5G mmWave: Geschwindigkeiten bis zu 10 Gbit/s? Jetzt informieren 📱🔥

Die 5G-mmWave-Technologie ist die schnellste, die wir in Mobilfunknetzen haben, und erreicht in der Praxis Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s. Lassen Sie uns herausfinden, was es wirklich ist, und nebenbei lernen, wie Mobilfunknetze funktionieren! 🕵️‍♂️ Obwohl einige Teile wie ein Physikunterricht klingen, verspreche ich, dass uns dies helfen wird, das Thema besser zu verstehen.

Was genau ist eine Welle?

Wir alle haben schon einmal Wellen im Wasser gesehen, wenn es aufgewühlt ist. Angenommen, in diesem unruhigen Wasser befindet sich eine Boje (oder irgendetwas, das schwimmt); Sie werden feststellen, dass es einfach auf und ab geht, ohne irgendwohin zu gelangen. Warum bewegt es sich nicht vorwärts oder rückwärts, wie es bei Wellen der Fall zu sein scheint? 🤔 Außerdem erfordert all diese Bewegung Energie. Woher kam diese Energie?

Die Antwort ist, dass es sich von der ursprünglichen Quelle der Störung nach außen bewegt hat. Stellen Sie sich vor, jemand lässt einen Stein in ruhiges Wasser fallen, wodurch eine Welle entsteht. Die Expansionswellen übertragen die Energie dieses Steins auf die Boje.

Warum also hat diese Energie die Boje nicht vorwärts bewegt? Denn obwohl es die Illusion einer Ausdehnung nach außen erzeugt, bewegt sich das Wasser in Wirklichkeit nicht weiter. Es hüpft einfach auf und ab. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Energie der Welle abgeführt wird, die Welle selbst jedoch an ihrem Platz bleibt. Genauso wie wenn Menschen in einem Stadion durch Aufstehen und Hinsetzen eine Welle erzeugen.

Jede Welle folgt den gleichen Prinzipien. Beispielsweise würde sich eine Welle genauso verhalten, wenn Sie eine Störung in der Luft statt im Wasser verursachen würden (das ist Schall!). 🎶

Wissenschaftlich gesehen gibt es für jedes dieser Verhaltensweisen einen Begriff und eine Möglichkeit, sie zu quantifizieren. Wenn Sie zählen, wie oft die Boje in einer Sekunde auf und ab hüpft, erhalten Sie ihre Frequenz. Die Entfernung, die die Boje jedes Mal auf und ab zurücklegt, ist die Amplitude der Welle. Und wenn Sie ein Lineal nehmen und den Abstand zwischen den Wellen messen, erhalten Sie deren Wellenlänge.

Wenn die Wellen dichter beieinander liegen, ist die Wellenlänge kürzer und die Frequenz höher. Wenn die Wellen weiter voneinander entfernt sind, ist die Frequenz niedriger und die Wellenlänge länger. Im Allgemeinen bedeuten höhere Frequenzen mehr Energie und umgekehrt.

5G ist eine besondere Art von Welle

Wir sind überall von Wellen umgeben. Das Licht, das wir sehen, kann sich wie Wasserwellen verhalten. ☀️ Im Gegensatz zu Wasser- oder Luftwellen gibt es jedoch einen speziellen Wellentyp, der kein Material zur Ausbreitung benötigt. Es kann sich einfach über den leeren Raum erstrecken. Dieser spezielle Wellentyp wird als elektromagnetische Welle bezeichnet.

Es besteht aus einem vollständigen Spektrum unterschiedlicher Wellenlängen, und ein schmaler Band dieses Spektrums ist das, was wir als sichtbares Licht wahrnehmen. Alle Farben, die wir sehen, sind lediglich unterschiedliche Wellenlängen dieses Spektrums. Mit anderen Worten: Wir sehen nur einen kleinen Teil der elektromagnetischen Wellen und der Rest ist unsichtbar. 🌈

Wenn eine elektromagnetische Welle eine sehr kurze Wellenlänge hat, kann es sich um eine Gammastrahlung, eine Röntgenstrahlung oder eine Ultraviolettwelle handeln (dieselbe UV-Strahlung, die wir meiden sollten, wenn wir in der Sonne sind!). Am anderen Extrem, wenn die Wellenlänge die längstmögliche ist, handelt es sich um eine Radiowelle.

Radiowellen können unglaubliche Entfernungen zurücklegen, da sie die längsten Wellenlängen und sehr niedrige Frequenzen haben. Aus diesem Grund verwenden wir sie für die drahtlose Kommunikation. Bei WLAN und Mobilfunknetzen, einschließlich 5G, handelt es sich eigentlich um Radiowellen. 📡

Wellen können sehr schnell viele Informationen transportieren

Wie kann eine Welle eine Nachricht oder Internet-Datenpakete transportieren? Es klingt beunruhigend, aber der Schlüssel liegt in der Einfachheit der Sprache der Botschaft selbst. 💬

Sie haben wahrscheinlich schon vom Morsecode gehört. Es ist eine Sprache, die ausschließlich aus Punkten und Strichen besteht. Dann gibt es noch das Binärsystem, die Sprache der Einsen und Nullen, die Computer lesen und verstehen.

Erinnern Sie sich an die Boje, die auf und ab geht, wenn Sie einen Stein ins Wasser werfen? Sie könnten daraus eine Sprache erstellen, um eine Nachricht zu senden. Die Höhe, bis zu der die Boje aufsteigt, könnte der Code sein: Die höchste Höhe könnte 1 sein und die niedrigste Höhe könnte null sein. Sie könnten einen großen Stein fallen lassen, um eine 1 zu „kodieren“, und einen kleinen, um eine 0 zu „kodieren“. Das wäre nicht sehr effizient oder schnell, aber im Prinzip könnte jemand aus der Ferne die Boje beobachten und die Nachricht interpretieren, die Sie durch die Wellen gesendet haben.

So funktioniert im Grunde die Funkkommunikation. Ein Sendegerät kodiert Einsen und Nullen, indem es die Frequenz, Amplitude (genau wie unsere Boje) oder Phase der Welle ändert. Technisch gesehen nennt man das Modulation.

Ein Muster aus Einsen und Nullen kann in eine Welle abgebildet oder „kodiert“ werden, da der Sender äußerst präzise Störungen erzeugen kann, die von der empfangenden Hardware interpretiert und in Einsen und Nullen „dekodiert“ werden. Sie können sehen, dass eine Welle mit einer höheren Frequenz (mehr Schwingungen pro Sekunde) und einer kürzeren Wellenlänge die Kodierung von mehr Informationen ermöglicht, da mehr Optionen zum Modulieren der Wellenbits vorhanden sind.

Wir wissen bereits, dass Mobilfunknetze auf Funkwellen basieren, deren Wellenlängen von einem Millimeter bis zu mehreren Kilometern reichen können. Das ist der entscheidende Punkt.

5G mmWave erklärt

Damit haben wir alle Puzzleteile, um zu veranschaulichen, was 5G mmWave ist.

Die ersten Generationen von Mobiltelefonen (1G und 2G) verwendeten Radiowellen, die 1–2 Milliarden Mal pro Sekunde vibrierten (1–2 GHz) und Wellenlängen von etwa 30 cm hatten. Das klingt schnell, aber die erste Generation konnte nicht einmal SMS schreiben. In der dritten Generation (3G) wurde die Frequenz auf 2,5 GHz erhöht und die Wellenlänge um die Hälfte reduziert. Mit 3G können Sie in SD-Qualität im Internet surfen und streamen. Mit der vierten Generation (4G) wurde die Frequenz auf 8 GHz erhöht und die Wellenlänge auf 1,5 Zoll verkürzt, was HD-Streaming und schnelles Surfen ermöglicht und in der Praxis Geschwindigkeiten zwischen 50 und 100 Mbit/s erreicht.

5G ist ein Durchbruch, da es mit einer erstaunlichen Frequenz von 100 GHz (hundert Milliarden Mal pro Sekunde!) arbeitet. Seine Wellenlänge kann bis zu einem Millimeter (mm) betragen, daher auch sein Name. Das ist also 5G mmWave: ein Mobilfunknetz, das mit einer außergewöhnlich hohen Frequenz und 1-mm-Wellenlängen arbeitet und eine durchschnittliche Downloadgeschwindigkeit von 2,5 Gbit/s erreicht.

Was bedeutet das für uns?

5G ist nicht nur schneller als 4G; Es reagiert auch viel schneller. Die Latenz kann nur 1 Millisekunde betragen, was nahezu augenblicklich ist. Das bedeutet keine Verzögerung beim Online-Gaming und 4K- oder 8K-Streaming ohne Unterbrechungen oder Pufferung. 🎮 Die nahezu sofortige Reaktionszeit ist auch perfekt für IoT-Geräte, Augmented Reality, selbstfahrende Autos und Technologien, die eine geringe Latenz erfordern.

Neben ultraschneller Datenübertragung und unglaublich geringer Latenz unterstützt 5G mmWave auch mehr Kapazität im Vergleich zu herkömmlichen Netzwerken (viel mehr Geräte können eine Verbindung herstellen, ohne dass es zu einer Netzwerküberlastung kommt).

Einschränkungen von 5G mmWave

Jede Mobilfunktechnologie vor 5G, einschließlich 4G, verwendete ein einzelnes Frequenzband. 5G nutzt viele. 5G mmWave ist nur eines dieser vielen Bänder. Es gibt auch 5G Sub-6 GHz, das mit denselben Frequenzen wie 4G arbeitet. Dann gibt es Sub-1 GHz, das noch niedrigere Frequenzen verwendet. 🌐 5G-Frequenzbänder können Hochfrequenz-, Mittelfrequenz- und Niederfrequenzbänder sein. Was ist hier los?

Da 5G-Wellen (im Vergleich zu alten Radiowellen) sehr nahe beieinander liegen, können sie sich nicht weit ausbreiten. Gebäude, Bäume und sogar Regen oder Schnee können 5G mmWave behindern. 🌧️

Aus diesem Grund ist diese Technologie nicht sehr verbreitet. Um auch nur ein paar Häuserblocks abzudecken, ist ein dichtes Netz aus kleinen Zellen erforderlich. Bei 4G hingegen sind große Mobilfunkmasten erforderlich, die typischerweise mehrere Kilometer abdecken.

5G mmWave ist unser neuester und fortschrittlichster Schritt in Richtung nahtloser drahtloser Kommunikation, wird sich aber möglicherweise nicht so stark durchsetzen wie frühere Generationen. Dennoch ist das Erreichen von Gigabit-Geschwindigkeiten in der Datenverbindung Ihres Telefons werden Sie immer das Gefühl haben, dass die Zukunft bereits da ist. 🚀