Millimeterwellen undAutomobilradar-Kommunikation genutzt wurden, werden nun in das Frequenzspektrum der Mobilkommunikation integriert und bieten dank ihrer extrem großen Bandbreite eine maximale Datenrate von 20 Gbit/s bei einer extrem niedrigen Latenz von 1 ms. Doch trotz der vielen Diskussionen um Millimeterwellen: Hat sich diese Technologie bereits flächendeckend durchgesetzt? Wo liegen die Schwächen des Millimeterwellensektors? Wie sehen seine Zukunftsaussichten aus?
Beginnen wir mit dem Ausbau von 5G für Mobilfunknetze in fünf wichtigen Regionen (USA, China, Europa, Südkorea und Japan). Stand August 2021 hatte sich in den USA lediglich Verizon zu einem großflächigen mmWave-Ausbau für Mobilfunknetze verpflichtet (Anmerkung: Nachdem Verizon Anfang 2021 einen Teil des Sub-6-GHz-Frequenzbands erworben hatte, konzentriert sich das Unternehmen nun auf den Aufbau seines 5G-Netzes in diesem Frequenzband). Ansonsten entwickeln lokale Telekommunikationsanbieter Mobilfunknetze für Endkunden primär im niedrigen/mittleren Frequenzband (ehemalige 4G-Frequenz, die für 5G umgenutzt wird) und/oder im Sub-6-GHz-Spektrum. Dies ist sinnvoll, da für ein kosteneffizientes Netz die größtmögliche Abdeckung mit möglichst wenigen installierten Basisstationen angestrebt wird. Aufgrund der deutlich kürzeren Ausbreitungsdistanzen von Millimeterwellen wird die potenzielle Dichte von 5G-Millimeterwellenstationen etwa zehnmal höher sein als die von 4G-Basisstationen im niedrigen bis mittleren Frequenzband (Frequenzen um 2 GHz), um dieselbe Region abzudecken. Hinsichtlich der landesweiten und stadtweiten 5G-Abdeckung geht IDTechEx davon aus, dass die Frequenzbänder im niedrigen/mittleren und unter 6 GHz weiterhin die beliebteste Wahl für die meisten Telekommunikationsanbieter sein werden. Das Millimeterwellenband hingegen wird vorwiegend für Datenübertragungspunkte wie beispielsweise vollbesetzte Stadien genutzt, um 4K/8K-Videos in Echtzeit zu streamen und hochzuladen.
Ein zentrales Thema im Bereich der Millimeterwellen-Anwendungen ist der drahtlose Festnetzanschluss (Fixed Wireless Access, FWA), der Mobilfunk für Breitbandinternet zu Hause nutzt. Der Glasfaserausbau ist bekanntermaßen teuer und erfordert tagelange Bauarbeiten. Daher ist die Installation von Millimeterwellen-Basisstationen als Alternative zum herkömmlichen Glasfaseranschluss eine hervorragende Option, insbesondere in Ländern mit begrenztem Glasfaserausbau wie den USA, Großbritannien, Südamerika und Afrika. In China lag die Glasfaser-Breitbandverfügbarkeit bereits 2016 bei über 64 %. Südkorea und Japan erreichten 2021 eine nahezu 100%ige Verfügbarkeit. IDTechEx geht daher davon aus, dass Millimeterwellen für den FWA-Ausbau in diesen Ländern mit begrenztem Glasfaserausbau an Bedeutung gewinnen werden. Es ist anzumerken, dass auch niedrigere Frequenzbänder, wie der Sub-6-GHz-Bereich, für Breitband genutzt werden können. Lokale Telekommunikationsanbieter sind nicht verpflichtet, Millimeterwellen für Breitbanddienste einzusetzen. Beispielsweise haben sich die Betreiber in Peru und auf den Philippinen für den Ausbau von 5G FWA für das Sub-6-GHz-Frequenzband entschieden.
Kommen wir nun zu 5G für Business-to-Business-Netzwerke (B2B). Ist Millimeterwellen beispielsweise in Industrie 4.0 die primäre Netzwerkkomponente? Laut der Studie „5G Small Cells 2021–2031: Technologien, Märkte, Prognosen“ von IDTechEx lautet die Antwort: Nein. Millimeterwellen sind zwar für Anwendungen mit extrem niedriger Latenz, wie etwa Telechirurgie, konzipiert, doch Anwendungsfälle, die Mehrfachverbindungen erfordern, werden voraussichtlich durch Frequenzen unter 6 GHz unterstützt. Die Ergebnisse von IDTechEx zeigen, dass Frequenzen unter 6 GHz für viele intelligente Fabriken, die 5G-Technologie einsetzen, gegenüber Millimeterwellen die bevorzugte Wahl sind. Das Verhältnis von Sub-6-GHz- zu Millimeterwellen-Einsatz in solchen Umgebungen wird für mindestens die nächsten 5–6 Jahre auf etwa 80–90 % bzw. 10–20 % geschätzt.
Wird mmWave also seinen Durchbruch erleben? Laut IDTechEx lautet die Antwort ja, auch wenn es noch einige Jahre dauern wird. Folgende Faktoren beeinflussen den Implementierungsprozess:
1. Auswirkungen von COVID-19. COVID-19 hält die Menschen von Orten fern, an denen mmWave-Technologie besonders geeignet wäre, wie beispielsweise Sportstadien und Flughäfen. Obwohl sich das Leben dank Impfungen in einigen Industrieländern langsam normalisiert, ist es noch ein langer Weg, bis die Welt wieder zur Normalität zurückkehrt (falls dies jemals der Fall sein wird).
2. Die Suche nach bahnbrechenden Anwendungen. Welche Anwendungen sind ausschließlich mit mmWave realisierbar? Telechirurgie und autonome Fahrzeuge sind zweifellos Schlüsselanwendungen, doch es wird noch viele Jahre dauern, bis unsere Gesellschaft diese Technologien vollständig adaptiert hat. IDTechEx ist überzeugt, dass eine bahnbrechende Anwendung gefunden werden muss, damit die Nachfrage nach mmWave-Technologie richtig in Schwung kommt.
