5G Low-, Mid- und High-Band

Was hat es damit auf sich?

Der neue 5G-Mobilfunkstandard funkt, wie schon sein Vorgänger, nicht nur auf einem Frequenzbereich. Abermals kommen weltweit betrachtet dutzende Möglichkeiten in Frage. Auch in Deutschland wird 5G zurzeit auf über vier verschiedenen Bändern betreiben. Wir zeigen welche das sind und was es mit dem Lowband, Midband und Highband auf sich hat.

Nachgefragt: Was versteht man unter „Bändern“ beim Mobilfunk

Egal welche Mobilfunkgeneration oder Technik verwendet wird – man benötigt stets einen abgetrennten Bereich im elektromagnetischen Spektrum, um Daten oder Sprache zu übertragen. Man kann sich das vereinfacht wie eine Autobahn vorstellen. Je mehr Spuren diese hat (je breiter also), desto mehr Autos können pro Zeiteinheit passieren. Im Mobilfunk ist es nicht anders: Je breiter das zur Verfügung stehende Frequenzband ist, umso mehr Daten pro Sekunde sind übertragbar.

Von „Bändern“ spricht man in diesem Kontext also von einem bestimmten zusammenhängenden Frequenzbereich – etwa von 750-760 MHz. Dann wäre das Band in diesem Fall 10 MHz breit. Ein 20 MHz breites Funkband könnte aber doppelt so viele Daten je Sekunde transportieren. Dabei teilen sich die begrenzten Funkbereiche mehrere Techniken und Dienste, wie etwa DVB-T, andere ältere Standards wie 2G, WLAN oder Amateur- bzw. Polizeifunk, so dass jeder nur bestimmte Bereiche nutzen darf – und diese sind sehr begrenzt. Denn je höher die Frequenz, desto geringer fällt die Reichweite aus, so dass die infrage kommenden Bereiche für Mobilfunk in etwa heute zwischen 600 MHz und 6 GHz liegt. Mit 5G werden aber erstmals sogar Bereiche darüber im Millimeterwellenbereich erschlossen, doch dazu später mehr…

Bänder für 5G

2019 wurden die ersten Frequenzen für den 5G-Ausbau versteigert. Damals kamen Bänder im Bereich von 3,6 sowie 2,1 GHz unter den Hammer. Vodafone, Deutsche Telekom, O2 sowie 1&1 sicherten sich dabei mehrere Bereiche. Die folgende Grafik zeigt exemplarisch die genaue Verteilung bei 3,6 GHz. O2 hat demnach beispielsweise zwischen 2540 und 3610 MHz insgesamt 7 Blöcke je 10 MHz ersteigert, was einem Band von 70 MHz Breite entspricht.

Aktuell werden in Deutschland vier verschiedene Bänder zwischen 700 MHz und 3,6 GHz (3600 MHz) für den 5G-Betrieb genutzt. Genauer gesagt bei 700 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz sowie 3600 MHz. Wie aber schon erwähnt, gibt es bei höheren oder niedrigeren Bereichen physikalisch bedingte Unterschiede die Reichweite betreffend. So stehen den Betreibern bei 3,6 GHz zwar breite Bänder zur Verfügung die sehr hohe Datenraten (>1 GBit/s) erlauben. Doch leider fällt hier die Reichweite der Funkzellen bereits im Schnitt auf unter 1 Kilometer. Daher kommt dieses Band praktisch nur in dichtbesiedelten Städten zum Einsatz. Für die Fläche braucht es daher Funkfrequenzen auf niedrigeren Bereichen. So nutzt Vodafone z.B. für den 5G-Ausbau auf dem Land 700 MHz. In mittelgroßen Städten hingegen 1,8 GHz. Die Dt. Telekom setzt vor allem auf 2,1 GHz außerhalb der Metropolen.

Low-, Mid- und High-Band

Im Zusammenhang mit der Berichterstattung über 5G liest man zuweilen Begriffe wie „Mid-Band“ oder „Mittelband“. Prinzipiell versucht man die bisher für 5G genutzten Frequenzen (wie gesagt zw. 0,7 und 3,6 GHz) in drei Teilbereiche einzuteilen (eigentlich sogar vier). Diese spiegeln dann grob die Reichweite und den Einsatzzweck wieder und charakterisieren indirekt auch die mögliche Datenrate. Eine wissenschaftliche Definition für die Abgrenzung gibt es zwar nicht, aber allgemein kann man allgemein zunächst in etwa folgende Abgrenzung treffen:

Bezogen auf alle in Deutschland zurzeit genutzten 5G-Frequenzen heißt das Folgendes - auch in Hinblick auf die jeweiligen Vorteile und Nachteile:

5G Low-Band (700 MHz): Diese niedrigen Bandbereiche eignen sich vor allem für den Flächenausbau, wo es nicht primär um die Geschwindigkeit geht. Die Reichweite maximale liegt bei ungefähr bei 8-15 Kilometern, je nach Topografie und Lage zum Sendemast. Im Lowband können mit 5G noch gut 200-300 MBit erzielt werden. Die Gebäudedurchdringung ist sehr gut.

5G Mid-Band 1,8 und 2,1 GHz: Eignet sich besonders für den 5G-Ausbau in (kleineren) Städten. Auf dem Mid-Band kann man in etwa eine Reichweite von 2-3 Kilometern erwarten und Datenraten bis 500 MBit/s.

5G High-Band (3,6 GHz): Da die Reichweite hier mit maximal 0,3 – 1 km (im Besten Fall) sehr begrenzt ist, kommt der Ausbau auf dem Highband vor allem in sehr dicht besiedelten Gebieten zum Einsatz. Also Zentrallagen in Großstädten, bei Stadien oder an Bahnhöfen und Flugplätzen. Dafür sind über 1000 MBit möglich.

5G Ultra-High Band (>24 GHz): Genau genommen gibt es noch einen Bereich den wir Ultra-Highband genannt haben. Noch funkt in Deutschland hier kein Funkmast für die Öffentlichkeit (außer Campusnetze), doch das könnte sich schon bald ändern. In den USA oder Südkorea wird 5G im mmWave-Bereich schon seit 2019 betrieben. Der Vorteil hier liegt in den extrem hohen Datenraten die möglich sind, weil es hier noch „viel Platz“ im Spektrum gibt. Nachteil: Die Sendereichweite fällt mit deutlich unter 300 Metern sehr gering aus, so dass es extrem viele kleine Funkzellen braucht. Somit beschränkt sich das Einsatzgebiet wieder auf hochbelebte Gebiete und Marktplätze in Großstädten.

Band-Teilung: So kann 5G auch auf LTE-Bereichen funken

Wichtig ist in diesem Zusammenhang noch folgendes: Zwar nutzt wie oben erwähnt Vodafone für den 5G-Ausbau ein Band bei 700 MHz. Doch eigentlich ist dieses nie für 5G freigegeben bzw. versteigert worden. Vielmehr funkt darüber eigentlich der Vorgänger LTE. Eine neue Technik namens Dynamic Spectrum Sharing macht es seit 2020 möglich. Dabei teilen sich beide Standards praktisch das zur Verfügung stehende Band und teilen es dynamisch auf. Sind viele 5G-Kunden in der Zelle und kein LTE-Nutzer, wird einfach komplett das ganze Band nur 5G genutzt. Oder anders herum oder in einem beliebigen Verhältnis.

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