A1 erreicht 513 Mbit/s am Weg zu 5G

Der aktuell modernste Standard im Mobilfunk, LTE, ist noch gar nicht richtig angekommen, schon geht es um seinen Nachfolger. 5G soll hohe Erwartungen erfüllen: Das Internet der Dinge, selbstfahrende Autos, Industrie 4.0 und Smart Homes verlangen riesige Bandbreiten, Stabilität und minimalen Energieverbrauch für die drahtlose Kommunikation. Ab 2019 oder 2020 soll 5G marktreif sein. Derzeit wird noch kräftig an der Weiterentwicklung von LTE hin zu 5G getüftelt. In Klagenfurt hat Österreichs größter Mobilnetzbetreiber A1 nun der futurezone einen exklusiven Einblick in seine Fortschritte gewährt.

Pre 5G

Bei einer Demonstration vor der Alpe-Adria-Universität in der Kärntner Landeshauptstadt wird die Datenübertragungs-Geschwindigkeit von einem Mobilfunksendemast bis zu einem Smartphone bzw. einem mobilen Router gemessen. Während das Smartphone eine Bandbreite von 463 Mbit/s registriert, sind es am mobilen Router maximal 513 Mbit/s. Mit dieser Datenübertragungsrate könnte man einen 1,6 GB großen Full-HD-Kinofilm in 25 Sekunden vollständig herunterladen.

Möglich wird diese Bandbreite durch ein Verfahren namens "Triple Carrier Aggregation", erklärt Marcus Grausam, der Technikchef von A1. Dabei werden drei Frequenzbänder gleichzeitig zur Datenübertragung genutzt - in diesem Fall 800 MHz, 1800 MHz und 2600 MHz. Zusätzlich wurde für den Versuch in Klagenfurt ein neues Modulationsverfahren eingesetzt. Jede der verwendeten Trägerfrequenzen kann damit im selben Zeitintervall mehr Information übertragen. Die Kombination beider Maßnahmen nennt A1 "Pre 5G", also eine Vorstufe zu 5G.

Neue Netzarchitektur

Für den Versuch in Klagenfurt arbeitete A1 mit dem Netzwerkausstatter Nokia zusammen. "Wir wollen uns gemeinsam schrittweise nach vorne bewegen", meint Peter Wukowits, Managing Director von Nokia Networks Österreich. "Bis Ende 2017 wollen wir ein Gigabit pro Sekunde erreichen", schildert Marcus Grausam den nächsten Schritt. Neben Carrier Aggregation und neuen Modulationsverfahren soll dafür das MIMO-Verfahren (Multiple Input Multiple Output) zur Anwendung kommen. Dabei werden mehrere Antennen - etwa in einem Smartphone - gleichzeitig zur Datenübertragung genutzt.

Bandbreite ist aber nicht alles, worum es bei 5G geht. Wenn etwa Sensordaten von selbstfahrenden Autos während der Fahrt mit anderen Verkehrsteilnehmern über das Mobilfunknetz geteilt werden sollen, muss die Latenzzeit, also die Verzögerung bei der Datenübertragung, möglichst gering sein. "Hier ist eine neue Netzarchitektur notwendig", meint Grausam. Mit 5G werde sich die Anzahl der Mobilfunkstationen verfünffachen. Vor einem Wald an Sendemasten, wie man sie heute kennt, muss man sich aber nicht fürchten.

Fünfmal mehr Stationen

5G-Stationen werden viel kleiner sein und unauffälliger platziert werden können, etwa an Hauswänden, an Telefonzellen, an den grauen Telekommunikationskästen am Straßenrand (Remote Access Units - RAU) oder direkt unterhalb von Kanaldeckeln. So genannte Mikro-Basisstationen werden etwa so groß wie ein WLAN-Router sein und ganze Bürogebäude mit 5G versorgen können. Außerdem wird es so genannte Femto-Basisstationen für einzelne Haushalte geben. "Die können etwa die Größe einer Glühbirne haben", meint Wukowits.

Die kleinen 5G-Stationen sollen künftig möglichst an Glasfasernetze angebunden sein. Um den weltweiten Datenverkehr nicht noch mehr zu belasten, werde es auch notwendig sein, "Inhalte näher zum Kunden zu bringen", meint Grausam. Mobilfunkstationen werden also mit Zwischenspeichern ausgestattet werden und so quasi als kleine Rechenzentren agieren. Die neue Netzarchitektur wird es ermöglichen, bestimmte Teile des Mobilfunknetzes abzutrennen, etwa für Industriebetriebe, meint Grausam. Dieser Teil könnte dann etwa mit besonderen Sicherheitsmaßnahmen ausgestattet werden.

Standortfaktor

Für Wukowits steht fest, dass ein gut funktionierendes 5G-Mobilfunknetz künftig ein wichtiger Faktor für den Wirtschaftsstandort Österreich sein wird: "Im globalen Wettbewerb ist damit Weiterentwicklung auf vielen Gebieten möglich, etwa im Gesundheitssektor oder bei Smart Cities." Aber auch im Unterhaltungs- und Informationsbereich sei die flüssige Übertragung großer Datenmengen enorm wichtig. Marcus Grausam sieht etwa Augmented-Reality-Spiele wie Pokemon Go als Trend, für den Mobilfunknetze maßgeblich sind.

Durch die erhöhte Anzahl an Sendern und Zwischenspeicher steigt der Energieverbrauch. Grausam und Wukowits sehen den Effekt aber als überschaubar an. Die Netzinfrastruktur werde immer effizienter. Basisstationen werden zunehmend mit Photovoltaikzellen ausgestattet. Außerdem könnte sich 5G positiv auf die Gesamtenergiebilanz des Landes auswirken. Wukowits zieht das Beispiel Online-Shopping heran: "Man braucht kein Auto, man braucht kein Einkaufszentrum. Der Stromverbrauch daheim steigt vielleicht ein wenig, aber woanders sinkt er noch mehr."

Frequenzen neu verteilen

Effizienter soll in Zukunft auch die Nutzung von Mobilfunkinfrastruktur werden. Momentan ist der Anteil der Infrastruktur, die mit anderen Mobilfunkbetreibern geteilt wird, noch relativ gering. "Für 5G macht die gemeinsame Nutzung durchaus Sinn", meint Grausam.

Ein wichtiger Schritt hin zu 5G ist laut Nokia und A1 schlussendlich die Umwidmung von Frequenzbändern, das so genannte "Refarming". Frequenzen, die momentan noch für 2G oder 3G reserviert sind, sollen künftig für LTE und 5G nutzbar werden. Dies geschieht nicht im ganzen Land gleichzeitig. Einzelne Regionen, so genannte Cluster, können unterschiedliche Frequenzverteilungen aufweisen. Diese Tatsache ist auch der Grund, warum die Geschwindigkeitsdemonstration in Klagenfurt stattfand. Im Bereich Osttirol und Kärnten stehen die drei verwendeten Frequenzen bereits für LTE zur Verfügung.