Parallelbetrieb

Zwei Netze gleichzeitig: 5G-Smart­phones können 4G mitnutzen

Bisher konnten Handys immer nur in einem Netzstandard (2G/3G/4G) eingebucht sein, mit 5G wird sich das nun ändern. Lesen Sie, warum die Nutzung von 4G-Datenkanälen in 5G-Netzen auch unbedingt nötig sein wird.
Vom Global Mobile Broadband Forum 2016 in Tokio berichtet
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4G und 5G gleichzeitig - das sind die prognostizierten Werte
4G und 5G gleichzeitig - das sind die prognostizierten Werte
Eine negative Folge der bisherigen Evolution der Mobilfunknetze ist, dass ein Handy oder Smartphone immer nur in einem Netz eingebucht sein kann, also entweder in 2G/GSM, 3G/UMTS oder 4G/LTE. Zwar können laufende Anrufe (fast) unterbrechungsfrei von einem auf ein anderes Netz übertragen werden. Aber ein Handy kann sich nicht in zwei Netzen gleichzeitig einbuchen. Das hat durchaus Nachteile für den Kunden: Ist zum Beispiel an einem Standort ein starkes 3G-Signal verfügbar und zugleich ein schwaches 4G-Signal, dann bucht sich das Handy des Kunden dennoch in der Regel in das modernste Netz, also 4G, ein, was dann aufgrund des schwachen Signals entsprechend mickrige Datenraten nach sich zieht. In manchen Fällen bekommen Kunden daher eine erheblich bessere mobile Datenrate, wenn sie 4G in den Smartphone-Einstellungen expliziert deaktivieren, und nur die Einbuchung in 2G und 3G zulassen. Aber das gilt definitiv nicht allgemein: Für die meisten Kunden ist 4G natürlich deutlich besser als 3G!

Bei den kommenden 5G-Netzen droht zumindest anfangs noch häufiger als beim Übergang von 3G auf 4G die Situation, dass man ohne 5G höhere Datenraten erzielt als mit. Der Grund hierfür ist der hohe Abstand zwischen den 5G-Frequenzen: Das tiefe Band wird in der Regel bei 700 MHz liegen, ist also in der Ausbreitungscharakteristik vergleichbar mit dem heutigen LTE-800. Das mittlere Band hat aber bereits 3,5 GHz, die fünffache Frequenz des tiefen Bands. Und das hohe Band liegt mit 26 GHz nochmals drastisch höher! Je höher die Frequenz, desto kürzer ist jedoch die Reichweite, insbesondere, wenn es keine direkte Sichtverbindung zwischen Basisstation und Nutzergerät gibt. Weitere Details über die für 5G (anfangs) verwendeten Frequenzbänder haben wir in zwei weiteren Artikeln für Sie zusammengestellt: Einen über die schwierige weltweite Harmonisierung der 5G-Frequenzen, und einen weiteren über die 5G-Frequenzen in Deutschland.

Nun stehen die Basisstationen der Netzbetreiber bisher in einem Raster, das auf GSM-1800 bzw. UMTS-2100 optimiert ist. Für eine flächendeckende Versorgung mit 5G im 3500-MHz-Band müsste dieses Raster deutlich verdichtet werden. Es ist nicht zu erwarten, dass die Netzbetreiber diese Verdichtung bereits bis zum erwarteten kommerziellen 5G-Start im Jahr 2020 schaffen werden. Das hohe Band bei 26 GHz wird sowieso vor allem für Hotspots wie Flughäfen oder Bahnhöfe Anwendung finden und sicher nie flächendeckend ausgebaut werden. Wenn aber die Versorgung mit 5G-3500 und erst recht die mit 5G-26000 nicht flächendeckend ist, dann werden vergleichsweise viele Smartphones auf das 700er Band zurückfallen und dieses verstopfen. Die Folge: Frust bei den 5G-Usern!

4G und 5G im Mischbetrieb

Testaufbau für 4G und 5G gleichzeitig
Die Antenne links im Bild gehört zu einer experimentellen 5G-Basisstation. Rechts im Bild befindet sich eine LTE-Basisstation. Die beiden Antennen in der Bildmitte gehören zu zwei Demonstrations-Endgeräten, die sowohl 4G als auch 5G unterstützen.
Auf dem Global Mobile Broadband Forum in Tokio hat Huawei eine Technologie-Demonstration aufgebaut, die zwei Endgeräte zeigt, die beide gleichzeitig in 5G (bei 26 GHz) und 4G (sogar mit Carrier Aggregation, also mehreren Frequenzen gleichzeitig) eingebucht sind. In diesem Fall addieren sich die Datenraten von 5G (insgesamt 20 GBit/s) und 4G (insgesamt 1 GBit/s) gegenseitig auf.

In der Praxis wird der von Huawei auf der Messe gezeigte Fall dennoch eher selten auftreten. Wenn ein Kunde sehr gut mit dem hohen 5G-Band versorgt ist, dann bringt es dem Kunden nur wenige Prozent zusätzlicher Gesamtbitrate, wenn man ihm auch noch alle an seinem Standort verfügbaren 4G-Bänder zuschlägt. Wenn ein Kunde aber an seinem Standort nur 5G-700 empfängt, und er sich die Zelle mit vielen anderen aktiven Usern teilen muss, dann liegt die Netto-Bitrate des Kunden nicht im Bereich von mehreren Gigabit pro Sekunde, sondern bei nur einigen Megabit pro Sekunde. Und dann hat der Kunde schon einen erheblichen Nutzen, wenn man ihn parallel in die an seinem Standort verfügbaren LTE-Bänder lässt, so dass seine Bitrate zum Beispiel auf 100 MBit/s steigt.

Zumindest auf dem Papier heißt das für den Kunden, dass er mit 5G nie schlechter dastehen wird als mit 4G. Denn er bekommt ja die Kapazität des 5G-Netzes einfach zusätzlich zu der des 4G-Netzes. Ob das auch in der Praxis immer reibungslos klappt, wird sich zeigen. Im Vergleich zur Situation zur Einführung von sowohl 3G als auch 4G, wo der Kunde mit den neuen Netzen teilweise schlechter da stand als mit den alten, wird der Übergang von 4G zu 5G also hoffentlich für den Kunden entsprechend sanfter verlaufen.

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