Was sind 5G-Frequenzbänder?

5G-Mobilfunknetz ist eine Integration mehrerer innovativer Technologien wie dem Internet der Dinge (IoT), Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO), Millimeterwellen (mmWave), virtuelle Netzwerkfunktionen (NFV), weichere definierte Netzwerke (SDN) und vieles mehr. 5G wird diesen Technologien superschnelle Datenraten, eine höhere Kapazität und ein größeres Frequenzband bieten, damit sie ihr maximales Potenzial ausschöpfen und in kürzester Zeit auf Nutzeranfragen reagieren können. Die 5G-Dienste werden zunächst auf den aktuellen 4G LTE (Long Term Evolution) Netz, das als Non-Standalone (NSA) 5G bezeichnet wird. Es wird den Verkehrsraum mit 4G LTE teilen, indem es Frequenzen im Bereich von sub-6 GHz nutzt, die auch 4G LTE verwendet, um den Nutzern Dienste anzubieten.

Sobald jedoch die Kernarchitektur vollständig implementiert ist, wird 5G sein Netz für alle Operationen und Dienste nutzen und damit zu Standalone 5G werden. In diesem Artikel geben wir einen detaillierten Überblick darüber, was 5G-Frequenzbänder sind und welche Technologien in ihnen arbeiten werden. Also, fangen wir an:

Was sind 5G-Frequenzbänder?

5G-Frequenzen sind Teil des Funkspektrums, das die Daten des Nutzers von der Quelle zum Ziel transportiert. Mit anderen Worten: 5G-Funkfrequenzen sind das Medium, über das die Daten des Nutzers vom Nutzergerät (UE) zum weiterentwickelten NodeB (eNB) oder zur Basisstation (BS) zum Endnutzer gelangen.

Bei 5G werden die höheren Frequenzbänder hauptsächlich in dicht besiedelten Gebieten oder in Innenräumen für Kurzstrecken-Kommelekommunikationsdienste verwendet. Die niedrigeren Frequenzbänder hingegen werden in Außenbereichen verwendet, die weniger dicht besiedelte Gebiete abdecken, um weitreichende Kommelekommunikationsdienste anzubieten. Bei niedrigeren Frequenzen werden die Daten langsamer übertragen als bei höheren Frequenzen, aber über größere Entfernungen. Mit den 5G-Datenraten werden die Nutzer jedoch auch bei der Kurzstreckenkommelekommunikation keine Verzögerung spüren.

4G LTE vs. 5G-Spektrum

Nach Angaben von 3GPPDas Frequenzspektrum, in dem 4G-LTE-Netze arbeiten, liegt zwischen 700 MHz und 2,7 GHz. Die theoretischen Spitzendatenraten von LTE betragen 75 Mbit/s für die Uplink-Übertragung und 300 Mbit/s für die Downlink-Übertragung mit räumlichem Multiplexing, d. h. MIMO-Antenne System.

Das 5G-Frequenzband ist in zwei Bereiche unterteilt: Der erste Frequenzbereich reicht von 450 MHz bis 6 GHz, in dem auch das LTE-Frequenzband enthalten ist. Dieser Bereich wird als Sub-6 GHz bezeichnet. Der zweite Bereich, der als mmWave-Spektrum bezeichnet wird, erstreckt sich von 24,25 GHz bis 52,6 GHz. Die theoretischen Spitzendatenraten von 5G liegen bei 20 Gbit/s für die Downlink-Übertragung und 10 Mbit/s für die Uplink-Übertragung für ein vollständig ausgebautes 5G-Netz.

Mögliche Frequenzbänder für 5G

5G wird über einen erweiterten Frequenzbereich verfügen, um eine hochwertige Signalabdeckung zu gewährleisten. Wie frühere Mobilfunknetze wird auch 5G das Frequenzteilungsduplexverfahren (FDD) für niedrigere Frequenzbänder und das Zeitteilungsduplexverfahren für höhere Frequenzbänder, insbesondere über 10 GHz, verwenden. Die höheren Frequenzbänder werden die niedrigeren Frequenzbänder ergänzen, indem sie eine höhere Systemkapazität und eine größere Bandbreite für die Bewältigung des hohen Datenverkehrs in dicht besiedelten Gebieten bieten. Die 5G-Spektrumsbänder sind in die folgenden drei Bereiche unterteilt:

1. 5G Low-Band-Spektrum

Das Niederfrequenzband bezieht sich auf das Frequenzband unterhalb von 1GHz. In 5G-Netzen wird dieses Frequenzband vor allem zur Abdeckung größerer Gebiete verwendet, allerdings mit einer langsameren Datenrate und Latenz, die jedoch besser sind als bei 4G-LTE-Netzen. Die Leistung von 5G im Niederfrequenzband hängt von der Nähe zum eNB ab. Außerdem können Niederfrequenzsignale leicht durch Gebäudewände oder Fenster dringen und 5G-Mobilfunkdienste bereitstellen.

2. 5G-Mittelband-Spektrum

Das Mittelbandspektrum umfasst einen Frequenzbereich zwischen 1 GHz und 6 GHz. Dieses Frequenzspektrum gilt als ideal für 5G-Dienste, da es große Entfernungen überwinden und gleichzeitig eine große Datenmenge übertragen kann. Nach Angaben der GSMADas Spektrum von 3,3 GHz bis 3,8 GHz ist für 5G sehr attraktiv, da viele Länder es für 5G-Dienste zugewiesen haben.

Einige Länder nutzen jedoch auch andere Mittelfrequenzbänder für 5G, darunter China und Japan, die das Frequenzband von 4,5 GHz bis 5 GHz für 5G in Betracht ziehen. In den USA und Kanada setzen die Betreiber bereits 5G-Dienste auf den Frequenzbändern 2,3 GHz und 2,5 GHz bis 2,6 GHz ein.

3. 5G-Hochfrequenz-Spektrum über 6 GHz

5G wird höhere Datenraten als die vorherigen Netzgenerationen bieten, die in höheren Frequenzbändern, d. h. über 6 GHz, liegen werden. In diesen höheren Frequenzbändern wird die mmWave-Technologie in kleinen Zellen mit Richtantennen arbeiten, die Latenzzeiten und Störungen auf ein sehr niedriges Niveau reduzieren.

Gemäß der GSMA-Empfehlung sollten die Dienstanbieter die mmWave-Technologie in den Bändern 26 GHz, 40 GHz, 50 GHz und 66 GHz für die Bereitstellung mobiler Dienste einsetzen. Einige Unternehmen ziehen jedoch auch die Nutzung von 26 GHz und 28 GHz in Betracht, da sie für die Betreiber bereits sehr gut geeignet sind und da es sich um benachbarte Bänder handelt, die von den Mobilgeräten leichter unterstützt werden können.

Die mmWave-Technologie bietet eine sehr hohe Datenrate von bis zu 1 Gbit/s bis 3 Gbit/s oder mehr. Sie deckt jedoch nur sehr geringe Entfernungen ab, z. B. weniger als eine Meile, und ist außerdem Störungen durch Bäume und Gebäude ausgesetzt. Deshalb ist mmWave für Kurzstreckendienste in Gebäuden geeignet.

Warum ist ein Spektrum notwendig?

Das Spektrum ist das wichtigste Element in jedem Kommelekommunikationsnetz, da es den Betreibern ermöglicht, ihren Kunden Netzdienste in bestimmten Frequenzbändern anzubieten. In 5G wird das High-Spectrum-Band superschnelle Geschwindigkeiten ermöglichen, die noch niemand zuvor erlebt hat. Das 5G-Band mit niedrigem Frequenzspektrum wird jedoch größere Gebiete abdecken und eine Fernkommelekommunikation ermöglichen.

Die Betreiber stehen in einem harten Wettbewerb, um den Kunden qualitativ hochwertige 5G-Dienste anzubieten, indem sie ihre bestehende Abdeckung erhöhen, von neuen Technologien profitieren und zusätzliche Frequenzen erwerben, um ein Maximum zu erreichen.

Schlussfolgerung

In diesem Artikel haben Sie erfahren, was 5G-Frequenzbänder sind und worin der Unterschied zwischen dem 4G-LTE- und dem 5G-Betriebsfrequenzspektrum besteht. Außerdem wird ein detaillierter Überblick über die möglichen 5G-Frequenzbänder gegeben, die in drei Teile unterteilt sind: Low-Band-Spektrum, Mid-Band-Spektrum und High-Band-Spektrum. Das 5G-Netz ist eine Integration mehrerer Technologien, bei der Mobilfunknetz, Wi-Fi, IoT und Machine-to-Machine (M2M), die den Menschen mit ihren innovativen Funktionen dienen. Obwohl zunächst wird es 4G-Netzwerk-Architektur verwenden, aber sobald es vollständig eingesetzt wird, wird es jeden Aspekt des menschlichen Lebens zu revolutionieren.