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Pia Habel

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Deutsche Telekom und Huawei: Abschluss der weltweit ersten 5G-Feldversuche mit mmWave-Technologie im Hochfrequenzbereich

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  • Weltweit erste 5G NR-Feldversuche  mit mmWave-Technologie im E-Band - unter realen Bedingungen und über mehrere Funkzellen hinweg, für den Einsatz in Gebäuden und im Außenbereich 
  • 5G mmWave MIMO macht 5G-Mobilfunk technisch möglich
  • Mehr als 1Gbit/s über 240 Meter bei Sichtverbindung

Großflächige Abdeckung und die nötige Mobilität  im Millimeterwellenbereich stellen für die 5G-Anbieter eine technische Herausforderung dar. Hohe Ausbreitungsverluste bei den Signalen hemmen die Abdeckung, während der gebündelte Richtstrahl, der für eine gute Übertragung erforderlich ist, die Ortung der Endgeräte im Millimeterwellenbereich erschwert.

Bei den in Bonn durchgeführten Tests kam MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) in Kombination mit modernster Antennentechnik zum Einsatz -  mit adaptivem Beamforming und Beamtracking, um Geschwindigkeiten von mehreren Gbit/s für stationäre und mobile Anwendungen bei einer Bandbreite von 1GHz zu ermöglichen. Die Leistung wurde in unterschiedlichen Umgebungen  über mehrere Funkzellen hinweg nachgewiesen und bewertet, unter verschiedenen Bedingungen, z.B. Sichtverbindung, eingeschränkte Sichtverbindung und Nicht-Sichtverbindung. Darüber hinaus wurden bei den Tests auch Szenarien wie Gebäude mit Glasfassade, Blattwerk und Büroräume bewertet.

Millimeterwellen im 5G-Mobilfunk

Die von der Internationalen Fernmeldeunion ITU formulierten Anforderungen an 5G-Mobilfunk umfassen auch Systeme, die Datenübertragungen mit hoher Bandbreite für mobile Dienste ermöglichen (Enhanced Mobile Broadband, eMBB). Hier müssen nicht nur die hohen Anforderungen an die Kapazität erfüllt sein, sondern auch die Ansprüche an höhere Datengeschwindigkeiten für den Nutzer (bis zu 10 Gbit/s). Da in den höheren Spektrumbändern viel Spektrum zur Verfügung steht, ist der Einsatz von mmWave-Technik für das Erreichen solcher Geschwindigkeiten vielversprechend. Für die mmWave-Technik gibt es mehrere realistische Einsatzmöglichkeiten in einem 5G-Zugangsnetz: Festnetzersatz via Mobilfunk (Fixed-Wireless-Access,  FWA), Kleinzellenzugang in Gebäuden und im Außenbereich (z.B. Hotspots, Datendusche, Smart Offices) sowie das Backhaul in kleinen Zellen.

Da in der ersten Phase der Vergabe von 5G-Frequenzen (in Abstimmung mit ITU und 3GPP) ein Forschungszeitraum für den Frequenzbereich unterhalb von 52,6 GHz vorgesehen ist, werden Frequenzen bis zu 100 GHz erst in Phase 2 vergeben (3GPP Rel. 16), die dann im Dezember 2019 abgeschlossen sein soll. Das E-Band (66 – 76 GHz) gehört zum Frequenzbereich 24 GHz bis 86 GHz, wie festgelegt nach der letzten Weltfunkkonferenz.

Diese Tests basieren auf der seit 2016 bestehenden Zusammenarbeit von Telekom und Huawei im 5G:haus Innovationslabor, als die Partner den weltweit ersten mmWave-Prototyp vorstellten, der bei 73GHz unter Laborbedingungen betrieben wurde. Bei dieser Demonstration mit Multi-User MIMO zeigte sich, dass eine hohe Spektrumeffizienz erreicht wurde und für einzelne Nutzer ein Durchsatz von über 20 Gbit/s möglich war.

Versuche über mehrere Funkzellen hinweg ergaben ein kompliziertes Bild bei der Wellenausbreitung sowie ein entsprechendes Störungsrisiko beim Einsatz von mmWave-Systemen und zeigten auf, wie wichtig neue Planungsmethoden sind.

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