Drahtlose Festnetzzugänge: So beschleunigen sie den Ausbau von 5G

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Drahtlose Festnetzzugänge: So beschleunigen sie den Ausbau von 5G

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In Deutschland sind drahtlose Festnetzzugänge (FWA) noch nicht besonders stark verbreitet. 5G könnte das nicht nur ändern, sondern umgekehrt sind FWA sogar ein Schlüssel zur schnellen Ausrollung von 5G.
Drahtlose Festnetzzugänge

Quelle: Stockwerk-Fotodesign/Shutterstock

Drahtlose Festnetzzugänge (Fixed Wireless Access – FWA) sind definiert als eine fest installierte Breitbandverbindung, die über fest installierte Teilnehmernetzgeräte (Customer Premises Equipment, CPE) bereitgestellt wird. Die Empfangsantennen und Endgeräte können in verschiedenen Formaten für den Innenbereich (auf dem Schreibtisch oder der Fensterbank) und für den Außenbereich (Dach-, Mast-, oder Wandmontage) realisiert werden. Dabei ist zu beachten, dass diese Definition mobile Breitbandlösung wie Verbindungen, die über tragbare, batteriebetriebene WLAN-Router und Dongles hergestellt werden, ausschließt.

Drahtlose Festnetzzugänge mit höherer Download-Geschwindigkeit

FWA ist bereits seit langem bewährt. Der Anbieter EE hat beispielsweise im Februar 2018 einen Dienst eingeführt, um 580.000 britische Haushalte ohne adäquaten Festnetzanschluss via LTE zu versorgen. Mit geschätzten Installationskosten von weniger als 40 Prozent bietet FWA einen erschwinglichen und vor allem einfach umzusetzenden Breitbandzugang mit dem zusätzlichen Vorteil, dass der Kunde die nötigen Geräte in der Regel selbst installieren kann.

Dieser Dienst auf LTE-Basis bietet zwar einen hohen Komfort, aber die Download-Geschwindigkeiten und Latenzen des auf der 4G/LTE basierenden drahtlosen Festnetzzugangs können nicht mit denen eines Glasfaser-Breitbandanschlusses konkurrieren. Aufgrund der erheblich verbesserten Netzleistung ist der 5G-basierte FWA dagegen durchaus wettbewerbsfähig zum Glasfaseranschluss, wobei die Komfort- und Kostenvorteile erhalten bleiben.

Durch die Nutzung des Hochfrequenzspektrums ermöglicht 5G Geschwindigkeiten von mehreren GHz und Latenzen von nur einer Millisekunde. Damit entsprechen die Reaktionszeiten denen von Festnetzanschlüssen. Erste 5G-Versuche haben Download-Geschwindigkeiten von 10 bis 25 Gbps ergeben, also deutlich mehr als die durchschnittliche Breitbandgeschwindigkeit von etwa 30 Mbps in britischen Haushalten.

Die Knackpunkte bei 5G

Fraglos kann 5G einen erheblichen wirtschaftlichen Mehrwert in vielen Bereichen schaffen, denn der neue Standard wird ein breites Spektrum an bestehenden und noch zu definierenden Anwendungen ermöglichen. Die weltweiten Mobilfunkbetreiber, die mit dem Ausbau der neuen Netzinfrastruktur beauftragt sind, stehen jedoch vor mehreren Herausforderungen. Es sind erhebliche Investitionen erforderlich, insbesondere zur Unterstützung des Hochfrequenzspektrums, um sein volles Potenzial auszuschöpfen.

Dabei sind viele Netzbetreiber noch am Ausbau des 4G/LTE-Netzes interessiert, trotz dass sie hier eine Abflachung der Umsätze oder sogar sinkende Geschäftsvolumen sehen. Das liegt insbesondere daran, dass LTE in der Regel in mobilen Technologien genutzt wird. Für die viele Betreiber ist daher der Business Case beim Nachfolger 5G noch nicht klar erkennbar.

Wie LTE und FWA 5G antreiben kann

In diesem Zusammenhang ist 5G FWA ein Anreiz für Netzbetreiber. Eine Sichtung der weltweiten Rollout-Pläne zeigt, dass viele Betreiber die 5G-Einführung zu Beginn auf der „non-stand-alone“-Option von 3GPP aufbauen, die eine Bereitstellung von 5G-Diensten im Sub-6GHz-Spektrum durch Nutzung der bestehenden 4G/LTE-Netzwerkinfrastruktur ermöglicht. Sobald sich der Netzbetreiber zu dieser Investition entschlossen hat, ist es für ihn relativ einfach, FWA-Dienste aus dieser Infrastruktur heraus bereitzustellen und so beispielsweise einen schnellen und flächendeckenden Dienst für ländliche Gebiete anzubieten.

Im Kontrast dazu haben sich Netzbetreiber wie Verizon oder AT&T dazu entschlossen, ihre Anfangsinvestitionen im 5G-Bereich auf den Ausbau der Hochfrequenz-Infrastruktur für lukrative Märkte zu konzentrieren und Verbrauchern in dicht besiedelten städtischen Gebieten FWA-Dienste anzubieten.

Drahtlose Festnetzzugänge
Bestehende Infrastruktur für die LTE-Kommunikation bildet gerade in ländlichen Regionen eine wichtige Grundlage für den Ausbau von 5G. Bild: Mouser

Unabhängig vom eingeschlagenen Weg sind sich die Analysten einig, dass FWA-Dienste in den 5G-Plänen der weltweiten Netzbetreibergemeinschaft eine bedeutende Rolle spielen sollten und werden, wobei Ericsson für den Zeitraum 2019 bis 2025 eine Verdreifachung der Verbindungen vorhersagt. Gleichzeitig prognostiziert SNS Telecom, dass die weltweiten FWA-Einnahmen von geschätzt einer Milliarde Dollar Ende 2019 bis 2025 auf über 40 Milliarden Dollar anwachsen werden, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 84 Prozent entspricht.

5G-FWA: Einführung mit Optionen

FWA kann entweder auf dem 5G-Spektrum zwischen 1GHz und 6GHz basieren oder auf dem sogenannten „Super Data Layer“ des Hochfrequenzbereichs über 28GHz. Bei Frequenzen unter 6GHz ist der Datendurchsatz zwar geringer als bei höheren Frequenzen, aber die Netzabdeckung ist bereits besser gegeben, und die FWA-Dienste können auf der Basis der Non-Stand-alone-Infrastruktur gemeinsam mit LTE bereitgestellt werden.

Implementierungen im Sub-6-GHz-Bereich können bis zu 100 Mal schnellere Download-Geschwindigkeiten bieten als die derzeitigen Breitbandverbindungen. Sie sind also für Verbraucher und Unternehmen attraktiv, die keinen Zugang zur Glasfaser haben. Aus Sicht der Netzbetreiber eröffnet die Bereitstellung von FWA-Diensten im Sub-6-GHz-Bereich die Möglichkeit, Kunden in abgelegenen Gebieten für drahtlose Festnetzzugänge anzusprechen, ohne wenig lukrative, Netzzellen extra neu aufbauen zu müssen. Außerdem können Funkwellen mit dieser Technologie Wände besser durchdringen und erleichtern die Netz-Nutzung mit Endgeräten in Innenräumen, die zur Selbstinstallation durch den Benutzer verschickt werden können.

Auf dem hochfrequenten Super Data Layer bietet 5G FWA hingegen ein Leistungsniveau, das mit Glasfaser vergleichbar ist. Durch die Verwendung ausgefeilter Antennensysteme (AAS) in Verbindung mit MIMO- und Beamforming-Techniken lassen sich eine höhere Dichte von Benutzern ohne Interferenzen bedienen. Der Einsatz von 5G FWA auf diesem Level erfordert zwar höhere Investitionen in die Netzdichte, dies wird jedoch in dicht besiedelten Gebieten durch eine große Anzahl potenzieller Nutzer kompensiert, die bedient werden können.

Jedoch hat auch der Super Data Layer einen Haken: Die hohen Frequenzen durchdringen übliche Baumaterialien nur schlecht. Daher ist für die Endgeräte eine externe Antenne erforderlich, um die Signalverschlechterung zu mindern. Dies erschwert zwar den Installationsprozess, aber eine Selbstinstallation ist in vielen Fällen immer noch möglich. Wo dies nicht der Fall ist, sind vom Netzbetreiber verwaltete Systeme in Städten und städtischen Gebieten weniger komplex und kostspielig – und in jedem Fall immer noch wesentlich kostengünstiger und schneller umsetzbar – als eine klassische Festnetzinstallationen.

5G-Einführung mit starken Lieferanten

Die weltweite 5G-Einführung treibt die Nachfrage nach einer breiten Palette von Komponenten und Geräten voran, von Steckverbindern bis hin zu hochentwickelten HF-Transceivern. Da die Standards für die 5G-Kernnetze nun vollständig definiert sind (in 3GPP Release 15), kann das 5G-Lieferanten-Ökosystem auf sicherer Basis mit der Entwicklung der Komponenten, Systeme und Subsysteme beginnen, die für die Unterstützung der Einführung erforderlich sind.

Der Anbieter Qorvo etwa konzentriert sich auf das Design und die Herstellung der speziellen HF-Komponenten, wie HF-ICs, Transistoren, HF-Front-End-Module, Empfangs- und Sendemodule und rauscharme Verstärker, mit denen die 5G-Infrastruktur betrieben wird. Die Produkte von Qorvo, wie der QPF4001 GaN MMIC, sind auf die Design-Herausforderungen im Bereich der höheren 5G-Frequenzen ausgerichtet.

Drahtlose Festnetzzugänge: Ein Fazit

Die Erprobung der 5G-Mobilfunkkommunikation ist zwar mittlerweile weltweit in vollem Gange, doch aufgrund des Umfangs der erforderlichen Investitionen gehen die meisten Branchenkommentatoren davon aus, dass die flächendeckende Netzeinführung erst in einigen Jahren abgeschlossen sein wird.

Drahtlose Festnetzzugänge (Fixed Wireless Access – FWA) sind zwar ein bewährter Dienst, aber noch nicht besonders verbreitet. Durch die 5G-Technologie wird er so stark verbessert, dass er das Leistungsniveau bietet, die wir von Breitband-Glasfaserverbindungen gewohnt sind. Angesichts dieser Leistungsverbesserung sowie der relativ niedrigen Bereitstellungskosten und der selbständigen Geräteinstallation beziehungsweise -einrichtung sind drahtlose Festnetzzugänge mit 5G für Nutzer und Betreiber attraktiv.

Der Autor Mark Patrick ist Technical Marketing Manager bei Mouser Electronics.

Lesen Sie auch: Virtual und Augmented Reality: Diese 7 Anwendungen profitieren von 5G

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