23. April 2024
Industrie 4.0 vorantreiben: Nutzung der Leistungsfähigkeit der 5G-Konnektivität
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Die Funkkommunikation ist seit mehreren Jahrzehnten ein grundlegender Aspekt unseres täglichen Lebens. Ob Mobiltelefone, Fernsehen oder drahtloses Internet - die Kommunikationsinfrastruktur wird durch elektromagnetische Wellen, auch bekannt als Spektrum, angetrieben. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die Bedeutung von Frequenzbändern, die Auswirkungen von Frequenzstörungen und den Einfluss von Frequenzbändern auf die 5G-Revolution.
Wenn ein Gerät ein Signal überträgt, sendet es elektromagnetische Wellen auf einer bestimmten Frequenz innerhalb eines Frequenzbandes aus. Das Signal kann von einem anderen Gerät, das auf dieselbe Frequenz eingestellt ist, empfangen werden, so dass eine Kommunikation zwischen den beiden Geräten möglich ist. Die Verfügbarkeit bestimmter Frequenzbereiche für die Kommunikation ermöglicht einen geordneten Betrieb der Geräte und verringert das Risiko von Interferenzen zwischen verschiedenen Kommunikationsarten.
Eine durchdachte Wahl der Frequenzbänder ist für eine gute Kommunikation auf der Grundlage Ihres Projekts, Ihrer Infrastruktur, Ihrer Ziele und Ihrer Bedürfnisse unerlässlich. Verschiedene Arten der Kommunikation erfordern nämlich unterschiedliche Bandbreiten und damit auch unterschiedliche Frequenzbereiche. Höhere Frequenzbereiche bieten beispielsweise mehr Bandbreite und können mehr Daten übertragen, was sie ideal für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen macht, wie z. B. 5G-Mobilfunknetze. Niedrigere Frequenzbereiche hingegen können größere Entfernungen abdecken und sind daher ideal für Fernsehübertragungen und die Kommunikation über große Entfernungen.
Kann jedes Frequenzband von jedem genutzt werden?
Nein, Frequenzbänder werden in zwei Kategorien eingeteilt: lizenzierte und nicht lizenzierte.
Lizenzierte Frequenzbänder sind Frequenzbereiche, die ausschließlich einem bestimmten Nutzer oder einer Organisation für einen bestimmten Zweck zugewiesen werden. Der Nutzer oder die Organisation erhält eine Lizenz zur Nutzung des Frequenzbandes für einen bestimmten Zeitraum und muss die von der Regulierungsbehörde festgelegten Vorschriften einhalten. Zu den gebräuchlichsten lizenzierten Frequenzbändern gehören Mobilfunk (700 MHz und 800 MHz), PCS (1,9 GHz), AWS (1,7/2,1 GHz) und BRS/EBS (2,5 GHz). Zu den Vorteilen der lizenzierten Frequenzbänder gehören:
Allerdings können lizenzierte Frequenzbänder für sehr große Gebiete kostspielig sein. Der Erwerb einer Lizenz für ein Frequenzband kann teuer sein, da die Regulierungsbehörden die Rechte zur Nutzung des Spektrums versteigern. Sobald eine Lizenz erteilt ist, kann der Nutzer den Zweck, für den das Spektrum genutzt wird, nicht mehr ändern.
So verlangt die französische Regulierungsbehörde (ARCEP) für die Abdeckung eines kleinen Gebiets angemessene Gebühren, die von verschiedenen im Gesetz aufgeführten Variablen abhängen.
Nicht lizenzierte Frequenzbänder sind Frequenzbereiche, die von jedermann genutzt werden können, ohne dass dafür eine Lizenz erforderlich ist. Zu den gebräuchlichsten nicht lizenzierten Frequenzbändern gehören die folgenden: ISM-Bänder (Industrie, Wissenschaft und Medizin) (900 MHz, 2,4 GHz und 5 GHz), U-NII-Bänder (5 GHz) und SRD-Bänder (433 MHz), CBRS (Citizens Broadband Radio Service - 3,5 GHz).
Nicht lizenzierte Frequenzbänder sind kostengünstig, da für die Nutzung nicht lizenzierter Frequenzbänder keine Kosten anfallen, was sie zu einer attraktiven Option für kostengünstige Kommunikationslösungen macht. Nicht lizenzierte Frequenzbänder können für eine Vielzahl von Zwecken genutzt werden, was eine größere Flexibilität bei ihrer Verwendung ermöglicht.
Nicht lizenzierte Frequenzbänder werden jedoch mit anderen Nutzern geteilt, was das Risiko von Interferenzen und geringerer Zuverlässigkeit mit sich bringt.
Unter Spektrumsinterferenzen versteht man die Beeinträchtigung oder Unterbrechung der Kommunikation auf einem bestimmten Frequenzband durch andere Signale auf demselben oder benachbarten Frequenzbändern. Störungen können von einer Vielzahl von Quellen ausgehen, z. B. von anderen Kommunikationsgeräten, elektronischen Geräten oder natürlich auftretenden Phänomenen wie Sonneneruptionen.
Störungen können sich erheblich auf die Qualität der Kommunikation in einem bestimmten Frequenzband auswirken. Wenn ein Kommunikationssignal beispielsweise schwach ist, kann es durch ein Störsignal überlagert werden, was zu einem Abfall der Signalqualität und einer geringeren Zuverlässigkeit der Kommunikation führt. In manchen Fällen kann die Störung zu einem vollständigen Signalverlust führen und die Kommunikation unmöglich machen. Zur Abschwächung von Interferenzen können verschiedene Techniken eingesetzt werden, z. B:
Bei der Neuzuweisung von Frequenzbändern handelt es sich um Änderungen, die bei der Zuweisung von Frequenzbändern im Laufe der Zeit aufgrund von neuen Technologien oder neuen Vorschriften vorgenommen werden. Diese Änderungen sind notwendig, um die wachsende Nachfrage nach Frequenzressourcen zu decken, zusätzliche Bandbreite für neue Technologien bereitzustellen und die Effizienz bestehender Systeme zu verbessern.
Im Laufe der Zeit hat der technologische Fortschritt zur Entwicklung neuer Kommunikationssysteme geführt, die zusätzliche Bandbreite erfordern. So hat beispielsweise die Einführung von 5G-Netzen zu einer erheblichen Nachfrage nach zusätzlichen Frequenzressourcen geführt, was Änderungen bei der Frequenzzuweisung zur Folge hatte, um dieser neuen Technologie gerecht zu werden.
Auch bei der Neuzuweisung von Frequenzbändern spielen Vorschriften eine Rolle. Die Regulierungsbehörde kann beschließen, zuvor eingeschränkte Frequenzbänder für die öffentliche Nutzung zu öffnen, zusätzliche Bandbreite für bestimmte Zwecke zuzuweisen oder die Zuweisung eines bestimmten Frequenzbandes zu ändern, um neue regulatorische Anforderungen zu erfüllen.
Ein Beispiel für eine kürzlich erfolgte Neuzuweisung von Frequenzbändern ist die Öffnung des C-Bands (3,7-4,2 GHz) (CBRS - Citizen Broadband Radio Service) für die 5G-Nutzung in den Vereinigten Staaten. Die Federal Communications Commission (FCC) wies dieses Frequenzband für die Nutzung durch die Mobilfunkbranche zu, um die Einrichtung von 5G-Netzen zu unterstützen, die eine große Bandbreite benötigen.
Die 5G-Revolution hat das Wachstum neuer Technologien maßgeblich vorangetrieben und sich tiefgreifend auf das Frequenzspektrum ausgewirkt. Frequenzbänder sind für eine effektive Kommunikation zwischen Geräten unerlässlich. Das Verständnis der Zuweisung von Frequenzbändern, der Frequenzstörungen und der Neuzuweisung von Frequenzen ist wichtig, um ihre Funktionen voll ausschöpfen zu können.
