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5G-Breitband: Herausforderungen und Chancen
Dank dieses Artikels erfahren Sie mehr über Enhanced Mobile Broadband (eMBB), eine neue Dienstkategorie von 5G, die ein Mindestmaß an Datenübertragungsrate definiert und verspricht, sowohl eine erheblich höhere Bandbreite als auch eine geringere Latenz im Vergleich zu bestehenden 4G-Diensten zu bieten.
Einführung von 5G-Breitband-Mobilfunk
Eines der wesentlichen Merkmale von 5G-Diensten ist Enhanced Mobile Broadband (eMBB), das hohe Datenübertragungsraten für Endanwenderdaten und hohe Systemkapazitäten zum Ziel hat. Dies wird sich auf das Benutzererlebnis auswirken, indem es verschiedene Geschäftsanwendungen ermöglicht. Mit eMBB wurden zwei wichtige technologische Verbesserungen eingeführt, um diese Anforderungen zu erfüllen:
Die Verschiebung des Frequenzspektrums in den Bereich von cm- und mm-Wellen zur Erreichung deutlich höherer Bandbreitenzuweisungen.
Moderne Antennenanordnungen mit Dutzenden oder sogar Hunderten von TX/RX-Antennen, um Massive MIMO(1) und Strahlformung(2) zu ermöglichen.
Die Rolle des verbesserten Breitband-Mobilfunks: Was ist das und wozu ist es gut?
Gemäß der IMT 2020 Vision der ITU ist die Notwendigkeit, Enhanced Mobile Broadband (eMBB) bereitzustellen, eines von drei verschiedenen Anwendungsszenarien für 5G. In dieser Vision ist eMBB eine natürliche Weiterentwicklung der Datenraten, die wir heute von LTE kennen und die uns morgen mit LTE-A Pro zur Verfügung stehen werden. Das letztendliche Ziel von 5G besteht darin, bis zu 10 GBit/s Spitzendurchsatz, 1 GBit/s Durchsatz bei hoher Mobilität und ein bis zu 10.000 x höheres Datenvolumen im Netzwerk bereitzustellen. Auch wenn dieses Ziel unerreichbar zu sein scheint, sind wir doch näher dran, als Sie vielleicht meinen. Tatsächlich werden heute in der Entwicklung befindliche Technologien, wie Millimeterwellen und Massive MIMO, eine wichtige Rolle bei der Erreichung der eMBB-Ziele spielen.
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eMBB ist wichtig für die Bereitstellung einiger neuer Marktaspekte, wie zum Beispiel:
XR — XR wird als Summe von Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und anderer künftiger Reality-Versionen betrachtet. Beispielsweise wird XR-Gaming mit fotorealistischer Grafik nur mit durchgängiger 5G-Internetkonnektivität sowie Cloud-Diensten sein volles Potenzial erreichen können.
Head-mounted displays — HMDs sind ideal dafür geeignet, AR-Inhalte in Anwendungsbereichen von der Essenszubereitung bis hin zum Cloud-Gaming darzustellen.
PCs — Wenn Laptops ebenso vernetzt wären wie Smartphones, könnten Videos in Zusammenarbeit mit Kollegen besser erstellt und bearbeitet werden.
Video- und Mediennutzung — Verbesserungen bei Geschwindigkeit und Kapazität bereiten den Weg vom heutigen 360-Grad-, 4K-Video mit 30 Bildern pro Sekunde zum künftigen interaktiven 3D-, 8K-Video mit 90 bis 120 Bildern pro Sekunde.
Welche Methoden werden eingesetzt, um eMBB zu ermöglichen?
Um diese Erwartungen zu erfüllen, muss 5G einen höheren Datendurchsatz, eine geringere Latenz, eine höhere Kapazität, eine bessere Einheitlichkeit und vollständige Mobilität erzielen, und dies bei niedrigeren Kosten für die Mobilfunkbetreiber. Dies sind einige der in 5G integrierten Technologien, die eMBB ermöglichen.
Massive MIMO zur Erhöhung der Mobilfunkabdeckung und der Kapazität mithilfe einer hohen Anzahl von Antennen. Zwar sind der Überwachung von Antennen innerhalb eines Mobilgerätes Grenzen gesetzt, doch ist 5G für die Unterstützung von Massive MIMO mit bis zu 256 Antennenelementen in der Basisstation ausgelegt. Damit sind die Voraussetzungen für intelligente Strahlformung und Strahlverfolgung in Frequenzbändern unter 6 GHz erfüllt.
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Geräteorientierte Mobilität — Geräte verwenden viel Akkulaufzeit für die Überwachung und Verarbeitung von Referenzsignalen aus allen in der Nähe liegenden Funkzellen.
Gemeinsame Frequenznutzung — Dies sind Verfahren zur Freigabe von mehr Spektrum und zur Erweiterung des 5G-Netzes. Durch gemeinsame Frequenznutzung können Frequenzbänder freigegeben werden, die von den Netzbetreibern nur wenig ausgelastet werden.
mm-Welle — „Nichts davon [Millimeterwellen-Technologie] dürfte funktionieren, tut es aber doch. Es ist verrückt, aber es funktioniert.“ So beschreiben wir die mm-Welle, ein Merkmal von 5G, das einige der größten Nachteile mobiler Kommunikation (Ausbreitungsdämpfung, Störanfälligkeit aufgrund physischer Hindernisse) zu seinem Vorteil nutzt.
Markteinführungen von mobilem Breitband
Die Markteinführung ist von Anbietern zu Anbieter verschieden und hängt von den geforderten Anwendungsszenarien ab. Sie kann wie folgt dargestellt werden.
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Wie Reply die Markteinführung der Anbieter-Clients unterstützt hat
Reply hat einen großen Telekommunikationsanbieter bei der kommerziellen Einführung seiner 5G-Netzinfrastruktur (Radio Access Network) unterstützt. In diesem Projekt wurde die E2E-Leistungsanalyse nach der Erfassung von Live-Netzwerkmessungen an der Schnittstelle zwischen 5G NR und 5G-fähigen Smartphones durchgeführt. Ziel der Analyse und Fehlerbehebung ist es, dem Kunden (Netzbetreiber) dabei zu helfen, spezifische Korrekturen und Optimierungsstrategien zu skizzieren, um die Leistung der technischen 5G-Enabler zu steigern, insbesondere hohen Durchsatz und niedrige Latenz, abhängig vom Reifegrad der Netzausrüstung und des Kunden.
TERMS
(1) Massive MIMO - Massive Multiple-Input, Multiple-Output - ist eine Erweiterung des MIMO, das im Wesentlichen Antennen am Sender und Empfänger gruppiert, um einen besseren Durchsatz und eine bessere Effizienz des Spektrums zu erreichen.
(2) Beamforming (Strahlformung) ist eine Funkwellentechnologie gemeint, die in den IEEE Wi-Fi 802.11ac-Standard der nächsten Generation integriert wird. Diese Technologie ermöglicht es dem Strahlformer (Router), das Funksignal in Richtung des Strahlformers (Client) zu übertragen und so eine stärkere, schnellere und zuverlässigere drahtlose Kommunikation zu schaffen.