#5G statt Glasfaser: Funklösungen könnten Gigabit-Netze ins Haus bringen

In Bonn hatte die Telekom im Frühjahr 2018 eine erste Testanlage für ein Produkt namens WTTH aufgebaut. Mit ihr wollte die Telekom testen, wie sich die Glasfaserleitungen durch eine Funkstrecke ersetzen lassen. Und auch O2 hat den Ersatz der Glasfaserleitung per 5G bereits getestet: In Hamburg wurde Ende 2018 ein Testfeld aufgebaut, das sogar von regulären Kunden genutzt werden könnte. Fixed Wiresless Access (FWA) hat der Anbieter das genannt.

Wie funktioniert Glasfaser per 5G?

Zunächst einmal muss klar sein, dass die Glasfaserstrecke am Sendemast endet. Somit funktioniert die 5G–Glasfaser-Ersatzlösung im Grunde nicht anders als heute Mobilfunknetze. Mit dem Unterschied, dass sie per 5G sehr viel schneller sein kann, als es heute mit LTE möglich wäre.

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Die Telekom überlegt, an exponierten Standorten wie beispielsweise Straßenlaternen Antennen anzubringen. Diese verfügen dann zumindest zum Teil über Glasfaseranbindungen, andere werden per Funk von Nachbar-Antennen versorgt. Telefónica geht einen ähnlichen Weg, glaubt nur nicht an die Straßenlaternen. Im Test haben die Münchner bestehende Sendestandorte mit einer speziellen Anlage ausgerüstet. Der Vorteil: Eine Glasfaserleitung sowie ein Stromanschluss waren schon vorhanden. Die Antenne von Samsung beinhaltete 1.024 Antennen, sodass ein gezieltes Ansteuern der Empfänger per Beamforming möglich war.

26- und-60-GHz-Frequenzen für die Funkstrecke

WTTH und FWA klingen erst einmal nach klassischen, engmaschigen Mobilfunknetzen. Tatsächlich ist es aber eine neue Technologie. Das liegt zum einen an den verwendeten Frequenzen, die die Netzbetreiber im Test zum Einsatz gebracht haben und später auch verwenden wollen. Die Telekom hat einen Bereich um 60 GHz getestet. Zum Vergleich: Heutige LTE-Netze funken je nach Bedarf auf Frequenzen um 0,8 GHz, 0,9 GHz, 1,8 GHz, oder 2,6 GHz.

Auch ist das hierfür zur Verfügung stehende Spektrum bei LTE viel kleiner: Während man bei den bisherigen Netzen von 10, 20 oder 30 MHz Spektrum spricht, sind es bei den hohen 5G-Frequenzen gleich mehrere Hundert. Der Vorteil: Die Datenrate ist deutlich höher. Im Hamburger Test konnte O2 4 GBit/s pro Sendeeinheit in die Luft bringen. Zum Einsatz kam hier ein Frequenzbereich um 26 GHz.

Ein großes zusammenhängendes Frequenzspektrum bedeutet potenziell große Bandbreiten und hohe Effizienz bei der Nutzung der Frequenzen. Und physikalisch bedingt eignen sich die Frequenzen aufgrund ihrer geringen Reichweite zum Aufbau engmaschiger Netze.

Hinterhof-Wohnungen haben das Nachsehen

Gleichzeitig muss es aber zumindest theoretisch eine Sichtverbindung zwischen der Antenne an der Laterne und einer Antenne beim Kunden geben. Wer nur ein Hinterhof-Fenster hat, kann den Zugang nicht nutzen. Und wächst ein Baum auf der Funkstrecke oder werden Baucontainer auf dem Bürgersteig gestapelt, ist das Internet ebenfalls weg. Und zu weit von der Antenne entfernt sein darf der Kunde auch nicht. Bei 100 Metern Distanz ist bei der Telekom schon Schluss. Telefónica sieht sich mit den getesteten 26-GHz-Frequenzen besser aufgestellt. Bis zu einem Kilometer könne man überbrücken. Im Test zeigte sich auch, dass ein Hindernis in der direkten Sichtlinie zwischen Sender und Antenne kein K.O.-Kriterium sein muss. Möglicherweise lenken große Gebäude in der Nachbarschaft die Funkwellen um. Allerdings: Außenantennen sind in jedem Fall besser als Innenantennen.

Die Frequenzen sind derzeit für die Mobilfunker noch nicht im regulären Betrieb nutzbar. Freigegeben ist die Verwendung der 60-GHz-Frequenzen aktuell nur für die Indoor-Nutzung. Frequenzen um 26 GHz können seit Anfang 2021 bei der Bundesnetzagentur für „lokale, breitbandige Frequenznutzungen“ beantragt werden.

Gigabit per 5G ist ein Shared Medium

Eine Antenne kann mehrere Kunden versorgen. Bis zu 16 Kunden im Umkreis einer Antenne seien aktuell angedacht, später seien auch 30 möglich, heißt es bei der Telekom. Bei Telefónica machte man keine konkreten Angaben. Bedenken müssen die Netzbetreiber aber in jedem Fall, dass jede Sendeeinheit eine maximale Gesamtkapazität hat. Diese liegt im Test der Telekom bei nur 1,6 Gbit/s, bei Telefónica bei 4 Gbit/s. Dabei wird bei der Telekom dynamisch geregelt, wie sich die Datenrate im Up- und Downstream aufteilt. Würden nun alle 16 Kunden ihre Leitung voll beanspruchen, bliebe für jeden Nutzer „nur“noch eine Kapazität von 100 Mbit/s übrig. Dabei handelt es sich um ein klassisches Shared-Medium-Phänomen, wie es im Mobilfunk und Koaxial-Kabel üblich ist. Letztlich ist aber jeder Internetzugang ein Shared Medium, in der Bandbreite also begrenzt.

Laternen haben tagsüber keinen Strom

Eine Herausforderung für den Aufbau eines solchen Netzes ist nach Angaben von Gorden Witzel, Netzökonom bei der Telekom, die Stromversorgung an den Straßenlaternen. Zwar gibt es dort natürlich Strom für das Licht, doch oft seien die Laternen in Reihe geschaltet und der Strom an den Laternen abgeschaltet, wenn die Lampen aus sind. Somit gäbe es dann bei Helligkeit kein Internet, was natürlich indiskutabel ist.

Außerdem will man nicht jeden Laternenmast neu mit Glasfasern verbinden müssen. Dafür ist vorgesehen, dass die Sendeantennen neben dem Signal zum Kunden auch noch weitere Antennen rechts und links von sich mit einem Funksignal verbinden. Sie wird so quasi per Richtfunk angebunden und die Daten dann am zentralen Verteil-Mast per Glasfasernetz abgeführt.

Update Herbst 2021: Zumindest vorerst wird die Telekom FWA nicht auf den Markt bringen.

Einschätzung: Ist 5G die neue Glasfaser-Alternative?

Aufgrund der Shared-Medium-Problematik ist es auf lange Sicht gesehen schwer, echte Glasfasernetze bis zu den Kunden durch diese Lösungen zu ersetzen. Doch bei aller Kritik an Funk-Technologien: Sie haben auch ihre Vorteile. Denn um einen Kunden mit hohen Datenraten zu versorgen, muss nicht erst ein Bagger jedes Haus neu „angraben“. Das verringert die Kosten und den Aufwand erheblich. Auch ist die Versorgung von Bestandsgebäuden leichter, weil die Verkabelung im Haus nicht ersetzt werden muss, was bei einem FTTH-Ausbau mit Glasfasern bis in die Wohnung notwendig wäre. Bei der Anbringung einer Außenantenne stehen allerdings auch Bohrungen an der Gebäudewand an. Außerdem ist es notwendig, dass das Fenster des Zimmers, in dem die Internetantenne stehen soll, auch in Sichtweite eines Sendemastes ist.

Sollte in einigen Jahren wirklich jeder Haushalt eine Bandbreiten von einem Gigabit und mehr erhalten, so ist Gigabit per 5G nach dem aktuellen Stand der Entwicklung ebenfalls keine probate Alternative. Die gesamte Bandbreite ist limitiert, somit würde bei hoher Auslastung eine zu geringe Datenraten in den einzelnen Haushalten ankommen. Bis dahin werden aber wohl noch mehrere Jahre vergehen. Als weitere Übergangstechnologie kann 5G also durchaus legitim sein.

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