Beamforming

Wenn die Antenne dem Kunden "hinterher fährt"

Um einzelne Kunden besser zu versorgen und zusätzliche Sendestationen einsparen zu können, experimentieren Vodafone und Ericsson mit Beam-Forming.
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Auf dem treppenförmigen Hochhaus an der Abzweigung steht der Sender mit Beamforming (Modell: Ericsson)Auf dem treppenförmigen Hochhaus steht der Sender mit Beamforming Seit es den zellularen Mobilfunk gibt, wird über die mögliche und notwendige Flächenabdeckung dieser Netze diskutiert. Mit zunehmendem Netzausbau setzen einige Kunden inzwischen auch zu Hause nur noch auf Mobilfunk. Sei es per Smartphone oder Handy oder sei es per drahtlosem Router, manchmal liebevoll "MiFi" oder "Seife" genannt. Bessere Netzabdeckung generiert neue Ansprüche. Mobilfunk soll immer und überall verfügbar sein.

Mehr Sender oder schlauere Antennen?

Bisher galt die Formel: Je mehr Sender aufgestellt werden, desto besser ist die Abdeckung. Doch neue Sender aufzubauen, ist ziemlich aufwendig: Man braucht einen passenden Standort, einen Vermieter, der ihn auch vermieten will, einen Stapel offizieller Genehmigungen für Bau und Betrieb und nicht zuletzt einiges an Technik.

Wenn das Signal dem User folgt

Schon länger wird über Möglichkeiten diskutiert, das Mobilfunksignal hinter dem User "herzufahren" und jederzeit optimal auf ihn ausrichten zu können. Diese Technik nennt man "Beam-Forming". Die Mobilfunksender-Antenne bleibt dabei fest auf einem erhöhten Standort stehen und bewegt sich mechanisch überhaupt nicht. Das Zusammenspiel der vielen Einzelantennen ist der Trick dabei.

Am Rande der Eröffnung des Vodafone-5G-Labs in Düsseldorf stellte der Netzwerk-Ausrüster Ericsson diese Technik praktisch vor. Das sichtbare Antennenpanel verdeckt unter seiner Kunststoffhaut die allerneueste Technologie, beispielsweise 64 x 64 MiMo (Multi Input, Multi Output), sind also in Wirklichkeit 128 Mini-Antennen.

Beam-Forming Feldversuch in Langenhain

Gemeinsam erproben Vodafone und Ericsson in Langenhain (einem Ortsteil von Hofheim im Taunus, Bundesland Hessen), wo ein großer Gittermast von Vodafone außerhalb des Ortes auf dem Berg steht. An dessen Spitze sendet eine eigene Testzelle auf 2600 MHz im bisher unüblichen "TDD"-Verfahren (TDD = Time Division Duplex).

Die 64x64 MiMo Planar Antenne von Ericsson ist etwa 92 cm hoch. Was sich unter ihrer Kunststoff-Haut genau verbirgt, ist noch geheim. Es sind genau 128 Mini-Antennen und aktive Verstärker mit ordentlicher Kühlung.
Die 64x64 MiMo Planar Antenne von Ericsson ist etwa 92 cm hoch. Was sich unter ihrer Kunststoff-Haut genau verbirgt, ist noch geheim. Es sind genau 128 Mini-Antennen und aktive Verstärker mit ordentlicher Kühlung.
Bei TDD wird das Signal wie bei GSM in einzelne Zeitschlitze unterteilt, aber abwechselnd die Sende- und Empfangsrichtung auf dem gleichen Kanal gewechselt. In Langenhain wurde dafür an Testkunden eine spezielle Version des Vodafone Giga-Cube ausgegeben, der diese Technik "versteht".

Die Ergebnisse sind vielversprechend. Es ist nur eine große Station notwendig und diese reicht bis in den überwiegend aus Ein- oder Zweifamilienhäusern bestehenden Ort hinein.

Wie funktioniert das genau?

In gewissen Grenzen können die Signale dem Kunden durch Veränderung des Beams (Strahls) nachgeführt werden. Dies passiert durch ständig wechselnde Kombinationen einzelner Mini-Antennen, die in dem 64x64-Panel verbaut sind. Man muss sich dieses Prinzip wie ein Leuchtturm vorstellen, wo das Licht nicht ständig rotiert, sondern das ankommende oder wegfahrende Schiff anleuchtet und sich nur bewegt, wenn das Schiff aus dem Lichtstrahl ins Dunkel fahren würde.

Zurück nach Langenhain: Da der Gigacube als Homerouter in der Regel kaum bewegt wird, ist das Nachführen nicht so kritisch, wie bei durch die Stadt fahrenden Autos. In einer Zelle können auch nur eine bestimmte Menge an Usern "nachgeführt" werden. Trotzdem ist die Technik vielversprechend, da sie erheblich Kosten sparen und gleichzeitig mehr praktisch nutzbare Abdeckung bringen kann.

Wie Vodafone will sicherstellen will, dass Endgeräte und Netz bei 5G gut zusammenspielen, lesen Sie in einer weiteren Meldung.

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