Die Entwicklung der Mobilfunknetze


Technologie im Detail


Dritte Generation (3G)


Die Einführung von 3G im Jahr 2000 – in Europa unter der Bezeichnung UMTS, in den USA unter CDMA2000 – läutete einen Wandel ein, wie Mobiltelefone verwendet und betrachtet wurden. Dabei ging es weniger um Sprachanrufe als vielmehr um soziale Anbindung. Ebenfalls auf GSM basierend, war das Hauptziel von 3G die Unterstützung einer schnellen Datenübertragung. Die ursprüngliche 3G-Technik ermöglichte Datenraten bis 14 MBit/s. Mit seiner Fähigkeit, größere Datenmengen mit höherer Geschwindigkeit zu übertragen, ermöglichte 3G, Videoanrufe zu tätigen, im Internet zu surfen, Dateien auszutauschen, Online-Spiele zu spielen und sogar online fernzusehen. Während 2G-Netze für das Herunterladen eines 3-minütigen MP3- Songs in etwa 6 bis 9 Minuten benötigten, dauert der Download derselben Datei in einem 3G-Netzwerk zwischen 11 und 90 Sekunden. Heute wird 3G am häufigsten als Backup für 4G-Netze verwendet.


Vierte Generation (4G)


Die Einführung von 4G läutete die Ära des Smartphones und der Handheld- Mobilgeräte ein. 4G ist die erste Generation auf Basis der LTE-Technik (Long-Term Evolution), um theoretische Download-Geschwindigkeiten zwischen 10 MBit/s und 1 GBit/s bereitzustellen. Dies sorgt für eine bessere Latenz (weniger Pufferung), höhere Sprachqualität, Instant- Messaging-Dienste und soziale Medien, Qualitäts-Streaming und schnellere Download-Geschwindigkeiten. 4G ist auch das erste IP-basierte Mobilfunknetz, das Sprache als einen weiteren Dienst behandelt. Die Technik wird weiterentwickelt, um die Anforderungen an die Dienstqualität (QoS; Quality of Service) und Datenübertragungsraten zu erfüllen,


„Es sind erst etwa 40 Jahre vergangen, als die Mobiltelefonie eingeführt wurde – doch in dieser Zeit haben sich die Fähigkeiten von Mobilfunknetzen in einem Tempo entwickelt, das sowohl den sozialen Wandel als auch die Innovation auf globaler Ebene vorangetrieben hat.“


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die für Anwendungen wie funkbasierter Breitbandzugang, Multimedia Messaging Service (MMS), Video-Chat, mobiles Fernsehen, HDTV-Inhalte, Digital Video Broadcasting (DVB) erforderlich sind.


In der relativ kurzen Zeit seit ihrer Einführung haben 4G-Netze jedoch bereits damit zu kämpfen, die an sie gestellten Anforderungen zu erfüllen. Angetrieben von neuen Technologien wie Augmented Reality (AR), autonome Fahrzeuge und dem rasanten Wachstum des Internet der Dinge (IoT) steigt die weltweite Nachfrage nach mobiler Bandbreite exponential. Der Technologieriese Ericsson sagt bis 2023 ein durchschnittliches jährliches Wachstum (CAGR) von 39% im weltweiten mobilen Datenverkehr voraus, was insgesamt 107 Exabyte (EB) pro Monat entspricht. Neue Anwendungen sind nicht nur bandbreitenhungrig, sondern benötigen auch höhere Geschwindigkeiten und geringere Latenzzeiten. Die wachsende Anzahl von IoT-Einrichtungen beflügelt die Nachfrage nach immer mehr Verbindungen – laut Ericsson bis 2022 auf über 29 Milliarden.


Als die International Telecommunications Union (ITU) erkannte, dass 4G/LTE- Netze letztendlich ihre Kapazität erreichen werden, definierte sie 2015 die Anforderungen für 5G.


Die 5G-Revolution


Die im Dokument ITU-R IMT-2020 (5G) enthaltene ITU-Spezifikation für 5G ist in Bild 3 zusammengefasst. Die ehrgeizige Spezifikation stellt einen enormen Leistungssprung gegenüber 4G dar und zielt darauf ab, die Anforderungen der neuen o.g. Anwendungen zu erfüllen. Durchsätze bis zu 10 GBit/s (100- mal schneller als bei 4G) sollen den wachsenden Bedarf nach Bandbreite stillen. Latenzzeiten von 1 ms (vgl. mit 30 bis 50 ms bei 4G) ermöglichen Reaktion nahezu in Echtzeit. Die Verbindungsdichten von 1000 Geräten pro Quadratkilometer (100-mal mehr als bei 4G) sollen die wachsende Zahl von IoT-Geräten und -Sensoren unterstützen.


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