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Mobilfunk: Die Vision drahtloser 5G-Kommunikation

Drahtlose Kommunikationstechnologien eröffnen unserem modernen Leben vielfältige Möglichkeiten und haben in den vergangenen 20 Jahren unsere Welt nachhaltig verändert. Ohne sie, scheint es, wäre ein Leben, wie es vor 1990 geführt wurde, nur noch schwer vorstellbar. Über den aktuellen Stand der Technik, die Wegbereiter für LTE, kommende Standards sowie technische Herausforderungen.

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Die großen Durchbrüche in Kommunikationstechnologien waren schon immer von menschlichen Interessen und Wünschen getrieben. Unsere Fähigkeit zum Sprechen und Hören führte zur Telefonie. Das Interesse an Informationen und deren Austausch erfordert Datenkommunikation.

Sammeln und Jagen führen zum Wunsch nach Messen und Fühlen („Monitoring and Sensing“). Steuerung und Kontrolle in der Umgebung benötigt Signalisierung. Automatische  Kommunikation und Steuerung ist ein nächster Schritt. Dieser Artikel analysiert den aktuellen Stand der Technik um eine Vision der zukünftigen Kommunikationstechnologie zu motivieren und zu skizzieren.  

Aus heutiger Sicht lässt sich eine zeitliche Abfolge aus revolutionären Anwendungen und Technologien feststellen, die unser tägliches Leben nachhaltig beeinflusst haben. Zunächst bestimmte der Wunsch nach kabelloser Telefonie und somit auch echtzeitfähiger drahtloser Kommunikation den Erfolg schnurloser Telefone und führte zur Entstehung des Mobilfunks. Bald darauf wurde bidirektionales Paging durch die Implementierung von SMS-Textnachrichten zur zweiten revolutionären Anwendung. Durch den Erfolg der WLAN-Technologie (und des Standards IEEE 802.11), die Internetsuche und den weit verbreiteten Einsatz von Laptop-Computern wurde die kabellose Internet-Anbindung interessant und schließlich zum Muss für jeden. Dieses Phänomen öffnete den Markt für die drahtlose Datenanbindung. Der nächste logische Schritt war das Verkleinern des Laptops und sein Verschmelzen mit dem Mobiltelefon, woraus sich das heutige Smartphone entwickelte. Zugang zu Informationen der ganzen Welt sind nun einfach erreichbar – überall und jederzeit.

Der nächste Schritt ist der automatisierte Informationsaustausch zwischen Endgeräten, auch „Machine-to-Machine“ oder „M2M“, genannt. In den vergangenen Jahren wurden eine Reihe von drahtlosen M2M-Anwendungen – zum Beispiel für den Informationsaustausch im öffentlichen Nahverkehr – entwickelt, die aber keine große Verbreitung gefunden haben. Warum? Bisherige Anwendungen haben menschliche Anforderungen erfüllt. M2M braucht eine genaue Analyse, um die Anforderungen zu verstehen. Ihr genaues Verständnis könnte M2M zum Durchbruch verhelfen.

Heute ist M2M allgemein akzeptiert, ohne die Frage nach dem großen Marktdurchbruch letztendlich beantwortet zu haben. Deshalb ist es nützlich, die wichtigen Treiber der Datendienste in den letzten Jahrzehnten zu analysieren.