Fünf große Herausforderungen bei der 5G-Bereitstellung
5G wurde als bahnbrechende Neuerung gepriesen, die blitzschnelle Geschwindigkeiten und geringere Latenz ermöglicht. Die einzige Frage ist: Wie können wir das tatsächlich erreichen? Die Antworten darauf sind jedoch nicht so einfach. Die 5G-Infrastruktur etwa ist nur einer der Problembereiche, die es anzugehen gilt. Daneben gibt es natürlich auch noch andere Herausforderungen. Hier sind die wichtigsten Problembereiche und Herausforderungen im Zusammenhang mit 5G, denen Betreiber gegenüberstehen:
1. Entwicklung des 5G-Netzes
Einige der für 5G benötigten Infrastrukturelemente sind bereits vorhanden, wie Makrozellen, also die großen Türme und Masten, die bereits als Infrastruktur für die Telekommunikation genutzt werden. Aber zum echten 5G gehört unbedingt auch die Hinzufügung von Kleinzellen-Technologie in dicht besiedelten Gebieten, um die Netzwerkkapazität zu erhöhen.
Die Anforderungen an die 5G-Netzwerk-Infrastruktur umfassen mmWave-Frequenzen, die nur kurze Entfernungen abdecken können. Deshalb brauchen wir ein extrem dichtes Netz. Kleine Zellen können auf Laternenmasten und an der Seite von Gebäuden eingesetzt werden, aber um die begrenzte Reichweite zu kompensieren, sind mehrere Antennen erforderlich, um einen bestimmten Bereich abzudecken. Die Erweiterung des 5G-Netzwerks hängt weitgehend von der Möglichkeit zur Installation dieser Kleinzellen-Basisstationen ab. Die 5G-Bereitstellungsfristen variieren je nach Betreiber, aber mittlerweile haben alle einen entsprechenden Plan.
Weitere Informationen über Makrozellen und Kleinzellen finden Sie in unserem Leitfaden zu 5G-Kleinzellen und Makrozellen. <Link zum Artikel>
Um sicherzustellen, dass Netzwerke die Verbindungen und den hohen Datendurchsatz, die geringe Latenz und andere von 5G versprochene Funktionen bieten können, müssen Tests mit technischen 5G-KPIs durchgeführt werden. Es gibt hier keine Universallösung, die für alle passt. 5G-mmWave-Geräte werden in mobilen Kommunikationsinfrastrukturen verwendet, etwa in verschiedenen RFFrontend-Modul-Architekturen und Netzwerkausrüstungen.Wie werden diese getestet, und was kostet das? Diese Frage zeigt auf, warum ein detaillierter Beschaffungsplan für 5G-Testausrüstung unbedingt erforderlich ist.
2. Kosten
Das Hinzufügen von 5G-Netzwerk-Infrastrukturkomponenten bedeutet, dass mehr Hardware und unterstützende Software erforderlich ist. Eine Mikrozelle kostet etwa 200.000 US-Dollar, upwährend der Preis für Kleinzellen etwa 10.000 US-Dollar beträgt. Damit der 5G-Plan seine Versprechen auch tatsächlich erfüllen kann, müssen 60 Kleinzellen pro Quadratkilometer installiert werden. Dazu kommen die Kosten für den Kauf von Frequenzen sowie für die Konfiguration, das Testen und die Verwaltung von Netzwerken – und natürlich müssen diese Netzwerke gewartet und kontinuierlich aktualisiert werden.
5G ist natürlich keine ganz brandneue Technologie. Das heißt, dass viele Komponenten der 5G-Technologie auf 4G-Netzwerken aufbauen, was es Betreibern ermöglicht, den Ausbau ihrer Infrastruktur eher als eine Art von Weiterentwicklung anzugehen. Dies erleichtert das Investieren. Durch das sogenannte Netzwerk-Refarming, also die Aufrüstung des bestehenden 3G-Spektrums, können sie beispielsweise die Kapazität ihres 4G-Netzwerks einfacher aufrüsten und LTE-Funktionen entwickeln. Dies kann dazu führen, dass 5G-Investitionen nicht sofort getätigt werden müssen.
Ein weiterer Ansatz ist die gemeinsame Nutzung von Netzwerken, das sogenannte Netzwerk-Sharing. Laut dem Beratungsunternehmen McKinsey können Kostenprobleme im Zusammenhang mit 5G durch die gemeinsame Nutzung sowohl aktiver als auch passiver Netzwerkausrüstung abgefedert werden. Dies kann die Kosten für den Netzwerkbetrieb von Serviceanbietern um bis zu 30 % reduzieren und gleichzeitig die Netzwerkqualität verbessern. Diese Vorgehensweise ist mittlerweile auf der ganzen Welt üblich. Wenn drei verschiedene Betreiber dasselbe Netzwerk nutzen, können sie die Kosten für den Einsatz von Kleinzellen um bis zu 50 % reduzieren.
3. 5G-Probleme mit Backhaul
Die unglaublich dicht angeordneten Kleinzellen von 5G-Netzwerken müssen Hunderte Gigabits an Datenverkehr aus dem Kernnetz über Backhaul und aktuelle Mobilfunktechnologie unterstützen. Die Technologie, die dabei geholfen hat, die LTE-Backhaul-Herausforderungen zu bewältigen, ist in die Jahre gekommen. Glasfaser ersetzt in vielen 4G-Installationen das Kupfer und ist ideal für 5G-Backhaul – vor allem aufgrund seiner Verbindungsraten von 10 GB/s und einer maximalen End-to-End-Roundtrip-Verzögerung (Latenz) von bis zu 1 ms.
Der Punkt hierbei ist, dass mehr Glasfaserleitungen verlegt werden müssen, und das macht die Bereitstellung – ganz zu schweigen von den damit verbundenen Mehrkosten – zu einer echten Herausforderung. (Laut einer Deloitte-Studie ist eine massive Investition in Glasfaser erforderlich, damit die USA ihr 5G-Potenzial erreichen können – und zwar bis zu 150 Milliarden US-Dollar.)
Abgesehen von den Kosten kann das Verlegen von Glasfaserleitungen mehrere Monate dauern, und selbst dann ist – abhängig vom Standort der einzelnen Kleinzellen – das Verlegen von Glasfaserleitungen nicht immer möglich. Aus diesem Grund wird 5G den Ausbau des drahtlosen Netzwerks beinhalten müssen. Aber wenn es doch nur so einfach wäre. Regen und andere Elemente können die Leistung der drahtlosen Signalübertragung beeinträchtigen, wie Signale im Mikrowellen- und mmWave-Bereich. Betreiber müssen also entweder eine neue Idee entwickeln oder sich auf kabelgebundene und drahtlose Backhaul-Lösungen verlassen.
4. Wellenspektrum
Zu den Herausforderungen von 5G gehört die Fähigkeit, Benutzern mit Geräten, die zu höheren Datenraten fähig sind, die erforderliche Bandbreite zur Verfügung zu stellen. Die Verwendung einer Frequenz von mehr als sechs Gigahertz ermöglicht es Netzwerken, genau dies zu tun. Hohe Frequenzen führen jedoch zu Problemen mit 5G. Zunächst einmal ist die Reichweite gering, was wiederum der Grund ist, warum zahlreiche Kleinzellen benötigt werden, um einen Bereich abzudecken. Bäume, Gebäude und andere Objekte können Signale blockieren und erfordern Mobilfunkmasten, um Signalwegverluste zu vermeiden.
Die gute Nachricht ist, dass die MIMO-Technologie (Multiple-Input, Multiple-Output, Nutzung mehrerer Sende- und Empfangsantennen) die Kapazität der 5G-Konnektivität erweitert und diese Herausforderungen im Zusammenhang mit Signalwegen bewältigt. Die Einfachheit des MIMO-Einsatzes trägt zur Attraktivität dieser Technologie bei. Das sogenannte „Massive MIMO“ ist in der Lage, eine Vielzahl von Mobilgeräten auf engstem Raum mit einer einzigen Frequenz zu bedienen. Durch die Verwendung von mehr Antennen sind Massive MIMO-Netzwerke widerstandsfähig gegen Signalinterferenzen und Störungen.
Die Sichtlinie wird jedoch weiterhin ein Problem von 5G bleiben, wenn es um hohe Frequenzen geht, daher werden wir uns höchstwahrscheinlich an mehr Basisstationen auf Dächern gewöhnen müssen.
5. Sicherheitsbedenken bei 5G
Die Sicherheit von 5G-Netzwerken steht vor vielen Herausforderungen. Zunächst einmal baut ein Großteil der drahtlosen Telekommunikationsinfrastruktur von 5G auf älteren Technologien wie 4G-LTE-Netzwerken auf. Alle Schwachstellen, die in diesen Netzwerken bereits vorhanden sind, gefährden die Sicherheit von 5G-Netzwerken. Da so viel mehr Daten pro Zeiteinheit weitergegeben werden, lohnt sich für Diebe der Versuch der Datenexfiltration, also der Diebstahl von Daten.
Auch sind auch mehr Komponenten an der Implementierung der 5G-Technologie beteiligt, wodurch sich die Anzahl der Zugriffspunkte und Netzwerkkanten erhöht. Die Infrastruktur der 5G-Technologie stützt sich in der Regel auf Mobilfunktürme, adaptive Antennen mit Strahllenkung („Beamforming“), Kleinzellen und Mobilfunkgeräte. Dies erhöht die Angriffsfläche für digitale Attacken. Außerdem mangelt es vielen dieser Komponenten an physischen Sicherheitsmaßnahmen. Denken Sie an eine Kleinzelle, die seitlich an einem Gebäude oder an einem Baum montiert ist. Solche Geräte sind anfällig für physische Angriffe.
5G ändert die Grundlagen der Sicherheit nicht. Wie auch bei 4G müssen Endnutzer weiterhin 5G-Sicherheitsprobleme lösen, um ihre Vermögenswerte zu schützen. Der Unterschied besteht jetzt darin, dass Sicherheitslücken bei mobilen drahtlosen Netzwerken der 5G-Klasse katastrophale Folgen haben können – denken Sie zum Beispiel an Bereiche wie das autonome Fahren oder Chirurgie mit aus der Ferne gesteuerten Geräten.
Es gibt zudem neue Schwachstellen in 5G-Netzwerken. Angriffe auf das 5G-Sicherheitsprotokoll können Netzwerksegmente zum Absturz bringen und Denial-of-Service-Angriffe starten. Diese Schwachstelle der Netzwerksicherheit beeinträchtigt das Slicing von 5G-Netzwerken, das es Betreibern ermöglicht, ihre 5G-Netzwerkinfrastruktur für die Telekommunikation in kleinere Bereiche zu unterteilen. Diese Bereiche sind spezifischen Anwendungsfällen zugewiesen. Beispiele dafür sind die Automobilindustrie, das Gesundheitswesen und kritische Infrastruktur. Der 5G-Sicherheitsstandard wird derzeit verbessert, aber das Endergebnis ist zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht bekannt.
Kostenlose CADs herunterladen und vor dem Kauf testen
Laden Sie kostenlose CADs herunter und fordern Sie kostenlose Muster an, die für die meisten unserer Lösungen verfügbar sind. So stellen Sie sicher, dass Sie genau das ausgewählt haben, was Sie benötigen. Wenn Sie sich nicht ganz sicher sind, welches Produkt für Ihre 5G-Basisstation am besten geeignet ist, machen Sie sich keine Sorgen. Unsere Experten beraten Sie stets gerne. Sehen Sie sich dazu auch unsere Kurzanleitung: Komponenten für 5G-Basisstationen und -Antennen an. Was auch immer Sie benötigen, Sie können auf unseren schnellen Versand vertrauen.
Fordern Sie jetzt Ihre kostenlosen Muster an oder laden Sie kostenlose CADs herunter.
Haben Sie weitere Fragen?
Senden Sie uns eine E-Mail an sales@essentracomponents.de oder sprechen Sie mit einem unserer Experten, um weitere Informationen über die ideale Lösung für Ihre Anwendung zu erhalten: 02157/8969-0.