5G Antenne – C-Band bei 3,5 GHz

Der neue 5G-Mobilfunk wird wahrscheinlich im ersten Schritt im 3,5 GHz Band (C-Band) ausgerollt. Die bisherigen 4G LTE Antennen unterstützen aber in den meisten Fällen nur Frequenzen bis 2,6 GHz.

Für neue 5G Router und 5G Basisstationen werden also neue Antennen benötigt. Ein einfaches Upgrade von den 4G LTE Antennen auf 5G ist nicht möglich.



Das 3,5 GHz Band hat auch eine geringere Abdeckung als die Mobilfunk Bänder die bisher für GSM, UMTS und LTE genutzt werden.

5G Antennen für 3,5 GHz

Robuste 5G Antenne für das 3,5 GHz Band mit 6 dBi Verstärkung. Frequenzbereich von 3,4 GHz bis 3,8 GHz.
Robuste 5G Antenne für das 3,5 GHz Band mit 6 dBi Verstärkung. Frequenzbereich von 3,4 GHz bis 3,8 GHz.

Eine Möglichkeit ist eine 6 dBi Stabantenne die einen Frequenzbereich von 3,4 GHz bis 3,8 GHz abdeckt. Die Antenne ist in einer IP67 Ausführung mit N-Female Anschluss und hält einen Temperaturbereich von -40°C bis +85°C statt.

Gerade für Vehicle 2 Infrastructure (V2X) oder Vehicle 2 Everything Anwendungen ist die Antenne im 3,5 GHz Band bestens geeignet.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Deutsche Telekom funkt schon heute mit 5G NR in Berlin

Die Deutsche Telekom testet schon heute den 5G Standard 5G New Radio kurz 5G NR in Berlin. Die Sendestation sendet hier um die 3,7 GHz. Auch diese Frequenz wird sehr gut von der Antenne abgedeckt.

Derzeit ist der weltweite Start von 5G für das Jahr 2020 geplant. Ab dem Datum soll voraussichtlich auch der Endkunde mit der neuen Geschwindigkeit versorgt werden

LTE und wireless M-Bus Antennen für SMGW

Alle Smart Meter Gateways, egal ob von Devolo, Power Plus Communications (PPC), Kiwigrid, SGHv3 von EFR GmbH, CASA von EMH metering, CONEXA 3.0 von Theben AG, Landis + Gyr AG, Dr. Neuhaus Telekommunikation GmbH alle haben die gleichen FAKRA Antennenanschlüsse für WAN-A und LMN-A. Da die meisten Zählerschränke aus Metall sind müssen die Smart Meter Antennen oftmals aus dem Zählerschrank nach draußen geführt werden.


LTE Antenne für Smart Meter Gateway

LTE Antenne für LTE CAT1, LTE CAT0, GPRS und CDMA für (WAN-A) Antennenanschluss Mobilfunk am Smart Meter Gateway (SMGW) mit FAKRA D Buchse, Bordeaux, 50 Ohm

Weitere SMGW LTE Antennen

wireless M-Bus Antenne für Smart Meter Gateway

wireless M-Bus Antenne für Antennenanschluss MBus (LMN-A) am Smart Meter Gateway (SMGW) mit FAKRA C Buchse, Blau 50 Ohm



Für die einfache Montage der Antennenkabel am Smart Meter Gateway sind die FAKRA Antennenstecker um 90° gewinkelt und zusätzlich um 360° drehbar.

Weitere SMGW wireless M-Bus Antennen

Weitere Informationen zum Smart Meter Rollout

Hier finden Sie weitere Informationen zum Smart Meter Rollout und zum Aufbau einer sicheren Kommunikationsinfrastruktur: https://www.welotec.com/de/smart-meter-implementierung

Informationen für LTE und CDMA 450 MHz Antennen für die Installation in Trafostationen und Ortsnetzstationen: https://www.welotec.com/de/lte-450mhz-cdma-antenne-trafostation


LTE 900 MHz Antenne

Die Deutsche Telekom baut LTE im 900 MHz Band aus. Damit will die Telekom die Versorgung, insbesondere in Gebäuden, verbessern. LTE 900 stellt zusätzliche 35 MBit/s pro Zelle bereit. Die Telekom verfügt anders als Vodafone über drei gepaarte Frequenzblöcke à 5 MHz im 900 MHz Bereich. Einer dieser Frequenzblöcke wird nun für den Ausbau von LTE 900 MHz genutzt. Ende 2019 soll dann die LTE Versorgung deckungsgleich mit GSM und GPRS sein. LTE 900 wird genau wie LTE 800 besonders gut in ländlichen Gebieten und Gebäuden verfügbar sein. Für den optimalen Empfang muss jedoch eine LTE 900 MHz Antenne eingesetzt werden. Viele LTE 800 MHz Antennen unterstützen das LTE 900 MHz Frequenzband nicht. Auch das Endgerät wie Smart Phone und LTE Router sollte LTE 900 MHz (LTE Band 8) unterstützen.

LTE Band 8 (900 MHz) nutzt die Frequenzen von 880 – 920 MHz für den Downlink und 925 – 960 MHz für den Uplink. Antennen die das komplette Band abdecken müssen also einen Frequenzbereich von 880 bis 960 MHz abdecken. Die Deutsche Telekom (T-Mobile) nutzt jedoch in Deutschland nur einen 5 MHz Block für den Downlink und einen 5 MHz Block für den Uplink. Für den Uplink werden die Frequenzen von 910 – 915 MHz und für den Downlink 955 bis 960 MHz genutzt. Die anderen Frequenzblöcke im 900 MHz Bereich werden von Vodafone, T-Mobile und O2 für GSM und GPRS/EDGE genutzt.

LTE 800/900 MHz Stabantenne für Band 8 und Band 20

Die BMHO69027002 ist eine LTE Stabantenne die sowohl für das 800 MHz LTE Band 20 sowie das 900 MHz LTE Band 8 genutzt werden kann. Die LTE Antenne kann somit im Netz der Telekom wie auch im Netz von Vodafone und O2 genutzt werden. Die omnidirektionale Stab Antenne strahlt gleichmäßig in alle Richtungen ab und braucht nicht gesondert ausgerichtet werden.

LTE 900 Stabantenne

Die CA930O Antenne ist nur für das 900 MHz LTE Band 8 ausgelegt. Die robuste Antenne deckt einen Frequenzbereich von 890 MHz bis 960 MHz ab.

LTE 900 Yagi Antenne (MiMo) mit 10 dBi Verstärkung

Die LTE MIMO-Richtantenne CA930X++ für LTE Band 8 (900 MHz) hat eine Verstärkung von 10 dBi und bringt somit deutlich besseren Empfang für LTE 900 MHz. Die Yagi Elemente sind robust und trotzen Wind- und Wetter. Gerade bei schlechtem Empfang bringt die Antenne im 900 MHz Netz der Deutschen Telekom deutliche Empfangsvorteile. Somit kann der LTE Empfang verbessert werden.

Weitere Informationen zu LTE und wie LTE Antennen richtig ausgerichtet werden gibt es hier.

5G Antenne – Massive MU-MiMo und Beamforming

Der Mobilfunk Standard der 5ten Generation wird neue Möglichkeiten der Kommunikation schaffen. Die Anwendungen für 5G Router und 5G Antennen sind vielfältig. Dazu zählt z.B. autonomes Fahren, Ultra HD Videoübertragung und Virtual Reality Anwendungen. Alle diese 5G Anwendungen benötigen schnelleres Internet, mehr gleichzeitige Verbindungen und viel besser Latzenzzeiten. Für die 5G Entwicklung werden somit auch Antennen immer wichtiger.

Um die extrem viel höheren Datenübertragungen möglich zu machen nutzt 5G Multi User Massive MiMo (MU-MiMo). Hinzu kommen zusätzliche Frequenzen im Sub 6 GHz Band und auch im mmW Band. Hierfür muss eine 5G Antenne ein deutlich breiteres Frequenzband als eine traditionelle 4G LTE Antenne abdecken. Hinzu kommt es das auf wenig Platz viele 5G Antennen für MU-MiMo untergebracht werden müssen. Es müssen also Antennen für das Sub 6 GHz Band mit mmW Antennen im Bereich unter 30 GHz aber auch von 30 bis 80 GHz kombiniert werden.

5G Antennen mit MU-Massive MiMo

Bei MU- Massive MiMo werden typischerweise 64, 128 oder 256 Antennen kombiniert. Hinzu kommt bei 5G Antennen noch 2 Dimensional Beamforming. Entscheidend für eine extrem hohe Durchsatzrate wird das IEEE C-Band von 4 Ghz bis 8 GHz. Für Massive MiMo bei 5G wird auch das Thema Smart Antenna immer wichtiger.

5G Antennen im 28 GHz Band

Durch die hohe Frequenz von 28 GHz kann man auf relativ kleinem Raum viele 5G Antennen unterbringen. 28 GHz Antennen sind deutlich kleiner als 4G Antennen im 2600 MHz Bereich. Auch der Abstand zwischen den einzelen Antennen kann sehr gering sein ohne das sich die Antennen untereinander stören. Somit ist es Möglich sehr kleine Mobilfunkzellen mit einer sehr hohen Übertragunsrate im inneren von Gebäuden zu errichten.

5G New Radio Antenne im 3,5 GHz Band

Für 5G New Radio (5G NR) wird der erste Ausbau im 3,5 GHz Band stattfinden. Hierfür werden Antennen mit einem Frequenzbereich von 3,4 GHz bis 3,8 GHz benötigt. WIMAX arbeitet auf der gleichen Frequenz. Aus dem Grund können z.B. auch WIMAX Antennen genutzt werden. Trozdem sollte der Fokus auf speziellen 5G NR Antennen für 3,5 GHz sein.

4G LTE, LTE 450 und CDMA 450 MHz Antennen für Ortsnetzstationen

Zwei LTE-Antennen für MIMO-LTE auf einem Schaltschrank mit eingebautem Hutschienen Computer

Die Energieversorger in Deutschland und Europa durchleben derzeit große Veränderungen und müssen die Qualität und Zuverlässigkeit ihrer Produkte verbessern, Energieverschwendung reduzieren und die Kosten für die Kunden senken. In Deutschland und anderen Teilen Europas sorgen die Energiewende und die anstehende Einführung der intelligenten Verbrauchsmessung für eine erhöhte Nachfrage nach Spezialantennen für LTE und CDMA 450 MHz. Weil neue Herausforderungen neue Lösungen erfordern, kooperiert PCTEL mit OEMs und Lösungsanbietern, um das Stromnetz „intelligenter“ zu machen.

LTE Antennen für Ortsnetzstationen

Auch in Deutschland entwickelt PCTEL Antennenlösungen für kritische Infrastrukturen. In Kooperation mit dem deutschen Partner Welotec entstanden OEM-Produkte für zwei der großen deutschen Verteilnetzbetrieber für Smart Metering und Smart Grid Anwendungen. Weil die Installation von LTE-Ausrüstungen in intelligenten Ortsnetzstationen und Transformatorenstationen neue Konzepte erfordert, erarbeiteten PCTEL und Welotec zusammen eine Lösung, die sich leicht in bestehende Ortsnetzstationen integrieren lässt und bei hervorragenden Leistungswerten die ganze LTE-Bandbreite von 700 bis 2.600 MHz abdeckt. Zudem entwickelten die Partner eine vandalismussichere Antenne mit CDMA/LTE 450 und LTE 700 – 2600 MHz für die Installation auf den Dächern von kompakten Transformatorenstation und Ortsnetzstationen.

LTE Router für Ortsnetzstation

Neben LTE Antennen für Ortsnetzstationen und Transformatorstationen bietet Welotec auch LTE Router mit standard LTE, LTE 450 MHz, CDMA 450 MHz und voller IPv6 Unterstützung inkl. DHCPv6 Prefix Delegation (DHCPv6 PD). Die Router werden z.B. für intelligente Ortsnetstationen, Smart Grid Anwendungen und Smart Metering Anwendungen eingesetzt.

WLAN: 2,4 GHz oder 5 GHz

Kabellose Netzwerke gibt es mittlerweile überall. Egal ob UHF, VHF, GSM, UMTS, LTE, Bluetooth oder WLAN, kabellose Datenkommunkation ist allgegenwärtig. WLAN im 2,4 und 5 GHz Band ist wohl das meist verbreitetste und meist genutzte kabellose Netzwerk. Wir nutzen es jeden Tag mit unseren Computern, Smartphones und Tablets, egal ob zu Hause, bei der Arbeit oder im Restaurant.



Ein WLAN Netzwerk kann zwei Frequenzbänder nutzen um Daten zu senden und zu empfangen, das 2,4 GHz Band oder das 5 GHz Band. Die Frequenzbänder für WLAN sind deutlich höher als die meisten anderen Frequenzbänder wie z.B. für Fernsehen, Radio, GPRS, UMTS und LTE. Zudem sind die Bänder für WLAN auch deutlich breiter. Es können also mehr Daten transportiert werden. Wie bei einer Autobahn können auf einer vierspurigen Autobahn deutlich mehr Autos fahren als auf einer einspurigen. Alle WLAN Netzwerke nutzen den IEEE 802.11 Standard. Die meisten WLAN Router und Access Points können auf den Standards im 2,4 GHz Bereich IEEE 802.11b und IEEE 802.11g, sowie auf den 5 GHz Standard IEEE 802.11a arbeiten. Der WLAN Standard IEEE 802.11n unterstützt beide Frequenzbänder. Der WLAN Standard IEEE 802.11ac und der Standard IEEE 802.11ax unterstützten nur das 5 GHz Band.


Vergleich der WLAN Standards IEEE 802.11b/g/n im 2,4 GHz Band und IEEE 802.11a/h/n im 5 GHz Band. Quelle: Welotec

2,4 GHz WLAN im Detail

Das 2,4 GHz ist sehr viel genutzt und überfüllt. Wie bei einer viel befahrene Autobahn kommt es hier oft zu Stau. Das liegt daran, dass das 2,4 GHz Band nur drei überlappungsfreie 20 MHz Kanäle hergibt. Der WLAN Standard IEEE 802.11n unterstützt sogar 40 MHz Bandbreite für 2,4 GHz WLAN. Somit ist nur ein überlappungsfreier Kanal möglich. Nutzen also zwei oder mehr Parteien in einem Haus bzw. Wohnblock 2,4 GHz WLAN mit dem aktuellen Standard IEEE 802.11n kommt es definitiv zu Stau im Datennetz. Zudem konkurrieren noch andere Technologien im 2,4 GHz Band mit dem WLAN. Hierzu zählen Bluetooth, schnurlose Telefone (DECT), Mikrowellen, Zigbee, Funkfernsteuerungen und mehr. Bei WLAN führt die Konkurrenz auf der Datenautobahn zu deutlichen Paketverlusten, Geschwindigkeitseinbußen und kompletten Abbrüchen. Bei Funkfernsteuerungen kann es durch Funkabbrüche passieren das Maschinen, Kräne und Anlagen in den Not-Halt gehen. Im n-Standard wird der 2,4 GHz Teil auch IEEE 802.11bn oder IEEE 802.11gn genannt.

Kanalverteilung im 2,4 GHz WLAN Band


 

Frequenzverteilung 2.4 GHz 802.11 bg
Kanal 1, 6, 11 im 2,4 GHz WLAN Band sind überlappungsfrei und lassen sich ohne gegenseitige Störung betreiben. Quelle: Welotec

Frequenzverteilung 2.4 GHz 802.11 n
Bei 40 MHz Kanalbandbreite und WLAN Standard IEEE 802.11n sind Kanal 3+ und 11- im 2,4 GHz Band nahezu überlappungsfrei und lassen sich mit geringer gegenseitiger Störung betreiben. Quelle: Welotec

Frequenzverteilung 2.4 GHz 802.11agn - Mischbetrieb
Im Mischbetrieb von 802.11b/g und 802.11n im 2,4 GHz Band wird deutlich, dass eine überlappungsfreie Nutzung kaum möglich ist. Quelle: Welotec



5 GHz WLAN im Detail

Das 5 GHz WLAN Band sieht schon ganz anders aus. Mit 23 überlappungsfreien Kanälen, im Vergleich zum 2,4 GHz Band mit drei, steht hier eine deutlich breitere Autobahn zur Verfügung. Hinzu kommt das deutlich weniger Geräte und Technologien das 5 GHz Band nutzen. Trotzdem, mehr und mehr WLAN Router und Access Points unterstützen mittlerweile das 5 GHz Band wahlweise zum 2,4 GHz Band oder sogar beide Bänder gleichzeitig. Auch mehr und mehr Endgeräte wie Laptops, Smartphones, Tablets, iPhones, iPads und Notebooks unterstützen mittlerweile 2,4 und 5 GHz WLAN gleichzeitig.

Viele Unternehmen besonders im Bereich der Industrie sind früh auf das 5 GHz WLAN Band umgestiegen um Funkabbrüche und Beeinträchtigungen bei der Datenkommunikation zu vermeiden. Oftmals waren dort die Erwartung und das Versprechen von keiner Beeinträchtigung des Funkverkehrs. Aber auch im 5 GHz Band gibt es Störenfriede. Im 5 GHz Band gibt es z.B. Radar wie Wetterradar und digitale Satellitenkommunikation die Vorrang vor dem WLAN haben. Wenn also ein WLAN Router oder Access Point ein Radar Signal ausmacht muss es den Kanal wechseln. Bevor ein WLAN Router oder Access Point den Kanal wechseln darf muss er 60 Sekunden (in manchen Kanälen 10 Minuten) horchen und warten ob ein Radar auftaucht bevor er wechseln darf.


IEEE 802.11n und IEEE 802.11ac im Vergleich
Kanalbandbreite von IEEE 802.11n und IEEE 802.11ac Wave 1 & Wave 2

Zudem nutzt der neuste 5 GHz WLAN Standard IEEE 802.11ac 80 MHz (IEEE 802.11ac Wave 1) oder sogar 160 MHz (IEEE 802.11ac Wave 2) breite Kanäle. Auch für den Nachfolger von IEEE 802.11ac, IEEE 802.11ax werden 160 MHz breite Kanäle genutzt. Dies erhöht zwar die Bandbreite und Datenübertragung, verringert aber auch gleichzeigt die überlappungsfreie Nutzung von verschiedenen WLAN’s. Im n-Standard wird der 5 GHz Teil auch IEEE 802.11an genannt.

Kanalverteilung im 5 GHz Band


Kanalverteilung im 5 GHz WLAN Band bei 20 MHz Kanalbandbreite
Bei IEEE 802.11a/h 5GHz WLAN (20 MHz Bandbreite) stehen insgesamt 19 überlappungsfreie Kanäle zur Verfügung. Die Kanäle 120, 124 und 128 sind jedoch nur mit starken Einschränkungen nutzbar (Wetter-Radar-Kanäle). Quelle Welotec

Kanalverteilung im 5 GHz WLAN Band bei 40 MHz Kanalbandbreite
Bei IEEE 802.11n 5 GHz WLAN (40 MHz Bandbreite) stehen insgesamt 9 überlappungsfreie Kanäle zur Verfügung. Die Kanäle 116+ und 124+ sind jedoch nur mit starken Einschränkungen nutzbar (Wetter-Radar-Kanäle). Quelle: Welotec
Mischbetrieb im 5 GHz Band bei 20 und 40 MHz Kanalbandbreite
Beim Mischbetrieb im 5 GHz WLAN Band von 802.11a/h und 802.11n Netzwerken ist selbst unter Berücksichtigung der Wetter-Radar-Kanäle eine überlappungsfreie Nutzung möglich.
Beim Mischbetrieb von 802.11a/h und 802.11n Netzwerken ist selbst unter Berücksichtigung der Wetter-Radar-Kanäle eine überlappungsfreie Nutzung möglich.

5GHz WLAN Sendeleistung im Vergleich zur 2,4 GHz Sendeleistung

Im 2,4 GHz WLAN ist eine maximale Sendeleistung von 100 mW / 20 dBm erlaubt. Die Sendeleistung ist EiRP d.h. am Ausgang der Antenne. Wird also eine externe Antenne mit zusätzlichem Gewinn genutzt muss die Sendeleistung im Gerät reduziert werden. Die 100 mW / 20 dBm Sendeleistung im 2,4 GHz Band gilt sowohl für den Indoor wie auch für den Outdoor Bereich.

Im 5 GHz WLAN ist eine maximale Sendeleistung von 200 mW / 23 dBm im Indoor Bereich und eine maximale Sendeleistung von 1000 mW / 30 dBm im Outdoor Bereich erlaubt. Auch hier gilt die Angabe der Sendeleistung EiRP.

Somit ist die erlaubte Sendeleistung für WLAN im 5 GHz Band deutlich höher als im 2,4 GHz Band. Gerade bei Richtfunkstrecken im Outdoor Bereich ist die 5GHz WLAN Reichweite deutlich höher als im 2,4 GHz Band. Dies bringt im 5GHz WLAN Vorteile. Im Indoor Bereich durchdringt 2,4 GHz WLAN aufgrund der geringeren Frequenz besser Wände und Decken. Deswegen ist im Indoor Bereich die Reichweite von 2,4 GHz WLAN in den meisten fällen besser.

WLAN 2,4 und 5 GHz gleichzeitig

WLAN kann auch bei 2,4 und 5 GHz gleichzeitig betrieben werden. Die meisten Access Points wie Fritzbox oder aber auch von der Speedport von der Telekom unterstützen das. Früher mussten noch zwei unterschiedliche SSID’s genutzt werden. Heute kann der gleiche SSID Name für 2,4 und 5 GHz genutzt werden. Bei professionellen Access Points werden für 2,4 und 5 GHz getrennte Antennen genutzt. Im Home Bereich werden Multiband Antennen genutzt die 2,4 und 5 GHz unterstützen.

Wi-Fi HaLow™ oder auch 900 MHz WLAN nach Standard IEEE 802.11ah

900 MHz WLAN hat einige Vorteile gegenüber 2,4 GHz WLAN und 5 GHz WLAN. Besonders der Energieverbrauch ist deutlich nidriger. Gleichzeitig ist die Reichweite etwa doppelt so hoch wie bei herkömmlichen WLAN. Somit hat Wi-Fi HaLow™ im 900 MHz WLAN Band besonders einen Vorteil in Umgebungen mit dicken Wänden, Türen und vielen Materialien bei denen es bei 2,4 GHz WLAN und 5 GHz WLAN zu Problemen kommt. Der 900 MHz WLAN Standard IEEE 802.11ah wird in den meisten Geräten in Kombination mit IEEE 802.11n (2,4 GHz) und IEEE 802.11ac (5 GHz) nutzbar sein.



60 GHz WLAN mit höherer Geschwindigkeit aber geringerer Reichweite

60 GHz WLAN im Frequenzbereich von 57 GHz bis 63 GHz ist das schnellste WLAN. Mit einer Kanalbandbreite von 1760 MHz bei 4 verfügbaren Kanälen können richtig Daten übertragen werden. Mometan sind ca. 5 Gigabyte pro Sekunde möglich. Aufgrund der hohen Frequenz ist jedoch die Reichweite von 60 GHz WLAN sehr eingeschränkt. Somit können nur Daten innerhalb eines Zimmers wenige Meter weit übertragen werden. Damit eignet sich 60 GHz WLAN besonders für Multimediaanwendungen, Home Entertainment und die Anbindung von Dockingstationen an Notebooks und Smartphones. Ein Router mit 60 GHz WLAN nach IEEE 802.11ad ist z.B. der Talon AD7200 von TP-Link.

Neuer WLAN Standard IEEE 802.11ax mit 8×8 MiMo

IEEE 802.11ax wurde entwickelt um die Nutzung der 2,4 und 5 GHz Frequenzbänder zu optimieren. Ziel ist es mit dem ax Standard bis zu 10 Gb/s Datendurchsatz zu schaffen. Neben MiMo und 8×8 MU-MiMo (siehe auch WLAN MiMo Antennen) wird der neue WLAN Standard auch OFDMA mit bis zu 1024 QAM Modulation unterstützen.

Weitere Informationen zu den verschiedenen WLAN Standards

Weitere Informationen zu den verschiedenen WLAN Standards von IEEE 802.11b bis IEEE 802.11ay finden Sie auf der Webseite von Welotec im Bereich WLAN und Standards.