Einführung

5G liefert alle aktuellen und aufregenden Versprechen, die unsere verbundene Welt verspricht. Das bedeutet einen Durchsatz von 10 Gbps. Dichtere Netzwerke. Unbegrenztes Potenzial. Die Zukunft hat sich noch nie so nahe angefühlt.

  • Bedarf der Verbraucher. Abonnenten fordern mehr Bandbreite, da Video-Streaming, erweiterte Realität, Peer-to-Peer-Videospiele und andere bandbreitenintensive Services immer populärer werden.
  • Neue Geschäftsmodelle. Mobilfunkbetreiber (MNO) sind auf der Suche nach neuen Wegen, von ihren Netzwerken zu profitieren, und 5G eröffnet die Möglichkeit, neue Anwendungen und Services anzubieten.
  • Unbegrenzte Möglichkeiten Eine neue Generation von Anwendungen – vom Internet der Dinge (IdD) über autonome Fahrzeuge bis hin zu virtueller Realität – sind im oder kommen bald zum Einsatz.

Eine steigende Datennachfrage wird die 5G-Anforderungen weiter voran treiben, ebenso wie den Bedarf an allgegenwärtiger Reichweite. Millennials erwarten die Möglichkeit der Nutzung ihrer Mobilgeräte überall und zu jeder Zeit, und zwar mit hoher Bandbreite und niedriger Latenz.

Wie bei allen vorherigen Netzwerkgenerationen ist auch bei der Definition und letztendlichen Einführung von 5G die Gewährleistung des Wachstums des mobilen Breitbands der erste und wichtigste Schritt. Für den Erfolg von 5G ist jedoch auch die effiziente Wireless-Anbindung von Maschinen an die Cloud von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus wird die notwendige Unterstützung von Szenarien mit niedriger Latenz dabei helfen, dass die Architekturen an ihre Grenzen gehen, wobei aber auch größere Effizienz nicht vernachlässigt werden darf, die jedoch dann am höchsten ist, wenn die Kapazitäten zentralisiert werden. Die Balance zwischen diesen beiden gegensätzlichen Anforderungen zu finden, ist der Schlüssel zum Erfolg der 5G-Normen.


Drei Einsatzgebiete von 5G

Die Wireless-Branche konzentriert sich auf drei Haupteinsatzgebiete von 5G:

  • Verbessertes Mobilbreitband: Mit 5G wird eine wesentliche Verbesserung der Mobilbenutzererfahrung im Vergleich zu 4G angestrebt. Obgleich bis zu 10 Gb/s pro Abonnent versprochen werden, ist es wahrscheinlicher, dass die typische Rate pro Abonnent von 5G zwischen 1 und 7 Gb/s liegen wird und es 10 bis 100 Mal so viele vernetzte Geräte wie bei 4G geben wird. Es wird auch eine wesentlich niedrigere Latenz zu verzeichnen sein, die bei weniger als 5 Millisekunden liegt – dem Äquivalent von 5 Prozent von 4G. Großeinrichtungen wie Stadien und Flughäfen werden wohl zu den ersten Orten gehören, an denen 5G-Netzwerke installiert werden. Unternehmen, die neue Gebäude errichten, sollten in ihrer Planung nicht nur die Unterstützung des aktuellen Mobilbedarfs, sondern auch die Einführung einer Netzwerkinfrastruktur, die in nur wenigen Jahren 5G unterstützen kann, berücksichtigen.
  • IdD: Gartner sagt voraus, dass es bis 2020[1] mehr als 20 Milliarden „Dinge“ im Internet der Dinge (IdD) geben wird. Dazu gehört praktisch alles angefangen von Verbraucheranwendungen zur Wireless-Steuerung von Beleuchtung, Heizung und Haushaltsgeräten bis hin zu Anwendungen für die „intelligente Stadt“, die den Verkehr, die Beregnungsanlagen, die Beleuchtung und andere Bereiche der Stadtbetriebsabläufe überwachen. Das IdD wird eine extrem höhere Anzahl an Verbindungen erzeugen und dies wiederum wird eine gewaltige Auswirkung auf das Netzwerk mit sich bringen. CommScope geht davon aus, dass ein Ziel von 5G sein muss, 1 Mal mehr Bandbreite als 4G pro Bereich zur Verfügung zu stellen und dass die Standortdichte von 5G-Funkzellen fünf mal so hoch sein wird wie die von 4G. 5G-Netzwerke werden durch die Bereitstellung eines konfigurierbaren, virtualisierten Kernbereichs, der funktechnologieblind ist, so konzipiert, dass sie eine Reihe von verschiedenen IdD-Einsatzgebieten unterstützen können.
  • Netzwerke mit hoher Zuverlässigkeit und niedriger Latenz: Dieses Einsatzgebiet zielt auf das Netzwerk der Zukunft ab – die Vision von völlig neuen Möglichkeiten. Zu den potentiellen Anwendungen gehören autonome Fahrzeuge, deren kollisionsverhindernde Systeme eine Latenz von einer Millisekunde erfordern werden. Es ist bislang nicht klar, inwieweit sich autonome Fahrzeuge auf das Netzwerk bzw. auf an Bord befindliche Prozessoren stützen werden. Navigation und Ferndiagnostik werden jedoch auf jeden Fall auf das Netzwerk zugreifen. Augmented Reality und Virtual Reality sind andere Anwendungen, bei denen zwar die Menge an bereitgestellten Informationen eher dem hochwertigen Mobilbreitband entspricht, die aber eine extrem niedrige Latenz erfordern. Fernchirurgie, Drohnen und öffentliche Sicherheit sind weitere Anwendungen, die eine superniedrige Latenz und hohe Zuverlässigkeit erfordern.


5G im konvergierten Netzwerk

Die 5G-Vision wird sich im konvergierten Netzwerk in drei Schlüsselprozessen niederschlagen: Verdichtung, Virtualisierung und Optimierung des Netzwerks.


Verdichtung

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Wenn 5G in der Tat Geschwindigkeiten liefern soll, die mindestens 10 Mal höher liegen als bei 4G, dann muss davon ausgegangen werden, dass pro Einsatzbereich mehr Basisstationen gebraucht werden und so die Dichte des Netzwerks selbst erhöht wird. Mobilnetzwerkbetreiber (MNO) haben mithilfe von erhöhter Sektorisierung und dem Einsatz von mehr Mikrostandorten mit der Umsetzung dieses Projektes in ihren 3G- und 4G-Netzwerken begonnen. Unabhängig davon, wie 5G letztendlich definiert wird – es wird zu mehr Verdichtung an Makrostandorten, innerhalb von Gebäuden und an Mikrostandorten kommen müssen. Verdichtung verursacht mehr Komplexität im Netzwerk, da sie die Anzahl an Zellgrenzen erhöht und sich damit das Problem von Interferenz und Grenzübergängen, die zu Verbindungsunterbrechungen führen können, stellt. In der Welt von 5G müssen sich Netzwerke auf eine intelligente, automatische Spektrumzuordnung verlassen können, um Qualität und Geschwindigkeit zu liefern. Die Festnetzwerkinfrastruktur wird ebenso modernisiert werden müssen, um Fronthaul, untergeordnete Netzknoten und Strom im entsprechenden Ausmaß bereitstellen zu können.


Virtualisierung

MNO werden ihre 5G-Infrastruktur in hohem Maße virtualisieren müssen, um das Spektrum – und damit ihre Kosten – effektiv zu steuern. Es stehen bereits mehrere Lösungen und Praktiken zur Verfügung, die diese Migration sinnvoll möglich machen, u.a.:

  • Centralized Radio Access Networks (C-RAN), die als Vorläufer zu Cloud Radio Access Networks (ebenso als C-RAN bekannt) anzusehen sind. C-RAN umfasst die Verlagerung der Baseband-Verarbeitungseinheiten (BBU) von den Funkstandorten hin zu einem zentralen Standort, der einen großen Fronthaul-Bereich bedient. Diese Praxis reduziert nicht nur die Menge an Anlagen am Funkstandort, sondern sorgt auch für niederigere Latenz. In der bevorstehenden Entwicklung zu Cloud Radio Access Netwerks hin werden viele BBU-Funktionen auf kommerzielle Server übergehen, was im Grunde einer Virtualisierung des Funks gleichkommt und die Netzwerksteuerung wesentlich vereinfachen wird.
  • Virtualisierung von Netzwerkfunktionen (Network Function Virtualization, NFV), die die Entstehung einer neuen Kernnetzwerkarchitektur zur vereinfachten Bereitstellung neuer Services bestimmen wird. Mithilfe von NFV und softwaredefiniertem Networking (software-defined Networking, SDN) – die im Zusammenspiel mit modernsten Analytik-Tools eingesetzt werden sollten – werden MNO in der Lage sein, ihre Netzwerke unter Beachtung von Richtliniensteuerung zu optimieren.
  • Funkzellenvirtualisierung, die das Konzept der Virtualisierung über das Kernnetzwerk hinaus auf den Äther ausdehnt. Innerhalb von Gebäuden werden MNO dank Funkzellenvirtualisierung in der Lage sein, mehrere Funkpunkte innerhalb der Stellfläche einer einzigen Zelle zu steuern und so die Kapazität zu erhöhen und die Interferenz zwischen den Zellen zu eliminieren. C-RAN-gestützte Zellenvirtualisierung gibt Betreibern außerdem die Möglichkeit zu mehr Spektrumwiederverwendung und zur damit verbundenen Steigerung der Gesamteffizienz.
  • Virtuelle Service-Instanzen, die unterstreichen, dass 5G-Netzwerke einer Reihe von Einsatzgebieten gerecht werden müssen. Diese virtuellen Instanzen (oder „Netzwerkteile“) können verschiedene Kunden mit verschiedenen Levels an Serviceerfahrung (QoE) bedienen, obgleich sie sich möglicherweise dieselben Computing-, Speicher- oder Verbindungsressourcen teilen.


Optimierung

Die dritte strategische Komponente ist auf optimale Leistung ausgelegte Planung und Bereitstellung. Allgemein gesprochen bedeutet dies eine höhere Effizienz im gesamten konvergierten Netzwerk: von der Spektrumeffizienz bis hin zur Implementierung von virtualisiertem Lastenausgleich und von platzsparenden Mikrostandorten bis hin zu energieeffizienten untergeordneten Netzknoten. Diese Maßnahmen sind zu finden in Lösungen wie:

  • Mobile Edge Computing (MEC), das in 5G-IdD-Einsatzgebieten wie Augmented Driving (mobile Fahrsicherheit) und dem taktilen Internet zum Einsatz kommen wird. Die Anbindung von Cloud-Computing-Fähigkeiten an das Mobilnetzwerk erfordert die Verteilung vieler kleinerer Rechenzentren in der Nähe der Funkstandorte und so die Schaffung einer Edge-Cloud, mit deren Hilfe die Intelligenz näher an Geräte und Maschinen herangebracht werden kann. Die komplexer werdenden Inhalte werden eine superniedrige Latenz erfordern, und das nicht nur auf dem Übertragungsweg (was mit 5G gelöst wird), sondern im Kernbereich des Rechenzentrums. Die Verlagerung dieser Inhalte an die Ränder des Netzwerks löst das Problem.
  • Neue Energielösungen, die von den 5G-Netzwerken benötigt werden, die spezielle Zielstellungen bezüglich der Energie- und der Spektrumeffizienz haben. Es wird von entscheidender Bedeutung sein, diese Energie auf praktische, kostengünstige und umweltverträgliche Weise an die Standorte zu bringen. Power over Ethernet (PoE) ist eine vielversprechende Technologie für 5G-Geräte im IdD.
  • Frequenzmanagement in gemeinsam genutzten Standortanlagen, wofür zusätzlich zu den Anpassungen in der Kernnetzwerkarchitektur moderne selbstorganisierende Netzwerk(SON)-fähigkeiten benötigt werden. Für die Bereitstellung der 5G-Erfahrung sind neue Zugangsnetzwerktechniken wie Massiv-MIMO (multiple Input multiple Output) ebenso erforderlich wie RF-Strahlformung und Störungsminderungstechnologien. Massiv-MIMO bedeutet im allgemeinen Arrays von mindestens 64 Antennen, oft in Bändern von mehr als 2 GHz im TDD-Spektrum. Massiv-MIMO wird in hohem Maße im Zentimeter- und Millimeterwellenlängenbereich eingesetzt, da die Antennen dort sehr klein werden.
  • Zeit-Duplex(TDD)-Modi, die eine wachsende Rolle bei 5G-Bereitstellungen spielen werden. Im Jahr 2015 war die TDD-Technologie bereits in einem von acht Netzwerken zu finden, und dieser Anteil wird sich wahrscheinlich noch erhöhen [2]
  • Verminderung von Störungen, die zur Sicherung von robusten Datenservices benötigt wird, da höhere Komplexität ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis (Signal-to-Noise Ratio, SNR) erfordert. in Übereinstimung mit Shannons Law bestimmt das Rausch- und Störungsniveau in einem Wireless-Netzwerk die Datendurchflusskapazität. MNO müssen ihr Hauptaugenmerk auf einen sauberen RF-Weg lenken, der mithilfe von neuen Technologien zur Zellgrenzstörungsminderung, sorgfältig ausgearbeiteten Übertragungsmustern und Netzwerkoptimierung erzielt werden kann.

Zusammen treffen wir Vorbereitungen und entdecken das Potenzial von 5G

CommScope ist einer der wichtigsten Mitspieler bei nahezu jeder großen Innovation der Kommunikationsnetzwerke. Durch die Erfahrung, die informiert und die Vorstellungskraft antreibt, haben wir dazu beigetragen, die Welt in die LTE-Era zu bringen und wir lassen nicht nach. Der grundsätzliche Standpunkt von CommScope zu 5G ist, dass es sich um ein „Netzwerk von Netzwerken“ handeln wird – eine Konvergenz aus Festnetz und Wireless, beide zur Unterstützung der verschiedenen Einsatzgebiete von 5G tief durchsetzt mit Lichtwellenleitern. Als weltweiter Marktführer in Lösungen für die Wireless-Netzwerkinfrastruktuktur sind wir aktiv in den folgenden wichtigen 5G-Organisationen tätig:

 

  • The U.S. Advanced Wireless Industry Initiative: Dieses vom Weißen Haus angekündigte Konsortium umfasst mehr als 20 Unternehmen und Organisationen, die Ressourcen für 5G-Wireless-Forschungsplattformen in vier Städten bereitstellen werden. Diese Plattformen werden Forschern die Möglichkeit bieten, gemeinsam Grundlagenforschung in Bereichen wie Millimeterwellen, dynamisches Spektrum, 5G-Architekturen und Weißraum zu gestalten und durchzuführen. CommScope wird mit Verbindungslösungen wie Antennen, RF-Verkabelung, Schränken, Mikrostandorten und Lichtwellenleitern dazu beitragen.
  • 5Tonic: In diesem offenen, von Telefonica und IMDEA finanzierten Forschungs- und Innovationslabor für 5G wird CommScope noch in diesem Jahr Versuche zur Funkzellenvirtualisierung mit OneCell durchführen.
  • 5GMF: CommScope ist bereits seit längerer Zeit Mitglied in diesem Forum, das Forschung und Entwicklung für mobile Kommunikationssysteme der fünften Generation betreibt.
  • 5GAmericas: CommScope ist Langzeitmitglied im Board of Governors von 5G Americas (früher 4G Americas), der einflussreichen Branchenvereinigung führender Telekommunikationsanbieter und -hersteller.
  • Next Generation Mobile Networks (NGMN) Alliance: CommScope ist ein wichtiger Mitwirkender in dieser Gruppe, die sich auf 5G und die beschleunigte Entwicklung von LTE-Advanced und seinem Ökosystem konzentriert.

 

Wenn Sie sich unsere 5G-Optionen im Detail ansehen, sollten Sie berücksichtigen, was CommScope bei der Vorbereitung darauf und seiner vollen Nutzung für Sie tun kann. Wir können 5G-Workshops, Kostenvoranschläge, Informationssitzungen und andere Partnerschaftsprojekte organisieren und daran teilnehmen,


[1] Gartner – http://www.gartner.com/newsroom/id/3165317
[2] GSMA – Mobile's Green Manifesto 2012 – http://www.gsma.com/publicpolicy/ wp-content/uploads/2012/06/Green-Manifesto-2012.pdf

 


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