5G: Eine Zusammenfassung des Jahres 2021 und was in Zukunft zu erwarten ist

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Was ist 5G?

5G ist eine Reihe verbesserter und aktualisierter Mobilfunktechnologien und neuer Merkmale, die sich aus der Hinzufügung von zwei neuen Hochfrequenzbändern ergeben: sub-6 GHz (3,5 - 7 GHz) und mmWave (>24 GHz). Das Niederfrequenzband hat eine größere Ausbreitungsreichweite, aber eine begrenzte Bandbreite und lange Latenzzeiten, während das Hochfrequenzband die gegenteiligen Merkmale aufweist: eine kurze Ausbreitungsreichweite, aber eine enorme Bandbreite und extrem niedrige Latenzzeiten. Trotz der begrenzten Ausbreitungsreichweite ermöglicht 5G (insbesondere mmWave) dank seines hohen Durchsatzes und seiner extrem niedrigen Latenzzeit die Erschließung verschiedener hochwertiger Bereiche wie 3D-Robotersteuerung, Virtual-Reality-Überwachung und medizinische Fernsteuerung, die mit früheren Technologien nicht möglich waren. 5G wird als eine Technologie positioniert, die zahlreiche Branchen neu definieren und beschleunigen und letztlich die Art und Weise, wie Menschen arbeiten und leben, verändern wird.
Spektrumsausblick von 2G bis 5G. Quelle: IDTechEx - "5G-Technologie, Markt und Prognosen 2022-2032"

Wie ist der Stand der weltweiten 5G-Einführung im Jahr 2021?

5G ist als wichtige Infrastruktur sowohl für Industrie- als auch für Entwicklungsländer anerkannt. Bis Ende 2021 werden 79 Länder 5G entweder kommerzialisiert haben oder 5G-Versuche durchführen. Die Studie von IDTechEx zeigt, welche Frequenzen am häufigsten genutzt werden, nämlich unter 6 GHz. Dieses Frequenzband wird bei mehr als der Hälfte der kommerziellen 5G-Implementierungen und -Versuche verwendet, während nur ein geringer Prozentsatz mmWave nutzt. Bislang haben nur 9 Länder 5G mmWave kommerziell eingeführt. Dies ist jedoch nicht überraschend, da die größte Einschränkung der mmWave-Übertragungen in der geringen Ausbreitungsreichweite liegt. Telekommunikationsunternehmen würden das mmWave-Frequenzband nicht für eine landesweite Abdeckung nutzen. Ein Blick auf die Bereitstellungsstrategien der Telekommunikationsbetreiber zeigt, dass Niederfrequenzbänder (z. B. 700 MHz) für die landesweite Abdeckung verwendet werden, während Bänder unter 6 GHz für die Abdeckung von Städten genutzt werden und mmWave für Hotspots in Megastädten zum Einsatz kommt.
 
In ihrem neuesten 5G-Marktforschungsbericht "5G Technology, Market and Forecasts 2022-2032" untersucht IDTechEx speziell die Einführungsstrategien von fünf Schlüsselregionen: USA, China, Europa, Japan und Südkorea. Für jede Region konzentriert sich IDTechEx auf zwei Aspekte: die Regierungsstrategie und die Strategie der Telekommunikationsbetreiber für die 5G-Einführung. Die folgenden beiden Absätze geben einen Überblick über den Stand der Einführung in den USA und China; weitere Informationen finden Sie unter www.IDTechEx.com/5G.

US:

Regierungsseite: Im Vergleich zu anderen Ländern hat die Federal Communications Commission (FCC) mmWave-Spektrum deutlich früher freigegeben. Erst zu Beginn dieses Jahres hat die FCC endlich das Frequenzband unter 6 GHz freigegeben. Das Abreißen und Ersetzen von Huawei-Geräten hat nach wie vor oberste Priorität, und die Regierung finanziert kleine Betreiber, die dies tun. Da es in den USA keine marktbeherrschenden Anbieter von 5G-Telekommunikationsausrüstung gibt, hat die FCC auch die Entwicklung von Open RAN unterstützt.
 
Seite der Telekommunikationsbetreiber: Jeder Betreiber verfügt über einen anderen Teil des 5G-Spektrums (z. B. hat Verizon die meisten mmWave-Bestände). Infolgedessen unterscheidet sich jede Strategie für die 5G-Einführung. Verizon hat beispielsweise erhebliche Investitionen in die mmWave-Einführung getätigt, während T-Mobile dem Ausbau von Nieder- und Mittelband Priorität eingeräumt hat. Aufgrund der Übernahme von Sprint verfügt T-Mobile derzeit über die umfangreichste Mittelbandabdeckung (2,5 GHz). Nach der Versteigerung des C-Bandes (Frequenzen im Sub-6-GHz-Bereich) Anfang des Jahres kündigten sowohl AT&T als auch Verizon an, noch in diesem Jahr Mid-Band-Dienste einzuführen, mit dem Ziel, bis 2022 100 Millionen Menschen abzudecken.

China:

Regierungsseite: Die chinesische Regierung treibt die nationale Entwicklung von 5G mit Nachdruck voran. Das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie der Volksrepublik China (MIIT) hat im April 2021 einen Aktionsplan für 5G-Anwendungen (2021-2023) herausgegeben, der einen Weg zur Förderung von 5G-Anwendungen aufzeigt. Es wurden drei wichtige Leistungsindikatoren (KPIs) festgelegt: Erhöhung der 5G-Nutzerpenetration auf mehr als 40 %, Erhöhung des 5G-Netzzugangsverkehrs auf mehr als 50 % und Erhöhung der 5G-Penetration in Großunternehmen auf mehr als 35 %. Das MIIT hat das mmWave-Spektrum noch nicht freigegeben, obwohl dies in Kürze erwartet wird, da sich die Chinesen darauf vorbereiten, die Olympischen Winterspiele 2022 als Testfeld für die mmWave-Einführung zu nutzen.
 
Seite der Telekommunikationsbetreiber: Ein in China zu beobachtender Trend ist, dass die Betreiber zusammenarbeiten, um eine gemeinsame Netzinfrastruktur aufzubauen. Hier ein Beispiel: Bis Mai 2021 werden China Telecom und China Unicom gemeinsam 460.000 5G-Basisstationen errichten.

Was sind die wichtigsten technischen Entwicklungen/Trends bei 5G?

Obwohl 5G bereits kommerzialisiert ist, gibt es noch viele technische Entwicklungen. In diesem Artikel diskutiert IDTechEx die 4 wichtigsten Punkte:
 
Das Rennen um leichtere Massive-MIMO-Funkgeräte unter 6 GHz:
Ein entscheidender Aspekt bei der Bereitstellung eines groß angelegten 5G-Netzes mit Massive-MIMO-Ausrüstung ist, dass das Funkgerät leicht sein und eine kompakte Stellfläche haben muss, da diese Eigenschaften den Betreibern helfen, bei der Gesamtbereitstellung erhebliche Kosten zu sparen. Hier kommt Silizium ins Spiel. Die Leistung von Silizium hat einen großen Einfluss auf die wesentlichen Aspekte eines Funkgeräts, wie Verbindung, Kapazität, Stromverbrauch, Produktgröße und -gewicht und letztlich auch die Kosten. Im Bereich der 5G-Systeme sind alle diese Aspekte von entscheidender Bedeutung. Der Bericht "5G Technology, Market and Forecasts 2022-2032" von IDTechEx enthält eine umfassende Analyse der Si-Industrie und ihrer Auswirkungen auf die 5G-Entwicklung.
 
Einsatz kleiner Zellen
Kleinzellen werden vorgeschlagen, um das Problem der kurzen Signalausbreitungsreichweite aufgrund der hohen Frequenz zu lösen. Die Schaffung eines ultradichten Netzes durch den Einsatz von mehr Kleinzellen spielt eine Schlüsselrolle bei 5G, da es das Makronetz ergänzt und somit die Datenkapazität erhöht. Darüber hinaus bringt der Einsatz von Kleinzellen 5G in eine Vielzahl von Unternehmen und erleichtert die digitale Transformation (weitere Informationen darüber, wie Kleinzellen die vernetzte Industrie unterstützen, finden Sie in diesem aktuellen IDTechEx-Artikel). Kleinzellen können in drei Typen unterteilt werden: Femtozellen, Pikozellen und Mikrozellen, je nach ihrer Ausgangsleistung. Aufgrund ihrer geringeren Größe im Vergleich zu Makro-Basisstationen unterscheiden sich die Materialauswahl und der allgemeine Technologietrend von den Gegenstücken der Makro-Infrastruktur. Weitere Einzelheiten zu den Trends und Anwendungsfällen der Small Cell-Technologie finden Sie im IDTechEx-Bericht "5G Small Cells 2021-2031: Technologies, Markets, Forecasts".
 
Einsatzszenarien und Anwendungsfälle für 5G-Kleinzellen. Quelle: IDTechEx - "5G Small Cells 2021-2031: Technologies, Markets, Forecasts".
 
Offene RAN-Entwicklung
Offenes Funkzugangsnetz (Open RAN) ist eine Netzalternative zum herkömmlichen herkömmlichen Funkzugangsnetz (RAN), die es ermöglicht, dass interoperable Komponenten (einschließlich Hardware und Software) von verschiedenen Anbietern nahtlos zusammenarbeiten. Es wird vorgeschlagen, den proprietären Charakter des Funkzugangsnetzes (RAN) zu beseitigen, die Lieferkette der Anbieter in der Telekommunikationsbranche zu diversifizieren, mehr Innovation zu fördern und die Vorab- und Betriebskosten der RAN-Einführung zu senken. Die Entwicklung von Open RAN steckt 2021 noch in den Kinderschuhen, und nur wenige Telekommunikationsbetreiber setzen Open RAN 5G-Netze in kleinem Maßstab ein. Es gibt noch viele Herausforderungen, die bewältigt werden müssen, bevor der Großteil der Telekommunikationsbetreiber die Technologie übernimmt. IDTechEx befasst sich in seinem neu veröffentlichten Bericht "5G Technology, Market and Forecasts 2022-2032" eingehend mit diesem Thema und hilft dem Leser, die zukünftigen Trends des 5G-Infrastrukturmarktes zu verstehen.
 
mmWave-Entwicklung
IDTechEx ist der Ansicht, dass es noch einige Jahre dauern wird, bis sich der mmWave-Markt durchsetzen wird (siehe diesen aktuellen IDTechEx-Artikel für eine ausführlichere Diskussion). Es gibt noch weitere Hindernisse, die überwunden werden müssen, wie z. B. Kosten, Energie, Verpackung und Wärmemanagement. mmWave-Geräte erfordern beispielsweise verlustarme Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante und geringem Tan-Verlust sowie verbesserte Verpackungsmethoden, um übermäßige Übertragungsverluste zu vermeiden. Aufgrund der kurzen Wellenlänge der mmWave-Kommunikation werden die Geräte immer kleiner und integrierter, was ein besseres Energie- und Wärmemanagement erfordert. IDTechEx bewertet technische Probleme und untersucht Trends und Innovationen sowohl für 5G-Materialien als auch für das Design in seinem 5G-Angebot ("5G Technology, Market and Forecasts 2022-2032", "Low-loss Materials for 5G 2021-2031" und "Thermal Management for 5G").

Perspektiven für 2022 und darüber hinaus?

Der 5G-Markt steht kurz vor dem Durchbruch. Bis Ende 2032 werden Mobilfunkdienste für Verbraucher voraussichtlich 800 Milliarden US-Dollar Umsatz generieren, und der Markt für 5G-Makroinfrastrukturen wird laut IDTechEx siebenmal größer sein als im Jahr 2020. Weitere wichtige Punkte sind:
  • In den kommenden Jahren werden Frequenzen unter 6 GHz die Hauptfrequenz für den Einsatz sein, während mmWave weitere technologische Fortschritte sowie eine "Killer-App" benötigt, um sich auf dem Markt durchzusetzen, was Jahre dauern wird.
  • Die Beziehungen zwischen den USA und China sowie die Entwicklung von Open RAN werden sich auf die Dynamik der Akteure im 5G-System auswirken.
  • Si ist für die Weiterentwicklung von 5G von entscheidender Bedeutung, da seine Leistung einen erheblichen Einfluss auf die Verbindungsgeschwindigkeit, die Kapazität, den Stromverbrauch, die Produktgröße und das Gewicht sowie letztlich auf die Kosten eines 5G-Systems hat.
  • Kleine Zellen werden eine wichtige Rolle dabei spielen, dass 5G die Kabelverbindungen in der Industrie ersetzen kann.
  • Der Trend in der mmWave-Forschung und -Entwicklung konzentriert sich auf verlustarme Materialien, Leistungs- und Wärmemanagement und fortschrittliches Packaging.
 
Für ein besseres Verständnis der gesamten 5G-Märkte, Akteure, Technologien, Chancen und Herausforderungen lesen Sie bitte den IDTechEx-Bericht "5G Technology, Market and Forecasts 2022-2032". Darüber hinaus hat IDTechEx mehrere Marktforschungsberichte autorisiert, die sich eingehend mit kritischen 5G-Technologien befassen, darunter "5G Small Cells 2021-2031: Technologies, Markets, Forecasts", "Low-loss Materials for 5G 2021-2031" und "Thermal Management for 5G". Weitere Informationen über das 5G-Portfolio finden Sie auf der IDTechEx-Website.
IDTechEx unterstützt Sie mit seinen Forschungs-, Abonnement- und Beratungsprodukten bei Ihren strategischen Geschäftsentscheidungen und hilft Ihnen, von neuen Technologien zu profitieren. Weitere Informationen erhalten Sie unter research@IDTechEx.com oder auf www.IDTechEx.com.