftschnittstelle ist für bestimmte Anwendungsfälle nicht geeignet, deshalb werden gerade verschiedene neue Kandidaten für Luftschnittstellen diskutiert.
  • Massives MIMO/Strahlformung, aktive Antennen: Insbesondere bei höheren Frequenzen muss die maßgeblich gesteigerte Funkdämpfung bei der Ausbreitung durch höhere Antennengewinne kompensiert werden. Darüber hinaus werden adaptive Algorithmen für die Strahlformung benötigt – selbst auf Basis einzelner Benutzergeräte –, die unter Verwendung der Technologie aktiver Antennen implementiert werden können.
  • D2D-Kommunikation (Gerät-zu-Gerät): Dies ist ein bereits vorhandener Anwendungsfall, wobei die Anforderungen von Behörden und Organisationen unter Verwendung von LTE erfüllt werden müssen. Die Unterstützung einer D2D-Kommunikation würde außerdem eine geringe Latenz für bestimmte Szenarien gestatten.
  • Netzwerk-Virtualisierung (Cloud-basiertes Netzwerk): Ziel ist es, die heutige dedizierte Hardware als virtualisierte Software-Funktionen auf allgemeiner Hardware im Kernnetzwerk auszuführen. Dies wird auf das Funknetzwerk ausgeweitet, indem Basisstationen in Funkeinheiten und Basisbandeinheiten (verbunden z. B. über Glasfaser) unterteilt werden, und die Basisbandeinheiten zu Pools zusammengefasst werden, um eine große Anzahl an Funkeinheiten bedienen zu können.
  • Aufteilung der Kontroll- und Benutzerebene und/oder Trennung von Downlink und Uplink: Der Schwerpunkt liegt auf der Bereitstellung heterogener Netzwerke, mit denen es möglich ist, alle Benutzergeräte auf einer Makroschicht zu steuern, während die Benutzerdaten unabhängig davon über ein kleine Funkzelle bereitgestellt werden.
  • Light MAC und optimierte RRM-Strategien: Angesichts der großen Anzahl potenziell sehr kleiner Zellen muss die Funkressourcenverwaltung optimiert werden. Einplanungsstrategien würden gegebenenfalls mehr schlanke Protokollstapel erforderlich machen, die auch in unkoordinierten Szenarien bereitgestellt werden könnten.

Es ist bezeichnend, dass das europäische 5G-Forschungsprogramm den Namen Horizont 2020 führt. Er vermittelt eine Vorstellung von der Zeitplanung, die für die Bereitstellung dieser neuen Technologie angenommen wird. Einige der wichtigsten 5G-Forschungsaktivitäten (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) sind unter anderem:

  • Von der Europäischen Union (EU) finanzierte Forschungsprojekte
    • Das 5GNow-Forschungsprojekt als Teil des 7. EU-Forschungsrahmenprogramms (7. FRP), das im September 2012 ins Leben gerufen wurde
    • Das METIS-Forschungsprojekt als Teil des 7. EU-Forschungsrahmenprogramms (7. FRP), das im November 2012 ins Leben gerufen wurde
    • Horizont 2020 – 7-jähriges EU-Forschungs- und Innovationsprogramm (2014 – 2020). Dies ist das 8. EU-Forschungsrahmenprogramm (8. FRP)
    • 5GPPP, das 5G Infrastructure Public Private Partnership-Projekt, ist eine gemeinsame Initiative der I&K-Industrie in Europa und der Europäischen Kommission, gefördert mit 1,4 Milliarden Euro
  • 5G Innovation Centre: 5G-Forschungszentrum in UK, gestartet im November 2013
  • China: IMT-2020 und Future Forum (Februar 2013)
  • Taiwan: Die Behörde für Naturwissenschaften und Technologie (Office of Science and Technology) arbeitet mit dem Nationalen Wissenschaftsrat (National Science Council) und dem Ministerium für Angelegenheiten der Wirtschaft (Ministry of Economic Affairs) an einem Entwurf für die 5G-Entwicklung 2014
  • 5G Forum: Koreanisches Kooperationsprogramm von Industrie und akademischer Welt im Hinblick auf Forschung und Entwicklung, eingerichtet im Mai 2013
  • Japan: ARIB hat im September 2013 eine neue Arbeitsgruppe (2020 und darüber hinaus) gegründet
  • USA: Mehrere an Universitäten durchgeführte Forschungsprojekte, gesponsert von wichtigen Industriegrößen, wie beispielsweise das NYU WIRELESS-Forschungszentrum der New York University in Brooklyn, NY, das an der Spitze der Bemühungen aus der Industrie steht, was die Kanalausbreitung betrifft, ebenso wie die Universität von Texas in Austin, die Stanford University und die Universität von Kalifornien in San Diego

5G wurde weltweit in Angriff genommen und besteht aus zahllosen Projekten in der Forschung und der Vorstufe von Forschung und Entwicklung. Aus den laufenden Studien ist klar geworden, dass höhere Frequenzen (> 6 GHz) eine Rolle spielen, die höhere Bandbreiten zulassen und damit höhere Übertragungsgeschwindigkeiten ermöglichen. Aber 5G ist nicht nur hohe Frequenz und mehr Bandbreite. Die Integration potenziell störender Technologien in bereitgestellte LTE/LTE-A (und/oder WLAN)-Technologien ist der Schlüssel, einschließlich von Offloading-Strategien. Und auch die Realisierung von D2D- und IoT-Anwendungsfällen ist extrem wichtig.

Mehr zu 5G

Vielen Dank!

Ihre Anfrage wurde erfolgreich versendet!

Wir nehmen in Kürze Kontakt mit Ihnen auf.

Ihr Rohde & Schwarz -Team

Kontaktformular

Geben Sie bitte Ihre Anfrage ein.

Teilen Sie uns bitte mit, wie wir Sie ansprechen sollen.
Kontaktdaten

Geben Sie bitte Ihren Vornamen ein.

Geben Sie bitte eine gültige E-Mailadresse ein.

Geben Sie bitte Ihren Firmennamen ein.

Geben Sie bitte Ihre Postleitzahl ein.

Geben Sie bitte Ihren Namen ein.

Geben Sie bitte Ihre Telefonnummer ein.

Wählen Sie bitte Ihr Land aus.

Geben Sie bitte Ihre Stadt ein.

Geben Sie bitte Ihren Straßennamen ein.

Geben Sie bitte Ihre Nummer ein.

(z.B. zweiter Stock, Rückgebäude)

Wenn ich keine weiteren Informationen per E-Mail, Brief oder Telefon erhalten will, kann ich die Nutzung meiner Daten zu Werbungszwecken beenden, indem ich eine Nachricht an campaigns@rohde-schwarz.com sende, die meine E-Mail-Adresse und Telefonnummer enthält.

Die Verarbeitung aller persönlichen Daten erfolgt immer in Übereinstimmung mit der Rohde & Schwarz-Datenschutzerklärung.

Security Response-Code
show captcha

Die Eingabe war nicht korrekt.
*Pflichtfeld
Vielen Dank!

Ihre Anfrage wurde erfolgreich versendet!

Wir nehmen in Kürze Kontakt mit Ihnen auf.

Ihr Rohde & Schwarz -Team

Informationen anfordern
Thema: 5G

Geben Sie bitte Ihre Anfrage ein.
Kontaktdaten

Teilen Sie uns bitte mit, wie wir Sie ansprechen sollen.

Geben Sie bitte Ihren Vornamen ein.

Geben Sie bitte eine gültige E-Mailadresse ein.

Geben Sie bitte Ihren Firmennamen ein.

Geben Sie bitte Ihre Postleitzahl ein.

Geben Sie bitte Ihren Namen ein.

Geben Sie bitte Ihre Telefonnummer ein.

Wählen Sie bitte Ihr Land aus.

Geben Sie bitte Ihre Stadt ein.

Geben Sie bitte Ihren Straßennamen ein.

Geben Sie bitte Ihre Nummer ein.

(z.B. zweiter Stock, Rückgebäude)
Zusätzliche Informationen


Security Response-Code
show captcha

Die Eingabe war nicht korrekt.
*Pflichtfeld
Vielen Dank!

Ihre Anfrage wurde erfolgreich versendet!

Wir nehmen in Kürze Kontakt mit Ihnen auf.

Ihr Rohde & Schwarz -Team

Feedback
Teilen Sie uns Ihre Meinung mit
Teilen Sie uns bitte das entsprechende Thema mit.

Geben Sie bitte Ihre Anfrage ein.
Kontaktdaten

Geben Sie bitte Ihren Vornamen ein.

Geben Sie bitte eine gültige E-Mailadresse ein.

Geben Sie bitte Ihren Namen ein.
Security Response-Code
show captcha

Die Eingabe war nicht korrekt.
*Pflichtfeld
International Website