Was ist 5G und wie wird es die Welt verändern?

Das Mobilfunknetz der fünften Generation wird als 5G bezeichnet. Es ist eine brandneue, allumfassende Funktechnologie, die mit 1G, 2G, 3G und 3G kompatibel ist. 4G-Netze. Das 5G-Netz ist auf dem Weg, die nächste Generation der drahtlosen Mobilfunknetze zu werden, die über die derzeitige 4G Long Term Evolution (LTE) hinausgeht. Es soll höhere Datenraten von 1-10 Gbit/s, eine größere Bandbreite von 4000 Mbit/s, eine um 1 ms geringere Latenzzeit, eine Energieeffizienz von 90%, eine Zuverlässigkeit von 99,9%, eine mobile Datenkapazität von 10 TB und eine längere Akkulaufzeit als 4G-Netze bieten. Mit einzigartigen Datenbreitbanddiensten und Echtzeitanwendungen verspricht 5G, die ständig steigenden Anforderungen der Nutzer zu erfüllen, indem es Milliarden von zuverlässigen Verbindungen und eine massive Internet-of-Things (IoT)-Ko1TP14Kommunikation ermöglicht. Es wird in der Lage sein, zahlreiche moderne Technologien und Techniken zu integrieren, die frühere Generationen aufgrund ihrer begrenzten Kapazität und Kompatibilität nicht unterstützen konnten.

Wer hat 5G erfunden und besitzt es?

5G ist Teil der evolutionären Entwicklung der zellularen drahtlosen Netzwerke. Es wurde nicht von einem bestimmten Unternehmen oder Land erfunden oder ist in dessen Besitz, sondern ist das Ergebnis der Bemühungen verschiedener Forscher, Hersteller und Dienstanbieter. Die 3^rd Generation Partnership Project (3GPP) ist die Organisation, die für die Festlegung der Spezifikationen aller Mobilfunktechnologien einschließlich 5G zuständig ist. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Gestaltung des 5G-Netzes in Bezug auf die Funk-Luftschnittstellentechnologie, die Kommelekommunikationsstandards, das Spektrum, die Dienstebenen usw. Die Telekommunikationsbranche jedes Landes versucht jedoch, als erste die vollständige kommerzielle Einführung des 5G-Netzes gemäß den vom 3GPP festgelegten Standards anzukündigen.

Wie funktioniert 5G?

Zunächst wird das 5G-Netz über die bestehenden 4G-Netze für die Einführung grundlegender Commercials bereitgestellt. Dieser Teil des 5G-Netzstandards wird als Non-Standalone (NSA) bezeichnet. Es handelt sich dabei um einen extra schnellen Datenkanal, der an die bestehende 4G-LTE-Infrastruktur angeschlossen wird, um die Steuerungsebene und den hohen Datenverkehr zu verwalten. Wenn sich die 5G-Technologie weiterentwickelt, wird sie eine neue 5G-Kernarchitektur mit sich bringen und das gesamte Netzwerk allein betreiben, was als 5G Standalone (SA) Netzwerk bezeichnet wird.

Die Technologie und die Funktionsprinzipien hinter 5G sind die gleichen wie bei 4G LTE, aber noch besser. Wie 4G nutzt auch 5G das OFDM-Verfahren (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) für schnelle und ressourceneffiziente Datenübertragung und -empfang. Die innovativen und verbesserten Netzdienste von 5G sind auf das neue Funkgerät (NR) zurückzuführen, das eine flexiblere, leistungsfähigere, skalierbare und erweiterbare Luftschnittstelle ist. Sie bietet mobile Hochgeschwindigkeits-Breitbanddienste, die das Nutzererlebnis und die Dienstgüte (QoS) deutlich verbessern.

5G-Netzwerkarchitektur

Die 5G-Netzarchitektur besteht aus zwei Hauptteilen:

1. Funkzugangsnetz (RAN): 

RAN deckt den Zugangsteil des Netzes ab, der kleine Zellen, Makrozellen, Basisstationen (eNB), Zellenausrüstungen sowie Gebäude- und Hausausrüstungen umfasst, die zur Übertragung von Nutzerdaten an das Kernnetz verwendet werden. 5G wird die Konnektivität am Rande des Netzes verbessern, indem verschiedene kleine Zellen, Femto-, Piko- und Mikrozellen über der Makrozellenschicht eingesetzt werden, um eine starke Netzabdeckung zu gewährleisten und die Lücken zu schließen, insbesondere am Rand der Zellen. Diese kleinen Zellen werden auf dem Millimeterwellen-Frequenzband (mmWave) betrieben, einer neuen 5G-Funktion, die an Orten nützlich sein wird, die eine kürzere Signalreichweite benötigen, wie z. B. an Workstations.

Die Makrozellen werden auf die gleiche Weise wie bei 4G LTE arbeiten, allerdings wird die Leistung der Türme durch Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) Technologie. Wie der Name schon sagt, besteht MIMO aus einer großen Anzahl von Antennen, die gleichzeitig mehrere Übertragungen und Empfänge ermöglichen. Das massive Antennendesign bietet Nutzern und Dienstanbietern zahlreiche Vorteile, z. B. Konnektivität für eine größere Anzahl von Nutzern, verbesserte Ressourcennutzung des Netzes, schnelleren Zugang, bessere Verwaltung des Datenverkehrs und geringere Latenzzeiten.

2. Kernnetz:

Das Kernnetz von 5G ist Das 5G-Kernnetz wird so konzipiert, dass es viele innovative Cloud-basierte Technologien integrieren kann, durch die die Nutzer virtuell miteinander verbunden bleiben und alle ihre Daten und Vorgänge über das Internet mit schnellerer Reaktion und geringerer Datenverlustrate verwalten können. Das 5G-Kernnetz umfasst auch verteilte Server, die Dienste sofort und mit geringerer Latenzzeit bereitstellen. Das Kernnetz ist auch für die Verwaltung der grundlegenden Funktionen von 5G verantwortlich, einschließlich Network Function Virtualization (NFV), Software-defined Network (SDN) und Network Slicing.

Was sind die 5G-Frequenzbänder in der Welt

Wir haben eingeführt Was sind 5G-Frequenzbänder? In den Details vor, derzeit ist der Betrieb Frequenzbänder von 4G LTE bis zu 6 GHz. Die 5G-Technologie wird jedoch in der Lage sein, in Frequenzbändern zwischen 30 GHz und 300 GHz zu arbeiten. Dies ist der Grund für die superschnellen Netzgeschwindigkeiten und die ständige Konnektivität. Das ursprüngliche Frequenzband für 5G liegt jedoch unter 6 GHz, insbesondere zwischen 3,3 GHz und 3,8 GHz. Die mmWave-Technologie von 5G wird oberhalb von 6 GHz arbeiten und zwischen 26 GHz und 28 GHz liegen. mmWave wird einen kürzeren Erfassungsbereich und eine größere Kapazität bieten, um eine maximale Anzahl von Nutzern mit unbestreitbar besserer Leistung als die bisherigen Mobilfunknetze zu versorgen. Einigen Untersuchungen zufolge wird 5G in Zukunft auch die bestehenden niedrigen Frequenzbänder wiederverwenden, da die Nutzung der herkömmlichen Netze aufgrund ihrer Unfähigkeit, Anwendungen und Dienste der nächsten Generation zu unterstützen, zurückgeht.

Die wichtigsten Merkmale von 5G

5G wird eine Ära der Konnektivität sein, in der alles und jeder miteinander verbunden sein wird, einschließlich Menschen, Geräte, Objekte und Maschinen. Diese aufkommende Technologie besteht aus zahlreichen Funktionen, die die Hauptantriebskräfte hinter ihrer hochwertigen Leistung und Effizienz sind. Lassen Sie uns im Detail besprechen, was diese Merkmale sind:

1. Massives MIMO

Eines der wichtigsten Merkmale von 5G-Netzen ist die Fähigkeit, mehrere Datenübertragungen und -empfänge gleichzeitig über eine große Anzahl von Antennen zu unterstützen. Die Größe der massiven MIMO-Antenne ist vergleichbar mit dem herkömmlichen 3G- oder 4G-Antennen aber seine Fähigkeit wird sein viel höher im Vergleich zu ihnen. Es deckt den höheren Sub-6 GHz-Frequenzbereich ab (z. B. 3,5 GHz) und verfügt über eine große Multiplexing-Verstärkung, um eine größere Kapazität und zuverlässige Konnektivität zu erreichen.

2. Sub-6 GHz

Sub-6 GHz-Frequenzen umfassen Mittelband-Frequenzen wie Wi-Fi, die zwischen 3 und 6 GHz liegen. Antennen für das 5G-Netz wird hauptsächlich dieses Spektrum im mittleren Bereich nutzen, da es den kleinen Zellen die Bereitstellung von Diensten in Innenräumen und dem leistungsstarken evolved NodeB (eNB) die Erfüllung der Anforderungen an die Außenabdeckung ermöglicht. Die 5G-Technologie, mit der größere Entfernungen abgedeckt werden können, wird im niedrigen Frequenzband wie unter 800 MHz betrieben.

3. Strahlformung

Neben vielen anderen effektiven 5G-Technologien, Beamforming spielt eine Schlüsselrolle, wenn es darum geht, dass das Netz sein volles Potenzial ausschöpfen kann. Es ermöglicht die 5G-Richtantennen um schmale, gerichtete Strahlen in Richtung des Geräts eines bestimmten Nutzers zu senden, nachdem der effizienteste Datenübertragungskanal in dessen Richtung gewählt wurde. Beamforming reduziert auch die Interferenzen mit benachbarten Nutzern aufgrund der fokussierten Strahlen und bietet so hochwertige Dienste und eine umfassende Netzabdeckung. Es verwendet eine Reihe von Phasenantennen, die den Strahl auf die gewünschte Richtung fokussieren.

4. mmWave

Wie bereits erwähnt, bietet mmWave eine sehr hohe Bandbreite und Frequenzen zwischen 17 GHz und 110 GHz. Da es sich um eine Kurzstreckentechnologie handelt, wird sie vor allem in dicht besiedelten Gebieten eingesetzt, um mit ihrer hohen Geschwindigkeit und Kapazität ein Maximum an Nutzern zu unterstützen und Interferenzen zu mindern.

5. Netzwerk-Slicing

Die Fähigkeit von 5G, eine große Anzahl von Nutzern zu unterstützen, die gleichzeitig auf verschiedene Dienste zugreifen, ist auf die Netzaufteilung zurückzuführen. Beim Network Slicing werden mehrere virtuelle Netze auf einer gemeinsamen physischen Architektur aufgebaut. Diese virtuellen Netze werden dann je nach Bedarf bestimmten Benutzern, Diensten, Anwendungen oder Betreibern zugewiesen.

6. Netzfunktionsvirtualisierung (NFV)

Es ermöglicht der virtualisierten Software auf commercial Standardhardware, die Netzwerkfunktionen auf dedizierten Geräten wie Load Balancern, Routern und Firewalls zu ersetzen. NFV vereinfacht die Netzwerkfunktionen und verbessert das Netzwerkdesign und die Servicebereitstellung. Es ermöglicht den Dienstanbietern, solche Dienste zu entwickeln, die höhere Einnahmen und eine höhere Produktivität generieren.

7. Software-definiertes Netzwerk (SDN)

Es ermöglicht 5G die effiziente Planung, Verwaltung und Steuerung des Netzes. SDN trennt die Steuerungsebene und die Weiterleitungsebene des Netzes und ermöglicht so die direkte Steuerung des Netzes. Einfacher ausgedrückt: Die Steuerebene ist nicht mehr mit der Netzwerkhardware verbunden, und der Datenfluss kann extern über eine Softwareeinheit, den sogenannten Controller, gesteuert werden, der zwischen Netzwerkgeräten und -anwendungen angesiedelt ist.

Wo wird 5G eingesetzt?

Zu den drei Hauptdienstbereichen von 5G gehören: erweitertes massives IoT, mobiles Breitband und unternehmenskritische Kommelekommunikation. 5G wird in vielen Bereichen getestet und eingesetzt, um verschiedene Anwendungen bereitzustellen und deren Arbeitsleistung zu verbessern. Einige der 5G-Anwendungen sind im Folgenden aufgeführt:

1. Mobiles Hochgeschwindigkeitsnetz

5G wird ein außergewöhnliches Hochgeschwindigkeitserlebnis mit Audio- und Videoübertragung in Echtzeit bieten. Es wird die Latenzzeit auf bis zu 1 ms verringern, was für autonomes Fahren und unternehmenskritische Anwendungen sehr wichtig ist. Von der Fertigung bis zur Schifffahrt wird jeder Bereich unter 5G-Mobilfunk effizient arbeiten.

2. Internet-der-Dinge (IoT)

Das IoT wird sich mit Hilfe von 5G weiterentwickeln, da es Hunderten und Tausenden von Geräten superschnelle Geschwindigkeit und Kapazität bietet, um miteinander zu kommunizieren und ständig in Verbindung zu bleiben. 5G IoT wird die Art und Weise verbessern, wie Menschen ihre persönlichen und beruflichen Aufgaben nebeneinander bewältigen. Es wird industrielle Hochgeschwindigkeitsnetzwerke, Videostreaming und mobiles Computing ermöglichen. Zu den Branchen, die von 5G IoT profitieren, gehören die Automobilindustrie, das Verkehrswesen, intelligente Städte, intelligente Fabriken, intelligente Landwirtschaft, intelligente Versorgungsunternehmen, intelligente Stromnetze, Landwirtschaft, Einzelhandel, Sicherheit, Überwachung und das Gesundheitswesen.

3. Unterhaltung und Multimedia

5G ermöglicht ein ultrahochauflösendes Videoerlebnis von überall auf der Welt auf Ihrem Mobilgerät. Die 4K-Videos müssen nicht mehr heruntergeladen werden, und die Live-Ereignisse werden in Echtzeit übertragen, da 5G 120 Bilder pro Sekunde und HDR-Videoqualität ohne Pufferung liefern kann.

Unterschiede zwischen den vorherigen Mobilfunkgenerationen und 5G?

Das 1G-Mobilfunknetz wurde 1984 mit einer Datenrate von 2,4 Kbps eingeführt. Es handelte sich um eine analoge Technologie, die nur grundlegende Sprachdienste bot. 2G wurde 1990 mit einer Datenrate von 64 Kbps eingeführt. Es führte digitale Standards ein und war für Sprachdienste konzipiert. Dann kam 1998 das 3G-Netz mit einer Datenrate von 2 Mbit/s. Es bot den Nutzern sowohl Sprach- als auch mobile Breitbanddienste, allerdings mit einer schlechteren Dienstqualität. 5G bietet im Vergleich zu den vorherigen Generationen eine viel höhere Datenrate und Kapazität. Das 4G-Netz wurde 2011 mit einer Datenübertragungsrate von 100 Mbit/s eingeführt. Es führte IP-basierte Protokolle und hochwertige Breitbanddienste ein. Es wird erwartet, dass die kommende 5G-Ära mit ihren superschnellen Datenraten von 10 bis 100 Gbit/s, extrem niedrigen Latenzzeiten und hohen Bandbreiten alle vorherigen Generationen übertreffen wird.

Wie schnell ist 5G?

Die Geschwindigkeit, mit der 5G beim Nutzer ankommt, hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. dem Standort des Nutzers, dem Gerät des Nutzers und der Anzahl der Nutzer, die gleichzeitig mit dem Netz verbunden sind. Eines ist jedoch garantiert: Die Datenrate von 5G wird deutlich höher sein als die von 4G/4G LTE. 4G unterstützt eine Spitzendatenrate von 150 Mbps und eine durchschnittliche Datenrate von 10 Mbps. 4G LTE unterstützt eine Spitzendatenrate von 300 Mbit/s bis 1 Gbit/s und eine durchschnittliche Datenrate von 15 Mbit/s bis 50 Mbit/s. Es wird erwartet, dass 5G Spitzenraten von bis zu 20 Gbit/s und durchschnittliche Datenraten von mehr als 100 Mbit/s unterstützt. Das bedeutet, dass 5G mindestens 100 Mal schneller sein wird als die 4G-LTE-Technologie. Dies sind jedoch die theoretischen Datenraten des 5G-Netzes. Die tatsächlichen Datenraten werden je nach Wachstum und Art des 5G-Netzes unterschiedlich ausfallen. Laut dem analytischen Bericht von Ookla, der im zweiten Quartal 2022 erhoben wurde, lag die 5G-Download-Geschwindigkeit in den USA bei 187,33 Mbps, die von T-Mobile erreicht wurde, und damit an der Spitze. Verizon Wireless liegt mit einer Downloadgeschwindigkeit von 113,52 Mbit/s an zweiter Stelle und AT&T mit 71,54 Mbit/s an dritter Stelle. Es wird also erwartet, dass es einige Zeit dauern wird, bis 5G solch hohe Spitzenraten erreicht, da es sich derzeit in der Anfangsphase der Einführung befindet.

Ist 5G jetzt verfügbar?

In vielen Industrieländern, darunter Südkorea, China, Japan, Europa und die USA, hat die Einführung von 5G bereits begonnen. Die vollständige kommerzielle Einführung wird jedoch bis 2025 mit 3,6 Milliarden 5G-Verbindungen erwartet. In China und den USA schreitet die Einführung von 5G im Vergleich zu anderen Ländern wesentlich schneller voran.

Schlussfolgerung

5G verspricht, die Welt der Ko1TP14Kommunikation mit seinen Hochgeschwindigkeitsverbindungen und innovativen Technologien zu revolutionieren, die es bisher noch nicht gegeben hat. Es wird die Menschen einander viel näher bringen und die Arbeitsmethoden in allen Bereichen verändern und sie effizienter und produktiver machen.