Von Kara Mullaley
Erstmals veröffentlicht in Cabling Installation & Maintenance August 2018.
Die Möglichkeiten scheinen endlos, was es möglich macht, dass 5G in seiner Nachfrage nach Glasfaserinfrastruktur eher revolutionär als evolutionär sein wird.
5G-Netze versprechen, Menschen und Dinge durch intelligente Netze und Anwendungen zu verbinden, die alle eine immense Datenmenge erzeugen. Sie versuchen, den besten aller Leistungsfaktoren bereitzustellen und gleichzeitig mehr Geräte miteinander zu verbinden. Diese Netzwerkfortschritte werden eine neue Welle von Computer- und technologischen Innovationen ermöglichen und inspirieren, die unsere Art zu leben und zu arbeiten verändern werden. Doch bevor 5G Realität wird, muss die Netzwerkinfrastruktur vorhanden sein, um die Milliarden von Geräten und die Billionen von Megabit an Daten zu unterstützen, die das Netzwerk überfluten werden. Lassen Sie uns einen Blick darauf werfen, wie sich 5G auf die Glasfaseranforderungen auswirken wird.
Am Anfang waren die zellularen Fähigkeiten eher einfach, aber mit jeder Generation, die Funktionen, Anwendungen und Dienste erweiterte, wurde die sie unterstützende Netzwerkinfrastruktur immer komplexer. Um all das zu erreichen, was 5G bietet, wird eine dichtere, glasfaserreiche Netzwerkinfrastruktur erforderlich sein, um die wichtigsten Leistungsindikatoren zu liefern: geringere Latenz, längere Batterielebensdauer, höhere Datenraten, höchste Zuverlässigkeit und mehr angeschlossene Geräte.
Warum 5G anders ist
"5G ermöglicht die Vision einer wirklich vernetzten Gesellschaft, deren Auswirkungen in praktisch jeder Branche spürbar sind. Das Internet der Dinge (IoT) wird die Wirtschaft und die Art und Weise, wie wir unser Leben führen, verändern. Auch 5G wird die Wirtschaft verändern und neue wirtschaftliche Möglichkeiten schaffen.
- 5G Intelligente Gebäude/Städte/Gemeinschaften werden den Bürgern effizientere Dienstleistungen bieten, die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Wirtschaftssektoren verstärken und innovative Geschäftsmodelle sowohl im privaten als auch im öffentlichen Sektor fördern.
- Im Gesundheitswesen wird 5G die virtuelle Medizin in die Lage versetzen, die Wirksamkeit der Präventivmedizin sowie der Roboterchirurgie erheblich zu steigern.
- Autonome Fahrzeuge werden dazu beitragen, den Transport sicherer zu machen, das Parken zu erleichtern und den Verkehrsfluss und die Verkehrsüberlastung zu verbessern.
Die oben genannten Möglichkeiten hängen stark von Echtzeitdaten ab, und der Bedarf an geringerer Latenzzeit und höherer Bandbreite wird sehr viel kritischer. Dies wiederum treibt den Bedarf an Edge-Computing voran, damit kritische Daten schnell übertragen werden können".
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Die Mobilfunk-Fähigkeiten haben sich von der analogen Sprachübertragung mit 14,4 kbit/s zu dem Versprechen einer Internet der Dinge-Vernetzung mit mehreren Gigabit pro Sekunde entwickelt. Der nächste Schritt in der Entwicklung des drahtlosen Zugangs, der Übergang zu 5G, wird sich erheblich von den vorherigen Schritten unterscheiden.
Die frühe Entwicklung der Mobilfunknetze nutzte Makrotürme mit einem Spektrums 4um niedrigerer Wellenlänge, die in der Lage waren, weite physikalische Bereiche abzudecken, wobei einige bis zu 40 km voneinander entfernt positioniert werden konnten (wenn die Topologie dies zuließ). Türme konnten jedoch nicht überall aufgestellt werden, und es wurden zunehmend kleine Zellen und Antennen eingesetzt, um die Mobilfunkantenne näher an den Benutzer zu bringen.
Kleine Zellen begannen, die Abdeckung und Kapazität sowohl bei 3G- als auch bei 4G-Einsätzen zu erhöhen, der Begriff "Verdichtung" wurde eingeführt. Bei 5G wird im Gegensatz zu seinen Vorgängern ein anderer Satz von Frequenzen verwendet, um neue Dienste zu implementieren. Sub-6-GHz wird weltweit als Grundlage für die stadtweite mobile Konnektivität verwendet, während höhere Teile des Spektrums (Millimeterwellenfrequenzen von 24 GHz und darüber) für die Abdeckung mit hoher Bandbreite genutzt werden. Dieses neue Spektrum mit höherer Bandbreite hat naturgemäß eine deutlichere Begrenzung der Reichweite. Somit erhält die Verdichtung eine völlig neue Bedeutung.
Wie die Abbildung "Gegenwärtige 4G- vs. zukünftige 5G-Netze" zeigt, kann die Reichweite einer typischen 4G-Makrozelle heute theoretisch 25 Quadratkilometer betragen. Die Pläne für 5G sehen bis zu 30 kleine Zellen vor, die nur einen Quadratkilometer abdecken. Der tatsächliche Ausbaubedarf würde variieren, aber ein Verhältnis von 1:600 ist eine ganz neue Stufe der Verdichtung, die es zu berücksichtigen gilt.
Glasfaser ist das bevorzugte Medium für bestehende drahtlose Backhaul-Netze, und selbst in Netzen, in denen dies nicht der Fall ist, muss der drahtlose Backhaul schließlich in einen Glasfaser-Backhaul eingebunden werden. Glasfaser wird auch für das so genannte "Fronthaul" bevorzugt werden, das die dichte Masche der kleinen 5G-Zellen verbindet. Warum ist das so? Höhere Geschwindigkeiten bei geringerer Dämpfung, Immunität gegen elektromagnetische Störungen, geringe Größe und praktisch unbegrenztes Bandbreitenpotenzial sind nur einige der vielen Gründe, warum Glasfaser die richtige Wahl ist. Die Frage lautet: "Wie viele Fasern werden zur Unterstützung jeder Zelle benötigt? Und die Antwort wird in erster Linie davon abhängen, welche Technologieprotokolle eingesetzt werden.
Ausgehend von unserem Beispiel mit 30 Zellen pro Quadratkilometer deuten einige Schätzungen darauf hin, dass die Möglichkeiten, die sich aus 5G ergeben werden, stark von Echtzeitdaten abhängen, so dass eine geringere Latenzzeit und eine höhere Bandbreite wichtiger denn je sind. Um sie zu verbinden, wären 13 km Glasfaserkabel erforderlich. Aber warten Sie, wir brauchen mehr Informationen...
Heutzutage verwenden viele Betreiber das CPRI-Protokoll (Common Public Radio Interface) für Funkköpfe auf Makrotürmen, um eine Vielzahl von Mobilfunkdiensten (2G, 3G und 4G / LTE) zu unterstützen. Traditionell erhielt jeder Sektor und jedes Band ein dediziertes Protokoll Paar (jeweils eine Faser zum Senden und Empfangen von Daten): Die Bediener könnten 24 oder 36 Fasern an einem Zellenstandort ablegen und sich sicher fühlen, dass sie an diesem Standort Platz haben, um die Kapazität zu erhöhen.
Die Betreiber müssen entscheiden, ob sie dedizierte Punkt-zu-Punkt-Netzwerke und -Protokolle beibehalten oder sich für die Verwendung von WDM-Lösungen (Wave Division Multiplexed) entscheiden, um den Bedarf an Glasfasern zu senken.
Mit einer WDM-Lösung könnte der gleiche zuvor beschriebene Makroturm mit nur zwei Fasern gewartet werden. Bei beiden Methoden gibt es Kompromisse, und individuelle Umstände können zu unterschiedlichen Entscheidungen führen.
Mit der zunehmenden Verdichtung kleiner Zellen (nicht nur für zukünftige 5G-Anforderungen, sondern auch für bestehende 3G- und 4G-Anforderungen) wird die Verbreitung von Glasfasern und Verbindungspunkten entlang dieser Netzwerke rasch zunehmen.
Wenn ein Betreiber sich dafür entscheidet, einen kleinen Zellenstandort mit einer, zwei oder zwölf Fasern zu versorgen, wie wirkt sich das wirklich auf die Kosten aus? Eine Sache, die wir bei der Bereitstellung von Netzwerkinfrastrukturen sicher wissen, ist, dass das Hinzufügen von mehr physischer Kapazität zu Beginn weitaus kostengünstiger ist als das Hinzufügen eines Overlays. Der inkrementelle Kostenanstieg, wenn die Anzahl der Fasern pro Zelle zunimmt, ist nicht annähernd so dramatisch, wie Sie vielleicht erwarten. Der Kostenanstieg beim Sprung von einer Faser auf zwölf Fasern liegt unter zehn Prozent.
Die Betreiber tendieren zu einem konvergenten Ansatz in der Außenanlage, bei dem drahtlose Netzwerke mit drahtgebundenen Implementierungen überlagert werden. Wir haben das in der U-Bahn seit Jahren beobachtet, und jetzt werden Glasfaser-zu-Haus-Bauten mit drahtlosen Verdichtungsinitiativen zusammengelegt. Angetrieben durch den Zyklus der Verbrauchernachfrage, neue Anwendungen und eine gestärkte Infrastruktur, steigt die Glasfasernachfrage weiter in einer Spirale nach oben.
Übertragung im Innenbereich
5G ist nicht nur für den Außenbereich - seine Auswirkungen werden auch in Innenräumen zu spüren sein. 5G wird viele Netzwerke mit verteilten Antennensystemen (DAS) "zerbrechen", da die Antennen näher als bei 3G- und 4G-Installationen platziert werden müssen.
Darüber hinaus werden veraltete kupferbasierte Infrastrukturen nicht in der Lage sein, mit der 5G-Bandbreite Schritt zu halten. Um Schritt zu halten, werden intelligente Gebäude ihre eigene Glasfaser-in-der-Horizontal-Transformation durchlaufen.
Erinnern Sie sich noch, als Sie beim Schließen der Aufzugstüren das gesamte Signal verloren haben? Da sich der Großteil des heutigen Mobilfunkverkehrs in Innenräumen abspielt, haben viele Gebäude ihre Mobilfunkabdeckung aufgerüstet, so dass es nur noch wenige solcher Vorfälle gibt. DAS und kleine Zellen haben die Mobilfunkabdeckung in Gebäuden und an großen öffentlichen Orten verbessert, da die Verbraucher eine nahtlose Konnektivität fordern. Tatsächlich wird der Mobilfunk heute in der Branche oft als das vierte Versorgungsunternehmen bezeichnet, das für ein Gebäude ebenso wichtig ist wie Wasser, Strom oder HVAC. Dieser Trend wird sich nur fortsetzen, wenn der Durst der Verbraucher nach Konnektivität weiter besteht.
Das ist noch nicht alles. Wir haben das IoT nur kurz gestreift, aber stellen Sie sich noch einmal Sensoren und Geräte an fast allen "Dingen" vor, die sie intelligent machen: Versorgungseinrichtungen und Beleuchtung, Kühlschränke, Mülltonnen, Sicherheitssysteme, Parkgaragen usw. Fügen Sie Wearables und Augmented Reality hinzu, und Sie können beginnen, die Möglichkeiten sowohl drinnen als auch draußen zu sehen.
5G wird mit Sicherheit eine Weiterentwicklung der heutigen Netze sein, aber die Auswirkungen werden wahrscheinlich noch deutlicher sein. 5G ist nicht nur evolutionär, sondern auch potenziell revolutionär. Die Möglichkeiten sind praktisch unbegrenzt, aber eine intelligente, glasfasertiefe Infrastruktur wird von größter Bedeutung sein, um die Vision Wirklichkeit werden zu lassen.
