Wenn ein Unternehmen verkündet, dass es einen neuen Standard geschaffen hat, bietet das meist Anlass, misstrauisch zu werden. Lässt man einmal die Tatsache außen vor, dass Standards nur von entsprechenden Gremien verabschiedet werden, spricht ein derartiger Alleingang meist eher dafür, dass man im Markt Fakten schaffen und sich selber in eine gute Ausgangsposition bringen möchte. Dazu ist es ungemein hilfreich, wenn die Medien ausführlich über den neuen Standard berichten. All das gilt, wenn derzeit über 5G, also den Mobilfunkstandard der nächsten Generation gesprochen wird. Erst einmal ist festzustellen: Diesen Standard gibt es nicht. Geredet wird also bestenfalls über die Technologie, die 5G einmal werden könnte. Und bemerkenswert ist eben vor allem, dass genau ein Unternehmen darüber spricht, nämlich Samsung. Das Unternehmen ist zwar vor allem bekannt als Hersteller von Smartphones, ganz nebenbei ist die Mobilfunk-Infrastruktur aber ebenfalls ein wichtiges Standbein - kein Wunder also, dass man 5G frühzeitig für sich in Anspruch annehmen möchte. Aber was genau hat Samsung nun verkündet? Mit einem Array von 64 Antennen wurde im 28-GHz-Bereich über eine Distanz von zwei Kilometern eine Datenrate von 1.056 GBit/s erreicht. Was ist daran bemerkenswert?
Neuer Frequenzbereich erschlossen
Die Geschwindigkeit ist es nicht. Zwar ist sie deutlich höher als bei LTE, aber schon vor Jahren wurden in Tests deutlich höhere Geschwindigkeiten erreicht. Zudem stellt sich die Frage, ob Geschwindigkeit beim Mobilfunk der Zukunft eine tragende Rolle einnimmt. Deutlich spannender ist die Tatsache, dass Samsung im 28-GHz-Bereich getestet hat. Dieser so genannte Millimeterwellenbereich galt bisher für den Mobilfunk aufgrund seiner Instabilität und geringen Reichweite als unbrauchbar. Da in diesen Frequenzen aber deutlich mehr Daten übertragen werden können als bisher möglich - und die vorhandenen Frequenzen weitgehend ausgeschöpft sind, sind sie natürlich hochinteressant. Dabei soll, so Samsung, die Übertragung auf ein sich mit 8 km/h bewegendes mobiles Endgerät gelungen sein. Ohne Sichtkontakt soll die Reichweite 200 Meter betragen, mit Sichtkontakt sollen es bis zu zwei Kilometer sein.
64 Antennen
Eine maßgebliche Rolle spielen die 64 Antennen, die sowohl im Sender als auch im Empfänger benötigt werden. Nur so kann der Störung des Signals durch Gebäude, Regen oder andere Störfaktoren entgegengewirkt werden. Das aktuelle Design von Samsung soll in Millisekunden zwischen den verschiedenen Antennen hin- und herschalten können, während sich das Mobiltelefon bewegt, Signale von Wänden oder Menschen reflektiert werden oder ein Hindernis im Weg ist. Das Signal wird jeweils von der Antenne mit der gerade besten Sende- bzw. Empfangsleistung verarbeitet. Dieses als „beamforming“ bezeichnete Verfahren wird auch in einem Patentantrag von Samsung beschrieben. Interessant ist allerdings die Frage, wie Samsung 64 Antennen in einem mobilen Endgerät unterbringen will. Aber darüber kann man beim koreanischen Konzern noch in Ruhe nachdenken, denn marktreif soll die 5G-Technologie erst 2020 sein. Mit deutlich weniger Aufmerksamkeit, aber mindestens genau so erfolgreich arbeitet man in deutschen Forschungsinstituten an der Datenübertragung per Funk. Und wo es beim koreanischen Weltkonzern zu jeder Menge Aufmerksamkeit reicht, bieten die Forscher des Fraunhofer-Instituts für angewandte Festkörperphysik (IAF) und des Karlsruher Instituts für Technologie stattdessen einen Weltrekord: Mit vollintegrierten elektronischen Sendern und Empfängern für eine Frequenz von 240 GHz wurde eine Datenrate von 40 GBit/s erreicht. Mit einm Langstreckendemonstrator wurde bereits die Distanz von einem Kilometer überbrückt.
Richtfunkstrecken statt Glasfasernetze
Die Nutzung des hohen Frequenzbereichs zwischen 200 und 280 GHz soll nicht nur die schnelle Übertragung großer Datenmengen, sondern auch einen sehr kompakten technischen Aufbau ermöglichen. Da die Abmessungen elektronischer Schaltungen und Antennen mit der Frequenz beziehungsweise Wellenlänge skalieren, ist der Sender- und Empfängerchip nur 4 mm x 1,55 mm groß. Die am IAF entwickelte Halbleitertechnologie auf Basis von Transistoren mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit (HEMT) soll es ermöglichen, den Frequenzbereich zwischen 200 und 280 GHz mit aktiven Sendern und Empfängern in Form von kompakten, integrierten Schaltungen zu nutzen. In diesem Frequenzbereich weist die Atmosphäre geringe Dämpfungswerte auf, so dass breitbandige Richtfunkstrecken möglich werden. Bisher waren Funksysteme noch nicht in der Lage, die Bandbreite einer Glasfaser direkt weiter zu vermitteln. Das könnte sich zukünftig ändern, wie der Testaufbau des Projekts zeigt. Ein derartig leistungsfähiges System besäße auch den Vorteil der so genannten Bit-Transparenz, das Signal einer Glasfaser könnte also direkt ohne energieaufwändige Umkodierung in eine Funkstrecke eingespeist, übertragen und am anderen Ende wieder mit einer Glasfaser weitergeleitet werden. Zum Einsatz kommen sollen die breitbandigen Richtfunkstrecken als Ersatz für Glasfasernetze - und zwar vor allem in ländlichen Regionen, wo der Ausbau aufwändig und teuer ist.
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