LTE vs. 5G (Teil 4): Reichweiten

Die Versorgung mit der neuen 5G-Mobilfunktechnik nimmt in Deutschland kontinuierlich zu. Mehr und mehr Basisstationen und Funkzellen werden mit schnellem 5G ausgestattet. Parallel sind auch die LTE-Netze (4G) in Betrieb. 5G erlaubt die Nutzung bisher für den Mobilfunk nicht verwendeter Frequenzbereiche. Welche Auswirkungen das auf die Reichweite hat und welche Unterschiede diesbezüglich zwischen LTE und 5G bestehen, erklären wir Ihnen in folgendem Beitrag.

Die Funkfrequenz als wesentlicher Einflussfaktor für die Reichweite

Bevor wir uns konkret um die Reichweiten der 5G- und LTE-Netze kümmern, gehen wir zunächst kurz auf die Abhängigkeit der Reichweite von der verwendeten Funkfrequenz ein. Es gilt der Grundsatz: Je höher die Funkfrequenz und kleiner die Wellenlänge, desto niedriger ist die erzielbare Reichweite. Niedrige Funkfrequenzen mit großen Wellenlängen breiten sich über größere Entfernungen aus und durchdringen Objekte wie Wände besser. Gleichzeitig sinken mit zunehmender Wellenlänge aber die erzielbaren Datenübertragungsraten. Es besteht ein Konflikt bei der Nutzung von Frequenzbändern für Mobilfunknetze: Entweder niedrige Frequenzen mit großer Reichweite und geringen Datenraten (wenige Basisstationen sind notwendig) oder hohe Frequenzen mit geringer Reichweite und großen Datenraten (viele Basisstationen sind notwendig).

LTE-Reichweiten

LTE-Netze funken auf unterschiedlichen Frequenzen. In Deutschland sind dies beispielsweise 800 MHz, 1.800 MHz, 2.100 MHz oder 2.600 MHz. Wie im vorigen Kapitel erklärt, erzielt LTE mit 800 MHz die größte Reichweite. Sie beträgt circa 10 bis 15 Kilometer. Dieses Frequenzband wird daher bevorzugt zur Versorgung ländlicher Regionen eingesetzt. LTE-Funkstationen mit Frequenzen von 2.100 MHz oder 2.600 MHz erreichen in der Regel nach höchstens zwei bis drei Kilometern die maximale Reichweite. Diese Frequenzen verwenden die Netzbetreiber bevorzugt in Städten. Dort ist eine hohe Funkzellendichte notwendig, da viele Menschen mit Mobilfunk versorgt werden müssen.

5G-Reichweiten

Die 5G-Technik stößt in völlig neue Frequenzbereiche vor. Der Mobilfunkstandard erlaubt die Nutzung eines riesigen Frequenzspektrums angefangen von unter einem GHz bis 30 GHz und mehr. 5G mit Funkfrequenzen unter sechs Gigahertz wird als Sub 6 5G bezeichnet. Bei den hohen Frequenzen von 20 GHz und mehr spricht man von Millimeterwellen.

Sub 6 5G nutzt teilweise gleiche Frequenzen wie LTE. Hinzu kommt der unlängst versteigerte 3,6-GHz-Frequenzbereich. Was die Reichweiten angeht, unterscheidet sich Sub 6 5G nur wenig von LTE. Es lassen sich ähnlich große Bereiche mit gleicher Anzahl an Funkmasten und Basisstationen versorgen. Zwar ist der 3,6-GHz-Frequenzbereich deutlich höher als der bisher für LTE verwendete Bereich, doch dank neuer 5G-Techniken wie das Beamforming, das Funkwellen gebündelt und zielgerichtet zum Empfangsgerät sendet, nähert sich die Reichweite den Frequenzen im 2-GHz-Bereich an. Für die Versorgung ländlicher Regionen mit 5G lässt sich das 700-MHz-Band verwenden. Es ermöglicht Reichweiten von 15 bis 20 Kilometern. Allerdings bleibt die Datenrate auf 100 bis 200 Megabit pro Sekunde beschränkt.

Ein völlig anderes Bild zeigt sich bei 5G bei Millimeterwellen. Diese Frequenzbereiche erlauben Datenraten im mehrstelligen Gigabitbereich. Die Reichweite ist jedoch auf wenige hundert Meter begrenzt. Gebäudewände werden nur sehr schlecht durchdrungen, weshalb in vielen Fällen eine Sichtverbindung (Line of Sight) zwischen Funkmast und mobilem Endgerät notwendig ist. Mobilfunkbetreiber sind bei der Nutzung der Millimeterwellen gezwungen, eine Vielzahl von kleinen Funkzellen (Microcells oder Small Cells) zu installieren, teilweise sogar innerhalb von Gebäuden.

 

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