Mobilfunkstandard nach Bedarf

Der aktuelle Ausbau der Funknetze sowohl mit weiteren 4G-Kapazitäten als auch mit 5G führt dazu, dass mehr Komponenten der Mobilfunkstandorte per Software gesteuert werden – Fachleute sprechen von einer „Virtualisierung der Funktechnik“. Damit lassen sich auch neue Verfahren wie zum Beispiel das sogenannte Dynamic Spectrum Sharing (DSS) realisieren, das einen wichtigen Schritt in Richtung 5G darstellt. Der Begriff bezeichnet die dynamische Aufteilung der Frequenzen nach Bedarf. Mit DSS kann der von einer Mobilfunkantenne genutzte Frequenzbereich dynamisch zwischen den 4G und 5G-Funkstandards aufgeteilt werden.

Auf diese Weise kann die Basisstation sehr kurzfristig auf die aktuelle Nachfragesituation reagieren: Halten sich etwa in einer Funkzelle nur 4G-Nutzer auf, werden auch 100 Prozent des verfügbaren Spektrums für 4G genutzt. Wären nur 5G-Nutzer vor Ort, ließen sich 100 Prozent der Bandbreite dem 5G-Funkstandard zuweisen. Verwenden etwa 60 Prozent der Nutzer in der Mobilfunkzelle ein 5G-taugliches Endgerät und 40 Prozent ein 4G-Endgerät, werden entsprechend 60 Prozent des Spektrums für die Versorgung mit 5G-Signalen und 40 Prozent des Spektrums für die Versorgung mit 4G/LTE genutzt. Die Anpassung der Signalverhältnisse kann sehr schnell im laufenden Betrieb erfolgen, daher die Bezeichnung „Dynamic Spectrum Sharing“.

Das Funkspektrum ist für die Netzbetreiber ein knappes Gut. Deshalb spielt die DSS-Funktion eine wichtige Rolle – denn sie ermöglicht ihnen, die Nutzung dieser begrenzten Ressource direkt an den tatsächlichen Bedarf anzupassen. Solange die Mehrzahl der Nutzer 4G-Smartphones einsetzt, werden diese mit dem von ihren Geräten unterstützten 4G/LTE versorgt. Nimmt der Anteil von Nutzern mit 5G-fähigen Endgeräten zu, kann auch die Versorgung mit diesem neueren Mobilfunkstandard wachsen. Den Netzbetreibern ermöglicht DSS, in einem Schritt sowohl die 5G-Netzabdeckung auszubauen als auch der Nachfrage nach 4G/LTE gerecht zu werden. Dabei sind in der Regel keine zusätzlichen baulichen Aufwände notwendig – da lediglich bereits vorhandene funktechnische Ressourcen für den 5G-Standard geöffnet werden, löst die Aktivierung von DSS auch keinen Vorgang im Sinne der Kommunalabstimmung aus. 

Den Anwendern beider Standards kommt die schrittweise Evolution in der Mobilfunktechnik zugute. Und werden gleichzeitig sogenannte Beamforming-Antennen eingesetzt, lassen sich die Signale damit zielgerichtet auf die tatsächlichen Aufenthaltsorte der Nutzer ausrichten, was besseren Empfang bei geringerem Energieeinsatz ermöglicht. Prinzipiell funktioniert DSS auf allen für die Nutzung durch 4G und 5G in Frage kommenden Frequenzen. In welchem Teil des Spektrums DSS in der Praxis zum Einsatz kommt, hängt dabei auch von der Netzausbaustrategie des jeweiligen Anbieters ab. So lässt sich DSS beispielsweise im 700-MHz-Band nutzen, wenn der Fokus auf weiträumiger Versorgung liegt – wegen der verfügbaren Bandbreite dann allerdings um den Preis geringerer maximaler Datenraten. Das Verfahren kann aber etwa auch im Frequenzbereich von 2,1 GHz genutzt werden, der bislang für UMTS/3G eingesetzt wurde und künftig mit 4G und 5G in typischerweise kleineren Zellen höhere Datenraten liefern soll. In beiden Fällen profitiert der Einsatz davon, dass auf diesen niedrigeren Frequenzen höhere Reichweiten erzielt werden können als auf den in der Frequenzauktion 2019 neu hinzugekommenen Mobilfunkfrequenzen zwischen 3,4 und 3,7 GHz, die bisweilen – technisch etwas vereinfachend – auch als „5G-Frequenzen“ bezeichnet werden.