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Dynamic Spectrum Sharing (DSS)

Was bringt die Technik und wie funktioniert das Frequenz-Sharing?


Bislang mussten sich Mobilfunknetzbetreiber entscheiden, welche Mobilfunkgeneration über welche Frequenzbereiche gesendet werden sollte. Dann konnte ein konkretes Frequenzband bei 2.1 GHz z.B. immer nur für 3G, 4G oder eben 5G genutzt werden und nie gemeinsamt.

Mit dem Ausbau von 5G-Netzen wird oftmals auch eine neue Technologie namens Dynamic Spectrum Sharing, kurz DSS, aktiviert. Diese erlaubt den parallelen Betrieb von 4G (LTE) und 5G im gleichen Frequenzbereich. Was zunächst für Laien recht unspektakulär klingen mag, könnte die Verbreitung von 5G enorm beschleunigen!

Nutzer werden durch DSS in naher Zukunft eine deutlich verbesserte 4G- und 5G-Verfügbarkeit bemerken, während Netzbetreiber von einer effizienten Frequenznutzung sowie einem kostengünstigen Netzausbau profitieren.

So funktioniert Dynamic Spektrum Sharing DSS

Effiziente Verteilung der Bandbreite auf 4G und 5G

Wenn die Netztechnik DSS unterstützt und der Netzbetreiber die Funktion aktiviert hat, dann wird quasi in Echtzeit entschieden, welche Ressourcen im jeweiligen Frequenzband für 4G oder 5G genutzt werden. Sind beispielsweise ausschließlich 4G-Smartphones in der Funkzelle aktiv, so wird das gesamte Spektrum für 4G verwendet. Sind ausschließlich 5G-fähige Endgeräte aktiv, so wird 4G abgeschaltet und das gesamte Spektrum für 5G genutzt. Soweit die jeweiligen Extreme. Mischungen sind natürlich ebenfalls möglich, wie die obere Grafik veranschaulicht.

Da die Verteilung der Ressourcen fast in Echtzeit geschieht, kann das Netz sehr flexibel auf die Anforderungen der Nutzer reagieren und das Funkspektrum wird wesentlich effizienter verwendet, als es bislang der Fall war. Das vorhandene Frequenzspektrum wird jederzeit optimal ausgelastet und sowohl 4G-Nutzer als auch 5G-Nutzer bekommen immer die maximal mögliche Kapazität zugewiesen.

Es gibt aber noch einen weiteren Effekt: Wenn 5G auf einem 4G-Frequenzband genutzt werden kann, steigt letztendlich auch die Reichweite. Denn die meisten Frequenzbereiche liegen hier unter dem zunächst eingeführten n78 Band bei 3.6 GHz.

Dynamic Spectrum Sharing in Deutschland

Sowohl die Deutsche Telekom (siehe Meldung) als auch Vodafone (zur Meldung) haben Ende April 2020 angekündigt, in Zukunft die DSS-Technologie in Deutschland einsetzen zu wollen. Das Ziel der beiden Anbieter ist es, den 5G-Ausbau deutlich zu beschleunigen, etwa durch Frequenzen mit höherer Reichweite oder durch die Verwendung von bereits bestehenden Antennen und Sender-Standorten.

Die Deutsche Telekom wird DSS zuerst im Frequenzbereich um 2.100 MHz nutzen. Bis Ende 2020 werden 5 MHz in diesem auch als Band 1 bzw. Band n1 bekannten Segment für DSS genutzt, also für 4G und 5G gleichzeitig. Weitere rund 5 MHz stehen wie gewohnt für 3G (UMTS) zur Verfügung, das 3G-Netz wird durch den Ausbau von 5G erst einmal nur in der Kapazität reduziert und nicht vollständig abgeschaltet. Ab 2021 verdoppelt sich das Funkspektrum der Telekom in Band 1 / n1, sodass ab diesem Zeitpunkt 15 MHz für 4G/5G DSS eingesetzt werden können. Für die Kunden dürfte sich das in einer sehr deutlichen Steigerung der Geschwindigkeit ab dem Jahr 2021 bemerkbar machen.

Vodafone wird die DSS-Technologie zuerst im Frequenzbereich um 700 MHz (Band 28 / n28) einführen. Damit erreicht der Anbieter bis Ende 2020 rund 10 Millionen Menschen in Deutschland mit einem 5G-Netz. Die 700 MHz Frequenzen erlauben eine sehr hohe Reichweite und dringen zudem gut in Gebäude ein, sodass bereits wenige Standorte für eine gute Netzabdeckung ausreichen.

Endgeräte für Dynamic Spectrum Sharing

Eine gute Nachricht ist, dass DSS eine rein Netzseitige Funktion ist, welche keine neuen Endgeräte benötigt. Jedes 4G/LTE Smartphone oder jedes 5G-Smartphone, welches das jeweilige Frequenzband unterstützt, wird auch in einer DSS-Funkzelle problemlos funktionieren.

Allerdings gilt zu beachten, dass im 5G-Betrieb bis auf Weiteres zusätzlich immer auch eine LTE-Ankerzelle benötigt wird (5G non-standalone), sodass das Endgerät zusätzlich auch Carrier Aggregation mit der entsprechenden Ankerzelle beherrschen muss. Hier kann es, gerade bei älteren 5G-Smartphones (bzw. Geräten der 1. Generation), zu Einschränkungen kommen.

Zusammenfassung der Vorteile von Dynamic Spectrum Sharing

  • deutlich schnellerer 5G-Ausbau als ohne DSS
  • bessere Nutzung der Ressourcen seitens der Provider möglich
  • keine neuen 5G-Antennen am Sendemast nötig
  • flexibelere Reaktion auf Anforderungen der Nutzer vor Ort
  • kostengünstigerer Netzausbau -> schneller fallende Preise
  • mögliche Reichweitensteigerung & Gebäudedurchdringung
    bei Nutzung von 3G/4G-Frequenzen
  • höhere durchschnittliche Datenraten zu erwarten

    dem stehen nur einige wenige Nachteile gegenüber:

  • nicht so hohe Geschwindigkeiten wie bei reinem 5G (SA)
  • nativer 5G-Ausbau mit Standalone und eigenen 5G-Antennen könnte sich verzögern
  • mitunter neue Hardware nötig