5G New Radio Übersicht
Mit der Einführung von 5G verpflichten sich die Betreiber zu einem erheblichen Investitionszyklus. Daraus folgt, dass sie innerhalb eines angemessenen Zeitrahmens eine Rendite dieser Investition erwarten. Die Frage ist, wie! Grundsätzlich funktioniert 5G sowohl hinsichtlich des Funks als auch der gesamten Infrastrukturarchitektur ähnlich wie 4G. Die Implementierung ist jedoch sehr unterschiedlich, und dies bietet 5G mehrere entscheidende Vorteile gegenüber 4G, da es sowohl das bestehende Breitband-Geschäftsmodell als auch branchenspezifische Anwendungsfälle unterstützt. Die Vorteile werden im gesamten 5G-System realisiert, aber insbesondere die 5G New Radio (NR)-Luftschnittstelle bietet die wichtigsten neuen Funktionen.
Grundlegende Flexibilität – der entscheidende Unterschied zu 4G LTE
Erstens verwendet 5G die zugrunde liegende Technik namens OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Obwohl die meisten Leute die Details nicht verstehen müssen, handelt es sich dabei um dieselbe Technik, die in 4G LTE verwendet wird, nur dass sie in 5G viel flexibler eingesetzt wird. Das bedeutet, dass 5G effizient in einem viel breiteren Spektrum von Bereitstellungsszenarien oder zur Unterstützung einer sehr breiten Palette von Anwendungsfällen eingesetzt werden kann.
Effizient arbeiten mit 4G LTE – Kontrolle über die Investition
Da sie auf derselben zugrunde liegenden Technik basieren, konnte 5G so konzipiert werden, dass es effektiv mit der vorhandenen 4G-Funkschnittstelle zusammenarbeitet. Dies ist wichtig, da es einen kontrollierten 5G-Rollout ermöglicht, der auf der Infrastruktur der vorhandenen Betreiber aufbaut und diese ergänzt. Zusätzliche (5G-)Kapazität kann nur bei Bedarf hinzugefügt werden, sodass 5G-Investitionen gezielt eingesetzt werden können, um den finanziellen Ertrag zu maximieren.
5G New Radio – Erschließung neuer Frequenzen
Durch die flexible Nutzung von OFDMA kann ein viel größerer Bereich des Frequenzspektrums für 5G genutzt werden. Dadurch werden große Teile des Spektrums erschlossen, die derzeit nicht ausreichend genutzt werden. Die Regulierungsbehörden können nationale Lizenzierungsregelungen entwickeln, die den Betreibern ein deutlich größeres lizenziertes Spektrum sowie einen viel einfacheren Zugang zu gemeinsam genutztem und lizenzfreiem Spektrum umfassen. Dies wiederum wird 5G direkt für ein breiteres Spektrum an Dienstanbietern und vertikalen Branchen öffnen.
Fortschrittliche Antennentechniken – Steigerung der Effizienz
Die Effizienz der Funkschnittstelle gilt als einer der Hauptvorteile (neben dem Zugriff auf ein größeres Spektrum), die 5G zur Unterstützung des bestehenden Geschäftsmodells für mobiles Breitband mit sich bringt. Dies wird vor allem dadurch ermöglicht, dass 5G den Zugriff auf höhere Frequenzen innerhalb des Spektrums ermöglicht. Dies bedeutet, dass die Antennengröße reduziert werden kann, was wiederum den Einsatz mehrerer/fortgeschrittener Antennentechniken an der Basisstation erfordert.
Tatsächlich unterstützen die modernen Antennen Beamforming- und MIMO-Techniken (Multiple In, Multiple Out) auf eine viel effizientere Weise als dies bisher bei 4G möglich war. Es gibt eine Reihe verschiedener moderner Antennentechniken, aber sie haben alle eines gemeinsam: Die Energie kann sowohl in Uplink- als auch in Downlink-Richtung ziemlich präzise fokussiert oder gelenkt werden. Ein Großteil der Leistungssteigerung, die 5G gegenüber 4G mit sich bringt, wird auf diese Weise erreicht.
Maximierung der Effizienz in einer Vielzahl von Funkumgebungen
Ein weiteres direktes Ergebnis der flexibleren Anwendung von OFDMA in 5G ist, dass 5G in einer viel größeren Bandbreite von Funkumgebungen effizienter eingesetzt werden kann. Die Funkumgebung wird von einer Reihe verschiedener Faktoren bestimmt, darunter die verwendete Frequenz, die Bandbreite, Störungen innerhalb oder außerhalb des Systems, die Mehrwegeumgebung (abhängig von der Wetterabdeckung in Geschäftsvierteln, städtischen oder ländlichen Gebieten) und Umweltfaktoren wie das Wetter. Durch die entsprechende Konfiguration von 5G können wir uns vor schädlichen Auswirkungen der Funkumgebung schützen und so Effizienz und Serviceleistung maximieren.
Codierung zum Schutz vor Fehlern – in zahlreichen Funkumgebungen
Die Effizienz der Funkschnittstelle hängt direkt mit den erforderlichen finanziellen Investitionen zusammen. Obwohl wir also große Vorteile daraus ziehen, auf ein größeres Spektrum zugreifen und dieses Spektrum durch den Einsatz fortschrittlicher Antennentechniken effizienter nutzen zu können, sind wir auch in einer Reihe anderer Bereiche bei der Verbesserung der Effizienz weiter gegangen. Einer dieser Bereiche ist die Art und Weise, wie wir uns vor den schlimmsten Auswirkungen der Funkumgebung in Form von Übertragungsfehlern schützen. Jede Übertragung durchläuft einen mathematischen Algorithmus, der Abhängigkeiten in den Datenstrom einführt. Diese Abhängigkeiten ermöglichen wiederum die Korrektur etwaiger Fehler beim Empfang des Datenstroms (bis zu einer bestimmten Grenze). Die in 5G verwendete Technik ist als LDPC (Low Density with Parity Check) bekannt und stellt eine Verbesserung der in 4G verwendeten Turbocodierung dar, wenn sie in neuen Systemen verwendet wird, in denen mit vielen Fehlern zu rechnen ist.
5G NR effizient an unterschiedliche Anwendungsfälle anpassen
Die Flexibilität des neuen 5G-Radios hat direkte Auswirkungen darauf, wie wir Ressourcen in einer Reihe verschiedener Anwendungsfälle verfügbar machen können. Mobiles Breitband unterscheidet sich beispielsweise hinsichtlich der Anforderungen an die Funkressourcen stark von den Anforderungen an niedrige Datenraten und geringen Stromverbrauch, die zur Unterstützung von Zählerablesungen im Rahmen des Internets der Dinge erforderlich sind. Im Gegensatz zu 4G, das für mobiles Breitband in einer städtischen Umgebung mit relativ großen Zellen optimiert wurde (und NB-IoT als ergänzende Technologie benötigte, um IoT effizient zu unterstützen), ist 5G so konfigurierbar, dass es beide Szenarien sowie viele andere auf viel effizientere Weise unterstützen kann.
Niedrige Latenzzeiten mit 5G NR erreichen
Es gibt auch einige zusätzliche Funktionen, die 5G für Anwendungsfälle geeignet machen, die einen Betrieb mit geringer Latenz erfordern. Erstens kann OFDMA so konfiguriert werden, dass die tatsächlichen Bits eine kürzere Dauer haben. Aus verschiedenen Gründen hat dies keinen Einfluss auf die Gesamtbitrate des Kanals, bedeutet aber, dass kleine Informationsmengen problemlos schneller über die Funkschnittstelle übertragen werden können. Zweitens werden die Timing- und Framing-Strukturen in 5G neu gestaltet (im Vergleich zu 4G), wodurch unnötige Verzögerungen sowohl bei den Verarbeitungs- als auch bei den Reaktionszeiten reduziert werden.
Wir haben uns nur einen kleinen Ausschnitt der wichtigsten neuen Funkfunktionen von 5G im Vergleich zu 4G angesehen. Es gibt einige klare Vorteile für Betreiber, die Telekommunikationsbranche und Kunden. 5G öffnet den Markt auch für eine Reihe neuer Akteure und ein viel breiteres Spektrum an Anwendungsfällen. Da 5G auf derselben Technologiegrundlage und einem Großteil der Tradition von 4G basiert, kann es als integraler Bestandteil des bestehenden öffentlichen Netzwerks oder eigenständig zur Unterstützung privater oder hybrider Netzwerke eingesetzt werden. Dies bedeutet, dass Investitionen nur dort getätigt werden müssen, wo sie notwendig sind oder wo der Betreiber (oder ein anderes Unternehmen) davon ausgehen kann, dass sich sein finanzieller Einsatz auszahlt.
Der mobile Datenverkehr steigt weiter an und die Investitionen der Betreiber in die Infrastruktur bleiben hartnäckig hoch. Als Teil des umfassenderen Systems bietet das 5G New Radio jedoch die oben beschriebenen allgemeinen Effizienz-/Leistungsverbesserungen. Vor diesem Hintergrund (und mit einigen Vorbehalten hinsichtlich der Geräte) muss die Frage, noch bevor man die neuen Anwendungsfälle und unterschiedlichen Szenarien berücksichtigt, die sich dadurch ergeben, lauten: „Kann ich es mir leisten, nicht in 5G zu investieren?“, und nicht: „Kann ich mir die 5G-Investition leisten?“
Webinar: 5G New Radio Datum: 12. Oktober 2021 | 14–15 Uhr (britische Zeit) Die Luftschnittstelle 5G New Radio (NR) ist die wichtigste Neuerung des 5G-Systems. In dieser einstündigen Präsentation werden wir die Gründe dafür anhand einiger der Hauptfunktionen von 5G New Radio sowie der Vorteile und Chancen für Netzbetreiber erläutern. Erfahren Sie mehr und registrieren Sie sich. |