Wie funktioniert 5G?
Geräte jeglicher Art, die in mobilen 4G Netzen miteinander kommunizieren, nutzen Frequenzbereiche von 6 GHz bis 3 kHz. Dieser Bereich hat jedoch nur begrenzte Kapazitäten. Durch die steigende Anzahl an Geräten,
die in diesem Frequenzbereich senden, ist die maximale Kapazität schnell erreicht. Für den Nutzer ist die Erreichung der Kapazitätsgrenze spürbar durch deutlich langsamere Datenübertragungen und erhöhte Störfälle des Netzes
(bspw. bei Großveranstaltungen). Um bei steigender Geräteanzahl dennoch eine stabile und Leistungsstarke Verbindung zu ermöglichen, wird immer weiter auf andere Frequenzbereiche ausgewichen.
Die Neuheit von 5G ist die Mitnutzung des Millimeterwellenbereiches, der sich zwischen 30GHz bis 300GHz befindet. Nachteile dieser Millimeterwellen sind zum Beispiel, einen mangelnde Gebäudedurchdringung sowohl nach innen als
auch nach außen. Des Weiteren wirkt Wasser als Isolator, d.h. sowohl der Mensch als auch Regen können die Signalstärke erheblich mindern. Für diese Probleme gibt es bereits Lösungen.
Ein sogenanntes Small Cell Network wird verwendet, um in der Nähe der Nutzer mehrere kleine Sendestationen bereitzustellen. Die Netzabdeckung wird verbessert, da viele kleinere Funkmasten mit geringeren Reichweiten vorhanden sind.
Aus diesem Grund finden die Geräte stets eine gute Verbindung zu eine der nächstgelegenen Masten.
Die herkömmlichen 4G Sende- und Empfangsstationen sind in der Regel nur mit 8 Antennenelementen ausgestattet. Für die neue Generation reicht dies jedoch nicht. 5G benötigt, aufgrund der höheren Leistung, mehrere hundert Antennenelemente.
Die Form wird Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output) genannt und steigert die Mobilfunknetz Kapazität deutlich.
Die Mehrantennentechnik hat einen entscheidenden Vorteil gegenüber herkömmlichen Antennen. Die 4G Sendemasten strahlen in alle Richtungen gleichmäßig aus und überschneiden sich dabei mit anderen Sendemasten. Überschneidungen
können zu Interferenzen und somit zu Störungen führen. Die Massive MIMO löst dieses Problem in Kombination mit dem Beamforming. Wie der Name schon sagt, kommt es zu einer Strahlbildung. Mehrere Antennen richten sich auf den
ungefähren Standort des Nutzers aus und Bündeln die Übertragungsleistung. Mehrere solcher individueller Strahlen können gleichzeitig gebildet werden. Dadurch lässt sich die 5G-Netz Reichweite und Übertragungsleistung erhöhen und
Störungen werden minimiert.
Network Slicing
Das 5G-Netz wird oftmals als Intelligentes Netz bezeichnet. Das liegt am Network Slicing. Eine Möglichkeit, die das 5G-Netz mit sich bringt.
Das Mobilfunknetz kann somit, unterschiedliche Eigenschaften für die jeweiligen Kunden annehmen. Benötigt ein Nutzer eine höhere Bandbreite, so wird mehr Bandbreite hinzugeschalten. Andersherum wenn ein Nutzer geringe
Latenzzeiten benötigt. Das Netz merkt also, wenn an einem Ort viele Geräte eine hohe Datenmenge oder wenige Geräte eine geringe Datenmenge benötigen und kann dementsprechend seine Leistung anpassen und präzise verteilen.