5G ist keine Revolution, Wi-Fi ist genauso gut

Im digitalen Alltag müssen LTE und die neuen kleinen, teuren 5G-Funkzellen mit der aktuell sechsten WLAN-Generation IEEE 802.11ax aka Wi-Fi 6 ökonomisch konkurrieren. Bei näherer Betrachtung und insbesondere im Vergleich mit Wi-Fi 6 fällt die angekündigte 5G-Technik-Revolution eher ernüchternd aus.

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Im Marketing-Wettbewerb mit den Mobilfunkern hat die Wi-Fi-Alliance inzwischen sogar sprachlich ein wenig nachgezogen und spricht jetzt auch über Wi-Fi-Generationen statt IEEE-Zahlencodes. Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) ist bereits im Handel und bietet im Vergleich zum Vorgänger Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac) höhere Reichweiten, höhere Datenraten im knapp zweistelligen Gigabit-Bereich, eine effizientere Ausnutzung des elektromagnetischen Spektrums und Erweiterungen für die effektivere Anbindung von energiesparenden IoT-Geräten.

Mit exakt den gleichen Features wird auch für 5G im Vergleich zu älteren LTE-Generationen geworben. Vieles, was an 5G als umwerfende technische Neuerung gepriesen wird, ist aber bereits in den letzten Ausbaustufen von LTE enthalten. Der technologische Sprung von der LTE-Generation 4.9G auf 5G ist marginal. Davon sehen die Mobilfunk-Anwender aber nichts, solange nicht einmal die LTE-Netze entsprechend aufgerüstet werden. Genau das ist in der breiten Masse weder mit LTE noch 5G zu erwarten. Insbesondere nicht in den abgehängten Regionen auf dem Land, Stichwort: Milchkanne.

Die technischen Unterschiede sind gering

Technisch sind die Unterschiede zwischen dem aktuellen Wi-Fi 6 und 5G viel kleiner, als man vermuten könnte. Sowohl 5G als auch Wi-Fi 6 bieten auf der funktechnischen Seite Multi-User-MIMO, Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) und Quadraturamplitudenmodulation bis 1024 Symbole pro Zeichen (1024-QAM, 10 bit pro Zeichen).

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Bei MIMO-Geräten werden mehrere Datenströme parallel übertragen, dazu senden oder empfangen mehrere Sendeempfänger (Transceiver) und ebenso viele Antennen desselben Geräts auf einem Funkkanal gleichzeitig. Dabei macht man sich zunutze, dass an jedem Antennenstandort potenziell etwas andere Übertragungsbedingungen herrschen (Spatial Diversity = Raumdiversität). MU-MIMO ist eine Erweiterung von MIMO, bei der mehrere Endgeräte gleichzeitig mit unterschiedlichen Datenströmen angefunkt werden. Ein 8x8-MU-MIMO-Gerät kann zum Beispiel gleichzeitig jeweils zwei Datenströme an vier 2x2-MU-MIMO-fähige Endgeräte senden.

"Massives MU-MIMO" versus 8x8

MU-MIMO gibt es im Mobilfunk, seit es neuere LTE-Generationen gibt. Mit 5G steigt die Anzahl der MU-MIMO-Streams in den Basisstation auf bis zu 64x64 in der maximalen Ausbaustufe, weshalb die 5G-Marketing-Abteilung von "massivem MU-MIMO" spricht. Wi-Fi 6 belässt es dagegen bislang bei maximal 8x8-MU-MIMO-Streams.

Die maximale Zahl der möglichen parallelen MU-MIMO-Streams bei Wi-Fi 6 und 5G auf der Seite der Basisstationen bedeutet aber nicht, dass ein einzelnes Endgerät tatsächlich zum Beispiel 64x64- oder 8x8-MU-MIMO-Datenströme empfangen kann. Viele Endgeräte sind nicht einmal mit MIMO, geschweige denn MU-MIMO ausgestattet, bessere können beispielsweise nur 2x2-MU-MIMO.

Nur für die sehr hohen oder extrem hohen Frequenzbänder mit Zentimeter- oder Millimeterwellen ist es physikalisch möglich, 4- oder sogar 8-MU-MIMO-Antennen im Gehäuse eines Tablets oder großen Smartphones unterbringen. MIMO-Antennensysteme benötigen einen Abstand von mindestens einem Drittel der Wellenlänge zwischen den einzelnen Antennen. Für das 2,4-GHz-WLAN-Band mit 12 cm Wellenlänge also 4 cm.

Bei 5G-Endgeräten ist 4x4-MU-MIMO für die SHF- und EHF-Frequenzbänder aktuell der State of the Art. Insgesamt 16 solcher 5G-Endgeräte könnten gleichzeitig jeweils 4x4 MU-MIMO-Streams von einem 5G-System mit 64x64-MU-MIMO-Antennensystem empfangen.

Die Physik beschränkt daher auch die Integration von MU-MIMO in mobilen Endgeräten für den späteren Umstieg von LTE auf 5G in den langwelligeren Mobilfunk-Bändern, die als Flächenfrequenzen zur Versorgung außerhalb der Ballungszentren dienen. Die Wellenlängen im 700- und 800-MHz-LTE-Band liegen bei 40 cm. Für ein sinnvolles MU-MIMO-Antennensetup mit Dezimeterwellen, die für die Versorgung in der Fläche unersetzlich sind, fehlt in Smartphones und Tablets schlicht der Platz.

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 Die 1-Millisekunde-Latenz ist ein gewagtes VersprechenWi-Fi 6 und 5G versprechen gleich hohe Raten 
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hubby 16. Dez 2019

"Gewinne sicherlich, aber keineswegs Antennengewinne. Wie stellst du dir vor, soll solch...

UweFO 16. Dez 2019

Aber gewiß doch, D/E-Netz, WiFi, Bluetooth, DECT, TETRA, NFC, DAB, DVT, SAT, WiMAX etc...

bombinho 09. Dez 2019

Witzigerweise macht das sogar Sinn, da bei den Mobilgeraeten die Sendespannung erheblich...

tirox 09. Dez 2019

Darf ich vorstellen? Satoshi Nakamoto

Akhelos 06. Dez 2019

Es gibt Leute die nicht mindestens ein FM Radio haben?



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