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Der Schlüsselfaktor bei der drahtlosen 5G-Technologie ist die Kapazität

Die Kapazität wird als Schlüsselfaktor für die neue drahtlose 5G-Technologie zahlreiche Traffic-Anforderungen und Anwendungen parallel bewältigen.

Rückblickend wird etwa alle zehn Jahre eine neue, maßgebliche Generation an drahtloser Breitbandtechnologie entwickelt.

In den frühen 1980er Jahren ging analoger Mobilfunk oder 1G an den Start. Es gab mehrere inkompatible Technologien, aber wir waren endlich mobil. Zumindest galt das für Sprachübertragung und Einwahlverbindungen oder Daten via Modem. In den frühen 1990er Jahren wurde dann das digitale 2G ins Leben gerufen. Das Ziel war die spektrale Effizienz zu verbessern, nicht die Sprachqualität oder die Datengeschwindigkeit. Breitbandleistung wurde schließlich mit 3G erreicht. 4G lieferte eine noch höhere Geschwindigkeit. All-IP-basierte Dienste erfuhren graduelle Verbesserungen.

Inzwischen hören wir von 5G, das 2023 die Produktionsreife haben soll. Aber wir setzen bereits Breitband- und All-IP-Services mit 4G ein. Welche Weiterentwicklungen könnte die drahtlose 5G-Technologie noch mit sich bringen? Höhere Geschwindigkeiten vielleicht?

Das ist schließlich der offensichtlichste Bereich für eine Steigerung. Fortschritte in der Vernetzung ließen sich immer zuerst anhand von erhöhtem Durchsatz messen. Sie werden gesammelt oder pro Benutzer erfasst. Das sind natürlich wichtige Zahlen. Aber jetzt kann uns 4G theoretisch (momentan noch nicht in der Praxis) mehrere zehn Megabit pro Sekunde und Benutzer liefern. Was könnte 5G möglicherweise darüber hinaus zu bieten haben?

Spektrale Effizienz zum einen. Es stellt sich heraus, dass Verbesserungen in diesem Schlüsselbereich 5G und die gesamte Zukunft der Mobilität definieren. Diese Optimierungen bilden die Grundlage dafür, dass die drahtlose 5G-Technologie letztendlich für Einzelpersonen und auch Firmen so wichtig sein wird. Dabei zählt nicht wirklich die Geschwindigkeit der Daten pro Benutzer. Stattdessen geht es darum, wie effizient diese Datenbits gesendet werden können.

Wichtige Technologien für 5G

Spektrale Effizienz ist die erfolgreich übertragene Anzahl der Bits pro Sekunde pro Bandbreiteneinheit. Gemessen wird in Hertz oder Zyklen pro Sekunde. In den letzten Jahren hat sich die spektrale Effizienz durch zwei Faktoren gesteigert. Zum einen sind das Verbesserungen in der Modulation. Das ist die Art, wie Information für die Übertragung durch eine physische Barriere, damit ist Luft gemeint, kodiert wird. Zum anderen ist das Strahlformung oder Beamforming. Sie bündelt die Energie in eine bestimmte Richtung und verbessert dadurch die Zuverlässigkeit.

MIMO (Multiple Input, Multiple Output) nutzt mittlerweile nicht nur die Frequenz (Bandbreite) und die Zeit, um die Leistungsfähigkeit zu erhöhen. Es gibt auch eine dritte, räumliche Dimension. Schwächer werdende Echos aus der Vergangenheit und Reflexionen von Funkübertragungen (Multipfade / Multipath) werden gleichzeitig in brauchbare Information umgewandelt.

MIMO basiert auf dem Konzept eines Datenstroms. Je mehr Ströme und Multipfade, desto besser. Die Berechnungen sind komplex, aber MIMO funktioniert wirklich. Das haben wir bei 802.11n und 802.11ac gesehen. MIMO wird wahrscheinlich das Herzstück von 5G sein und bisher nie dagewesene Werte von spektraler Effizienz bieten. Darüber hinaus erlaubt es die zunehmende Dichte von mobilen Basisstationen, das Spektrum öfter wiederverwenden zu können. Die drahtlose 5G-Technologie wird daher den Aufwand und das Warten wert sein.

Was wird 5G bieten?

Dank der hohen spektralen Effizienz sind Geschwindigkeiten von 50 Mbps oder mehr nicht ausgeschlossen. Bei der 5G-Ära geht es jedoch nicht mehr um die Durchsatzrate pro Benutzer. Es handelt sich vielmehr um eine systemweite Kapazität. Die Kapazität ist deshalb so wichtig, weil mehr Nutzer mit mehr Geräten und mehr Traffic unterwegs sind. Obendrein gibt es Nachfrage bei IoT-Clients (Internet of Things/Internet der Dinge). Viele davon benötigen Datendurchsätze im Megabit-Bereich. Außerdem sollen all diese Anfragen gleichzeitig und in Echtzeit behandelt werden. Daher wird es erfolgsrelevanter Traffic sein, der 5G wirklich definiert.

Was sollte die IT nun im Hinblick auf die drahtlose 5G-Technologie tun? Machen Sie sich aber keine Sorgen über Technologien, die sich im Moment im Einsatz befinden. 5G wird weiter mit IP-kompatibel bleiben. Bestehende und geplante Dienste sollten sich ohne Auswirkungen auf Entwickler oder Prozesse übertragen lassen. Stattdessen, und wirklich zum ersten Mal, werden die drahtlosen Netzwerkdienste das Festnetz vollständig ersetzen können.

Anwender werden hinsichtlich der verfügbaren Services und der Qualität keinen Unterschied zur drahtgebundenen Übertragung feststellen können. Die Benutzererfahrung wird im Grunde überall dieselbe sein. Ich erwarte auch eine bessere Zusammenarbeit mit Wi-Fi. Die drahtlose 5G-Technologie wird Wi-Fi nicht ersetzen, niemals. Daher kommt es auch hier zu keinen bösen Überraschungen. Stellen Sie sich heterogene Netzwerke oder HetNets vor, die bidirektional zwischen 5G und Wi-Fi operieren. Damit haben Sie Zugriff auf das Beste aus beiden Welten.

Es wird einheitliche drahtlose Breitbanddienste geben, die weltweit verfügbar sind. Die Kapazität als Schlüsselfaktor bewältigt dabei zahlreiche Traffic-Anforderungen und Anwendungen. Die Eigenschaften von 5G könnten dazu führen, dass die IT zukünftig Weiterentwicklungen im Bereich der drahtlosen Technologien weniger priorisiert. 5G wird erwartungsgemäß sehr stabil sein. 6G kommt daher möglicherweise erst weit nach den frühen 2030er Jahren – falls es überhaupt jemals benötigt wird.

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Artikel wurde zuletzt im November 2016 aktualisiert

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