Netzwerk-Spezifikationen
Technische Details zu 5G-Frequenzen, -Bändern und 4G LTE-Kategorien
Geschwindigkeit
Download bis zu 10 Gbit/s
Upload bis zu 1 Gbit/s
Latenz
Ultra-niedrige Latenz: 1-10 ms
Kapazität
Bis zu 1 Million Geräte pro km²
Low Band (Sub-1 GHz)
| Band | Frequenz | Eigenschaften |
|---|---|---|
| n28 | 700 MHz | Sehr gute Gebäudedurchdringung, ländliche Gebiete |
Mid Band (1-6 GHz)
| Band | Frequenz | Eigenschaften |
|---|---|---|
| n1 | 2,1 GHz | Gute Balance zwischen Reichweite und Geschwindigkeit |
| n3 | 1,8 GHz | Hohe Kapazität in städtischen Gebieten |
| n7 | 2,6 GHz | Höhere Geschwindigkeiten, moderate Reichweite |
| n78 | 3,4-3,8 GHz | Hauptband für 5G in Deutschland, hohe Geschwindigkeit |
High Band / mmWave (24+ GHz)
| Band | Frequenz | Eigenschaften |
|---|---|---|
| n257 | 26 GHz | Sehr hohe Geschwindigkeit, geringe Reichweite, Hotspots |
| n258 | 26 GHz | Indoor-Anwendungen, Veranstaltungen, Stadien |
5G NSA (Non-Standalone)
Nutzt bestehende 4G-Infrastruktur als Basis. 5G-Datenverbindung mit 4G-Steuerung (Anker).
✓ Schnellerer Ausbau möglich
✓ Download bis zu 2 Gbit/s
✗ Höhere Latenz als SA
5G SA (Standalone)
Vollständiges 5G-Netz ohne 4G-Abhängigkeit. Nutzt 5G Core Network.
✓ Sehr niedrige Latenz (1-5 ms)
✓ Network Slicing möglich
✓ Volle 5G-Funktionalität
✓ Download bis zu 10 Gbit/s
5G+ / 5G Ultra Wideband
Nutzt mmWave-Frequenzen für extreme Geschwindigkeiten in begrenzten Bereichen.
✓ Ultra-hohe Geschwindigkeit (bis 10 Gbit/s)
✓ Sehr niedrige Latenz
✗ Sehr begrenzte Reichweite
✗ Schlechte Gebäudedurchdringung
Frequenzbereich
703-733 MHz (UL) / 758-788 MHz (DL)
Bandbreite
10-30 MHz
Max. Download
~150 Mbit/s
Technische Eigenschaften:
- Sehr große Reichweite durch niedrige Frequenz (bis über 10 km)
- Exzellente Gebäudedurchdringung
- FDD (Frequency Division Duplex) - separate Frequenzen für Upload/Download
- Geringe Bandbreite = moderate Geschwindigkeiten
Einsatzgebiet:
Ideal für ländliche Gebiete und Flächenabdeckung. Die "Digital Dividend" Frequenzen wurden nach Abschaltung des analogen Fernsehens frei. Ermöglicht 5G-Grundversorgung mit großer Reichweite, aber moderaten Geschwindigkeiten. Wichtig für 5G-Abdeckungsziele der Bundesregierung.
Frequenzbereich
3.400-3.800 MHz
Bandbreite
bis 100 MHz
Max. Download
~1 Gbit/s
Technische Eigenschaften:
- TDD (Time Division Duplex) - gleiche Frequenz für Upload/Download
- Sehr große Bandbreite verfügbar (bis 100 MHz pro Betreiber)
- Massive MIMO mit bis zu 64 Antennen an Basisstationen
- Mittlere Reichweite (500m-2km je nach Umgebung)
- Beamforming für gezielte Signalausrichtung
Technologische Details:
Das 3,6 GHz Band ist das Herzstück von 5G in Deutschland. Die große verfügbare Bandbreite ermöglicht extrem hohe Datenraten. TDD-Technologie erlaubt flexible Upload/Download-Verhältnisse. Massive MIMO mit 64+ Antennen erhöht Kapazität enorm durch räumliche Mehrfachnutzung. Dynamisches Beamforming richtet Signale gezielt auf Nutzer aus.
Einsatzgebiet:
Hauptband für 5G in Städten und Ballungsräumen. Bietet beste Balance zwischen Geschwindigkeit und Reichweite. Alle deutschen Netzbetreiber haben umfangreiche n78-Spektren bei der Auktion 2019 erworben (je 80-100 MHz).
Frequenzbereich
24,25-27,5 GHz
Bandbreite
bis 800 MHz
Max. Download
~10 Gbit/s
Technische Eigenschaften:
- Millimeterwellen (mmWave) - extrem kurze Wellenlängen (1-10mm)
- Riesige verfügbare Bandbreite (bis 800 MHz!)
- Sehr geringe Reichweite (<200m, oft <50m)
- Praktisch keine Gebäudedurchdringung
- Hochgradig anfällig für Blockierung (Regen, Blätter, Menschen)
- Extrem gerichtetes Beamforming erforderlich
Technologische Herausforderungen:
mmWave-Frequenzen verhalten sich ähnlich wie Licht - sie werden leicht blockiert und reflektiert. Präzises Beamforming ist zwingend erforderlich. Phased-Array-Antennen mit 256+ Elementen lenken Signale gezielt. Beam-Tracking verfolgt sich bewegende Nutzer in Echtzeit. Mehrere kleine Zellen (Small Cells) nötig statt großer Makro-Zellen.
Einsatzgebiet:
Spezialisierte Hotspot-Anwendungen: Stadien, Konferenzzentren, Bahnhöfe, Flughäfen. Indoor-Abdeckung in Gebäuden. In Deutschland bisher kaum ausgebaut. USA und Südkorea führend bei mmWave. Ermöglicht Multi-Gigabit-Downloads, aber nur auf sehr kurze Distanz und ohne Hindernisse.
Architektur:
5G NSA nutzt die bestehende 4G LTE-Infrastruktur als "Anker". Die Steuerungsebene (Control Plane) läuft über 4G, während die Datenebene (User Plane) sowohl 4G als auch 5G nutzt. Dies nennt sich "EN-DC" (E-UTRAN New Radio - Dual Connectivity).
Technische Details:
- 4G Core Network (EPC): Evolved Packet Core verarbeitet alle Signalisierung
- Dual Connectivity: Gerät verbindet sich gleichzeitig mit 4G (Master) und 5G (Secondary)
- Download: Addiert 4G + 5G Geschwindigkeiten (z.B. 200 Mbit/s LTE + 800 Mbit/s 5G = 1 Gbit/s)
- Upload: Meist nur über 4G, da 5G-Upload in NSA optional ist
- Latenz: ~20-30ms (durch 4G-Core begrenzt)
Vorteile:
Schneller Ausbau möglich, da bestehende 4G-Infrastruktur genutzt wird. Netzbetreiber müssen nur 5G-Funkköpfe hinzufügen. Geräte haben immer 4G-Fallback. Geringere Investitionskosten. Sofort höhere Geschwindigkeiten verfügbar.
Nachteile:
Latenz durch 4G-Core limitiert. Kein Network Slicing. Höherer Akkuverbrauch (zwei Funkverbindungen). 5G-spezifische Features (URLLC, massive IoT) nicht verfügbar.
Architektur:
5G SA ist ein vollständig unabhängiges 5G-Netzwerk mit eigenem 5G Core Network (5GC). Keine Abhängigkeit von 4G-Infrastruktur. Nutzt service-basierte Architektur (SBA) statt der alten punkt-zu-punkt Architektur.
Technische Details:
- 5G Core (5GC): Moderne Cloud-native Architektur mit Microservices
- Network Slicing: Virtuelles Aufteilen des Netzes für unterschiedliche Anforderungen
- URLLC: Ultra Reliable Low Latency Communications (1-5ms, 99,999% Zuverlässigkeit)
- Massive IoT: Unterstützung für 1 Million Geräte pro km²
- Edge Computing: MEC (Multi-Access Edge Computing) für lokale Datenverarbeitung
- Latenz: 1-5ms Ende-zu-Ende möglich
Network Slicing Beispiele:
- eMBB Slice: Enhanced Mobile Broadband - normale Smartphone-Nutzung (hohe Bandbreite)
- URLLC Slice: Autonomes Fahren, Industrie 4.0 (niedrige Latenz, hohe Zuverlässigkeit)
- mMTC Slice: Massive Machine Type Communications - IoT-Sensoren (viele Geräte, wenig Daten)
Anwendungsfälle:
Autonome Fahrzeuge (V2X Communication), Remote Surgery (Telemedizin), Industrie 4.0 (Echtzeit-Steuerung), AR/VR mit niedrigster Latenz, Smart Cities mit massivem IoT, Private 5G-Netze für Unternehmen.
Status in Deutschland:
Schrittweiser Ausbau seit 2021/2022. Telekom, Vodafone und O2 haben SA-Netze gestartet. Noch nicht flächendeckend verfügbar. Viele Geräte unterstützen SA bereits.
Konzept:
Bezeichnet 5G-Dienste im mmWave-Spektrum (24+ GHz). Marketing-Begriffe wie "5G Ultra Wideband" (Verizon), "5G+" (AT&T, Telekom), oder "5G UC" (T-Mobile) kennzeichnen diese Premium-Dienste.
Technische Umsetzung:
- Frequenzen: 24-47 GHz (n257, n258, n260, n261 Bänder)
- Bandbreite: Bis zu 800 MHz (!) pro Kanal möglich
- Phased Array Antennen: 256-1024 Antennenelemente für präzises Beamforming
- Beam-Steering:Signale folgen Nutzer mit <1ms Reaktionszeit
- Small Cells: Dichte Verteilung kleiner Zellen alle 50-200m nötig
- Theoretische Peak-Rate: Bis zu 20 Gbit/s im Labor
Physikalische Herausforderungen:
Signaldämpfung durch Sauerstoffabsorption bei 60 GHz. Regen-Fade (Dämpfung durch Regen) bei über 10 GHz. Foliage Loss (Dämpfung durch Vegetation). Keine Diffraktion um Hindernisse (keine "Beugung um Ecken"). Hohe Anforderungen an Geräteantennen (mehrere mmWave-Antenna-Arrays nötig).
Praktische Realität:
Reale Geschwindigkeiten: 1-3 Gbit/s typisch, bis 5 Gbit/s maximal. Reichweite: Indoor <30m, Outdoor <150m. Funktioniert nicht durch Wände. Hand kann Signal blockieren. Akkuverbrauch sehr hoch. In Deutschland praktisch nicht vorhanden (Pilotprojekte nur).
Globale Unterschiede:
USA: Große mmWave-Ausbauten in Stadtzentren (Verizon, AT&T).Südkorea: Aggressive mmWave-Strategie.China: Fokus auf Mid-Band, wenig mmWave.Europa: Primär Mid-Band (n78), mmWave nur Nische.