5G-Überraschung: Festnetz-Ersatz wird zur Killer-App

Die 5G-Telekommunikation wurde bei ihrem Start im Jahr 2019 vor allem mit Anwendungen wie mobiler Augmented Reality und autonomen Fahrzeugen beworben. Doch die Überraschung kam, als sich der Ersatz von Kabel-Internetanschlüssen als die am weitesten verbreitete neue Anwendung von 5G herausstellte. Fixed Wireless Access (FWA) bedient heute über 14 Millionen Kunden in den USA und trägt 28 Prozent des weltweiten drahtlosen Datenverkehrs bei. FWA ist Breitband-Internet, das über eine Mobilfunkverbindung an einen festen Standort geliefert wird – ohne Kabel, Glasfaser oder Satellitenschüssel. Das Besondere an FWA ist, dass es dieselben Türme, Frequenzen und die 5G-Infrastruktur nutzt, die ursprünglich für mobile Geräte gebaut wurde.

Ein Kommissar der US-amerikanischen Federal Communications Commission hat FWA als die Killer-App von 5G bezeichnet. Dies gilt nicht nur in den USA: Jio, der größte Mobilfunkanbieter Indiens, ist auch einer der größten FWA-Anbieter weltweit mit über 9 Millionen Kunden im letzten Jahr. Die Betreiber entdeckten, dass sie überschüssige 5G-Kapazitäten nutzen und gleichzeitig eine Besonderheit im Nutzungsverhalten ausnutzen können: Der mobile Datenverkehr nimmt nach 20 Uhr ab, genau dann, wenn die Internetnutzung zu Hause ihren Höhepunkt erreicht. Das Ergebnis ist Breitband über herkömmliche Mobilfunkmasten zu geringeren Kosten als der Glasfaserausbau. Aus diesen Gründen bietet FWA echten Preiswettbewerb für Kabel-Breitband und erreicht gleichzeitig unterversorgte ländliche und vorstädtische Gemeinden.

FWA ist billiger zu installieren als Glasfaser, und für die meisten Haushalte und kleinen Unternehmen sind die Gigabit-Geschwindigkeiten von Glasfaser ohnehin übertrieben. Da FWA dieselben drahtlosen Netze nutzt, die für den Mobilfunk aufgebaut wurden, funktioniert FWA überall dort, wo ein stabiles Mobilfunksignal empfangen wird. Wenn sich die Mobilfunknetze in Gebiete mit minimaler Versorgung ausdehnen, erweitert sich auch die FWA-Abdeckung. In diesen abgelegenen Gegenden ist die andere praktikable Breitbandalternative in der Regel Satellitendienste wie Starlink – die im Vergleich zu FWA teurer sind, höhere Verzögerungen und geringere Bandbreite aufweisen.

Während die meisten FWA-Installationen derzeit untergenutzte Mikrowellenbänder verwenden, nutzen einige FWA-Installationen elektromagnetische Spektren, die mit 5G eingeführt wurden, aber bei mobilen Nutzern weitgehend gescheitert sind. Millimeterwellen arbeiten mit Frequenzen, die 10- bis 40-mal höher sind als das 4G-Spektrum, und bieten hohe Datenraten aufgrund ihrer großen verfügbaren Bandbreite. Allerdings gibt es gute Gründe, warum 5G-Mobilfunknutzer heute im Allgemeinen kein Millimeterwellen-Spektrum verwenden. Millimeterwellen können Gebäude nicht durchdringen. Außerdem verlieren sie innerhalb von ein bis zwei Kilometern vom Sender an Signalstärke. Millimeterwellen-Antennen sind zudem eine echte Belastung für Handy-Akkus im Vergleich zu Mikrowellen- und Radiowellen-Technologie.

Keine dieser Herausforderungen trifft jedoch auf eine feste Station mit freier Sichtlinie zu einem nahegelegenen Turm zu. FWA-Heimgeräte (Customer Premise Equipment, CPE) übertreffen 5G-Handys deutlich. Das liegt vor allem an der Hardware. CPEs haben größere, empfindlichere Antennen als ein typisches Handy, gepaart mit leistungsfähigeren Transceivern. CPEs werden in der Regel an Steckdosen angeschlossen, sodass Batterieprobleme keine Rolle spielen. Eine weitere 5G-Technologie, die bei mobilen Geräten nicht Fuß gefasst hat, ist Multi-User Multiple-Input Multiple-Output (MU-MIMO). Eine Basisstation mit MU-MIMO verwendet eine Antennenanordnung, um mehrere Nutzer gleichzeitig auf derselben Frequenz zu bedienen. Die Aufrechterhaltung eines MU-MIMO-Signals erfordert jedoch die individuelle Verfolgung jedes Nutzers – ein Problem, das bei vielen mobilen Nutzern schnell überwältigend wird. FWA ist anders: Statische CPEs mit ihren stabileren Downlink-Datenlasten sind ideal für die MU-MIMO-Technologie. So nutzt FWA nicht nur weitgehend brachliegendes Spektrum, sondern auch das 5G-Spektrum effizienter als 5G-Mobilfunknutzer – für die diese 5G-Technologien ursprünglich entwickelt wurden!