In Zukunft wird das Volumen der Daten und der im IoT vernetzten Geräte weiter zunehmen. Darauf sollte auch beim Ausbau der digitalen Infrastruktur geachtet werden. © Pixabay

High-Speed-Datennetz als entscheidender Wirtschaftsfaktor

Am 31. Oktober 2002 gingen in Österreich die ersten UMTS-Stationen on air und läuteten damit das Zeitalter des mobilen Internets ein – der Grundstein für ein flächendeckendes High-Speed-Datennetz in Österreich.

 Die ersten UMTS-Verbindungen waren – nach heutigem LTE-Standard – noch relativ langsam. Dennoch konnten mit 384 Kilobit pro Sekunde (kbit/s) auch große Attachments von Mails und aufwendiger gestaltete Websites in kurzen Zeiten geladen werden.
Durch technische Innovationen hat sich die Übertragungsgeschwindigkeit von UMTS signifikant gesteigert. 2006 wurden etwa Geschwindigkeiten von bis zu 7,2 Megabit pro Sekunde (Mbit/s) erreicht, heute sind im LTE-Netz bis zu 300 Megabit pro Sekunde möglich.
Der Mobilfunk spielt als Infrastruktursäule eine wichtige Rolle bei der Belebung des Wirtschaftsstandorts Österreich. Mit der Erweiterung und dem Ausbau der Netze in den nächsten Jahren auf 5G wird er nochmals an Bedeutung gewinnen. Denn neben der für private Anwendungen sehr komfortablen deutlichen Steigerung der Datenübertragungsrate ist vor allem die sogenannte Latenz oder Reaktionszeit der Datenübertragung wesentlich für moderne Machine-to-Machine-Kommunikation, die beispielsweise bei der Vernetzung von Fahrzeugen erst dann wirklich sinnvoll eingesetzt werden kann, wenn sie mobil ist.

Erstmals 1,5 Gbit/s über Mobilfunk
Gemeinsam mit dem Technologiepartner Nokia präsentierte A1 einen großen Evolutionsschritt auf dem Weg zu fünften Mobilfunkgeneration: Erstmals wurde in Wien eine Datenübertragung von 1,5 Gigabit pro Sekunde im A1-Netz erreicht.
Für die Übertragung wurde fünffache Carrier-Aggregation angewendet: Dabei wurden A1-Frequenzen in den Bereichen 2.6 GHz, 1.800 MHz und 800 MHz und 2.100 Mhz gebündelt, mittels Multiple-in-multiple-out-Verfahren übertragen und mit dem komplexen Modulationsverfahren 256 QAM kombiniert. Dadurch lassen sich erheblich höhere Bandbreiten erzielen als in den meisten LTE-Netzen heute.
„A1 hat eine ausgezeichnete Frequenzausstattung und ist für die nächste Mobilfunkgeneration bestens gerüstet. Denn bei 5G ist die Nutzung von unterschiedlichen, möglichst breiten Frequenzbändern im Hinblick auf die Übertragungskapazität ein wichtiges Thema“, so A1-Vorstand Marcus Grausam. „Mehrfache Carrier-Aggregation wird von A1 bereits heute punktuell in Österreich eingesetzt. Sobald genügend Endgeräte die Technologiekombination unterstützen, werden wir sie in urbanen, kapazitätsstarken Gebieten für unsere Kunden weiter ausrollen.“
„5G kommt nicht über Nacht, und es ist für uns sehr wichtig, unsere Kunden auf dem Weg hin zum neuen Standard zu unterstützen“, ergänzt Nokia-Österreich-Chef Peter Wukowits. „Wir freuen uns darauf, auch die kommenden Schritte gemeinsam mit A1 zu gehen, dabei die Übertragungsgeschwindigkeit und Netzkapazität für die A1-Kunden weiter auszubauen und in der Netz­architektur die Grundlagen für 5G zu legen.“
Bis zum Einsatz der neuen Mobilfunkgeneration sind einige Evolutionsschritte nötig, durch die sukzessive mehr Eigenschaften wie zum Beispiel höhere Bandbreiten und technische Voraussetzungen für 5G implementiert werden. So können auch mehr und mehr neue Dienste, etwa im Bereich des Internets der Dinge oder für Smart Citys, eingeführt werden. Die Vervollständigung des 5G-Technologiestandards wird für 2019 erwartet, erste Bestandteile sind bereits verabschiedet. Man rechnet heute damit, dass auch bereits 2019 erste standardbasierte 5G-Dienste am Markt eingeführt werden.

Österreichisches Konsortium entwickelt ­zuverlässige 5G-Funktechnologie für künftige autonome Fahrzeuge
Die neue, fünfte Mobilfunkgeneration verspricht eine wahre technologische Revolution zu werden, an der weltweit – auch am AIT Austrian Institute of Technology – intensiv gearbeitet wird. 2020 soll laut vielfachen Ankündigungen von Herstellern und Netzbetreibern bereits der kommerzielle Betrieb starten. 5G wird nicht nur eine bis zu 100-fach höhere Datenrate (bis zu 10.000 Mbit/s) und eine rund 1.000-fach höhere Kapazität gegenüber den heute üblichen LTE-Netzen erlauben, sondern ist auch ideal für die massenhafte Kommunikation mit dem Internet der Dinge oder Systemen, die eine extrem schnelle und zuverlässige Reaktionszeit erfordern.
Denn die künftige 5G-Funktechnologie wird im Gegensatz zu heutigen Funktechnologien ausfall­sicher ausgelegt sein und damit als wichtigster Grundbaustein erst die vielen angekündigten neuen Entwicklungen und technischen Revolutionen, wie z. B. selbstfahrende Autos oder Smart-Home-Systeme (Internet of Things), ermöglichen, die in extrem kurzer Zeit auf ihre Umwelt reagieren müssen. Dazu zählen beispielsweise auch Roboter, die sicher mit Menschen zusammenarbeiten sollen. Aufgrund zu hoher Latenzzeiten sind heutige LTE- bzw. 4G-Netze für solche Aufgaben nicht geeignet. So dauert es in den aktuellen Mobilfunknetzen im Schnitt 50 Millisekunden, bis ein Signal übermittelt wird. Doch wenn es darum geht, mittels Sensoren beispielsweise präzise, schnelle Drehmaschinen zu steuern oder gar die Kollision von Autos zu verhindern, sind wesentlich schnellere Reaktionszeiten gefordert.
Vernetzte autonome Fahrzeuge werden unterschiedlichste Sensorinformationen (Radar, optisch etc.), kinematische Daten und Manöverinforma­tionen austauschen, kombinieren und somit gemeinsam kooperative Entscheidungen in schwierigen Verkehrssituation treffen müssen. Sie selbst werden damit einen erheblichen Teil des Internets der Dinge (IoT, Internet of Things) ­bilden. Doch als Basis dafür werden hoch zu­verlässige Funkverbindungen mit geringer Latenzzeit benötigt.

Zuverlässige Funkverbindung für anspruchsvolle Szenarien
Vor allem für die neuen IoT-Anwendungen arbeiten weltweit die Hersteller mit Hochdruck an der Entwicklung der neuen 5G-Technologien. Das AIT besitzt eine besondere Hightech-Kompetenz im Bereich intelligenter Antennen und Funkverhalten in anspruchsvollen dynamischen Um­gebungen. Gemeinsam mit einem Industriekonsortium, bestehend aus Nokia und AVL, wurde nun die Entwicklung von 5G-Schlüsseltechnologien im Rahmen des Forschungsprojekts MARCONI gestartet, das durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) ge­fördert wird.
In diesem Forschungsvorhaben liegt der Fokus auf der Entwicklung sogenannter Mehrfach­antennensysteme für die Fahr­zeug­kom­mu­ni­­kation, die mit bis zu 100 Antennenelementen ausgestattet sind. Durch diesen Ansatz ist eine erhebliche Senkung der benötigten Sendeleistung bei einer gleichzeitig garantierten konstanten Übertragungsqualität möglich, was künftig im autonomen Verkehr zu einer Verbesserung der Verkehrssicherheit und der Annäherung an das Ziel eines unfallfreien Straßenverkehrs führen wird.
Thomas Zemen, führender Experte für 5G-Systeme und Projektleiter am AIT: „Wir messen die Funkwellenausbreitungseigenschaften zwischen mehreren Fahrzeugen und der Basisstation. Diese Messdaten werden verwendet, um ein Modell für die numerische Simulation von 5G-Systemen zu entwickeln. Auf dieser Basis erforschen wir dann neuartige Sende- und Empfangsalgorithmen, um höchste Zuverlässigkeit in der Kommunikation für die künftigen Anwendungen zu erreichen. Diese Algorithmen werden schließlich auf dem AIT softwaredefinierten Radiotestsystem in Echtzeit getestet.“
Peter Wukowits, Nokia-Österreich-Chef, ergänzt: „Millionen von selbstfahrenden Autos werden in Zukunft auf hochverfügbare 5G-Funkverbindungen mit geringen Latenzzeiten angewiesen sein. Nur dann können sich die autonomen Fahrzeuge koordiniert bewegen, was zu einem erheblichen Gewinn an Zeit, Sicherheit und Umweltver­träglichkeit führen wird. Deshalb entwickelt und testet Nokia mit Hochdruck die notwendigen Technologien für diese anspruchsvollen Szenarien zusammen mit seinen Partnern.“ (BO)

INFO-BOX
Optimierte Frequenzvergabe für Österreichs 5G-Spitzenposition
Die Telekommunikationsunternehmen A1 Telekom Austria, Hutchison Drei Austria und T-Mobile Austria haben gemeinsam ein Modell entwickelt, welches eine kosteneffiziente und vor allem komplexitätsreduzierende ­Vergabe der 5G-Frequenzen ermöglicht. Unter Berücksichtigung der Kriterien transparent, einfach und inves­titionsfreundlich wurden sechs Maßnahmen entwickelt, die den Digital- und Wirtschaftsstandort Österreich stärken und eine 5G-Vorreiterrolle noch möglich machen. Dabei stehen die nationale Vergabe eines zusammenhängenden 5G-Bandes, hohe Versorgungsauflagen von mindestens 1.000 Sendepunkten sowie die An­wendung eines in Österreich bereits bekannten und international bewährten Auktionsdesigns im Fokus.
Das Ziel der 5G-Vorreiterschaft ist im Zuge der voranschreitenden Digitalisierung für den Standort Österreich ein zentrales wirtschaftspolitisches Thema. Für Mitte 2018 ist die Versteigerung der ersten 5G-Frequenzen (3400 bis 3800 MHz) seitens der Regulierungsbehörde geplant, die aktuell die Rahmenbedingungen dazu festlegt. Um diesen Prozess zu optimieren, haben die Telekommunikationsunternehmen A1 Telekom Austria, Hutchison Drei Austria und T-Mobile Austria gemeinsam ein Lösungskonzept für eine effiziente Frequenzver­gabe entwickelt. Dieses stellt sicher, dass ein Maximum an Investitionen in den Netzausbau fließen kann und somit die Basisinfrastruktur für viele nachgelagerte Industrien geschaffen wird.