Was ist die neue Funktechnologie 5G?

Die 5G New Radio (NR)-Technologie ist die Grundlage der fünften Generation von Mobilfunknetzen und stellt die drahtlose Kommunikationstechnologie dar, die hohe Geschwindigkeit, geringe Latenz und massive Konnektivität für eine Vielzahl von Anwendungen ermöglicht. Die 5G NR-Technologie wurde von internationalen Standardisierungsorganisationen wie dem 3rd Generation Partnership Project (3GPP) entwickelt und bietet im Vergleich zu früheren Generationen mehrere Fortschritte, darunter neue Frequenzbänder, Modulationsschemata und Antennentechnologien. Hier finden Sie eine ausführliche Erläuterung der wichtigsten Aspekte der 5G NR-Technologie:

1. Frequenzbänder:

mmWave- und Sub-6-GHz-Spektrum: 5G NR arbeitet sowohl im Millimeterwellen- (mmWave) als auch im Sub-6-GHz-Frequenzband. mmWave-Bänder bieten hohe Datenraten, haben aber eine geringere Reichweite, während Sub-6-GHz-Bänder ein Gleichgewicht zwischen Abdeckung und Kapazität bieten und verschiedene Einsatzszenarien unterstützen.

2. Modulation und Codierung:

Modulation höherer Ordnung: 5G NR nutzt Modulationsschemata höherer Ordnung wie 256-QAM (Quadrature Amplitude Modulation), wodurch mehr Daten in jedem Symbol kodiert werden können und die Datenraten erhöht werden.
Adaptive Modulation und Codierung: Das System passt Modulation und Codierung dynamisch an die Kanalbedingungen an und optimiert so die Datenraten bei gleichzeitiger Wahrung der Zuverlässigkeit.

3. Mehrere Antennentechnologien:

Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output): 5G NR nutzt Massive MIMO, was den Einsatz einer großen Anzahl von Antennen an Basisstationen beinhaltet. Diese Technologie verbessert sowohl die Downlink- als auch die Uplink-Kommunikation und führt zu einer verbesserten Netzwerkkapazität und spektralen Effizienz.
Beamforming: Die NR-Technologie nutzt Beamforming-Techniken, um Signale in bestimmte Richtungen zu fokussieren und so die Signalstärke, Abdeckung und Gesamtnetzwerkeffizienz zu verbessern.

4. Numerologie und Rahmenstruktur:

Flexible Numerologie: 5G NR führt eine flexible Numerologie ein, die die Anpassung des Unterträgerabstands und der Symboldauer ermöglicht und so unterschiedlichen Serviceanforderungen und Einsatzszenarien gerecht wird.
TDD- und FDD-Konfigurationen: NR unterstützt sowohl TDD- (Time Division Duplex) als auch FDD-Konfigurationen (Frequency Division Duplex) und bietet so Flexibilität für verschiedene Betreiber und Regionen.

5. Duplex-Systeme:

Vollduplex: Die NR-Technologie unterstützt die Vollduplex-Kommunikation und ermöglicht so gleichzeitiges Senden und Empfangen auf derselben Frequenz, wodurch Effizienz und Durchsatz verbessert werden.
Halbduplex: Halbduplex-Konfigurationen werden ebenfalls unterstützt, sodass die Kommunikation jeweils in eine Richtung möglich ist.

6. Slot- und Symbolstruktur:

Flexibilität bei Slot- und Symbolkonfigurationen: Die NR-Technologie verfügt über eine flexible Slot- und Symbolstruktur und ermöglicht verschiedene Konfigurationen, um spezifische Anwendungsfallanforderungen zu erfüllen, einschließlich Szenarien mit geringer Latenz und hohem Durchsatz.

7. Kanalkodierung und Fehlerkorrektur:

Erweiterte Kanalkodierung: 5G NR nutzt fortschrittliche Kanalkodierungstechniken, um die Fehlerkorrekturfähigkeiten zu verbessern und eine zuverlässige Kommunikation auch unter schwierigen Funkbedingungen zu gewährleisten.

8. Wellenform- und Mehrfachzugriffstechniken:

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM): OFDM ist die primäre Wellenform, die in NR verwendet wird. Sie bietet Widerstandsfähigkeit gegen frequenzselektives Fading und unterstützt eine hohe spektrale Effizienz.
Zuteilungsfreier und zuteilungsbasierter Mehrfachzugriff: NR führt sowohl zuteilungsfreie als auch zuteilungsbasierte Mehrfachzugriffsschemata ein und ermöglicht eine effiziente Kommunikation für verschiedene Gerätetypen und Verkehrsmerkmale.

9. Erstzugriff und Zellensuche:

Synchronisationssignale: Die NR-Technologie umfasst Synchronisationssignale, die den Erstzugriff und Zellsuchverfahren für Benutzergeräte erleichtern, die in das Netzwerk eintreten.

10. Referenzsignale:

Pilot- und Sondierungsreferenzsignale: NR integriert Pilot- und Sondierungsreferenzsignale, um die Kanalschätzung zu unterstützen und so eine effiziente Strahlformung und allgemeine Netzwerkoptimierung zu ermöglichen.

11. Bandbreitenkonfigurationen:

Breites Spektrum an Bandbreiten: NR unterstützt ein breites Spektrum an Bandbreitenkonfigurationen, sodass Betreiber Netzwerke mit unterschiedlichen Kapazitäten und Abdeckungsmerkmalen bereitstellen können.

12. Flexible Rahmenkonfigurationen:

Unterstützung für variable Frame-Konfigurationen: Die NR-Technologie ermöglicht variable Frame-Konfigurationen und berücksichtigt unterschiedliche Dienste und Bereitstellungsszenarien mit unterschiedlichen Anforderungen.

13. Integration mit 5G-Kernnetzwerk:

Schnittstelle zum 5G-Kern: Die NR-Technologie ist mit verschiedenen Funktionen im 5G-Kernnetzwerk verbunden, darunter gNB (5G New Radio Base Station), AMF (Access and Mobility Management Function) und SMF (Session Management Function).

14. Servicebasierte Architektur:

Übergang zur servicebasierten Architektur: Die 5G NR-Technologie übernimmt eine servicebasierte Architektur, die eine flexiblere und effizientere Bereitstellung von Diensten ermöglicht, die Modularität fördert und neue Geschäftsmodelle ermöglicht.

15. Evolution und zukünftige Fortschritte:

Kontinuierliche Entwicklung: Die 5G NR-Technologie entwickelt sich kontinuierlich weiter, mit fortlaufender Forschung und Entwicklung, um auf neue Anforderungen, Technologien und Anwendungsfälle einzugehen. Zukünftige Releases wie Release 17 werden voraussichtlich weitere Verbesserungen bringen.

Zusammenfassend handelt es sich bei der 5G NR-Technologie um eine umfassende Reihe von Fortschritten in der drahtlosen Kommunikation, die neue Frequenzbänder, Modulationsschemata, Mehrantennentechnologien, flexible Numerologie, Duplexschemata, erweiterte Kanalcodierung und Unterstützung für eine breite Palette von Diensten umfasst. Diese Elemente tragen gemeinsam zu den Fähigkeiten und Leistungsverbesserungen bei, die die 5G-Technologie bietet, und ermöglichen vielfältige Anwendungen und Anwendungsfälle in allen Branchen.