Mehrere Geräte ohne Funktionsverlust verbinden; Herunterladen kompletter Filme in Sekunden; selbstfahrende Autos: Das extrem schnelle 5G-Netzwerk soll all dies ermöglichen. Das Problem ist, dass die schnellste Form von 5G sehr schnelle drahtlose Verbindungen erfordert, die nur über kurze Strecken funktionieren. Deshalb wurde an der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden eine neue Antennentechnik entwickelt, die es dieser schnellen Form von 5G – und sogar seinem Nachfolger 6G – ermöglicht, über weite Strecken zu kommunizieren. Kürzlich wurde der erste Praxistest vom Dach zweier Gebäude auf dem TU/e Campus erfolgreich durchgeführt.
Man kann davon ausgehen, dass die nächste Generation von drahtlosen Netzwerken, 5G, bis 2020 kommerziell eingeführt wird. Dies betrifft die erste Phase, mit relativ niedrigen Frequenzen, die nur etwas schneller als 4G sind. Aber: Je höher die Frequenz, desto mehr Daten können gesendet werden. Deshalb arbeiten wir auch an einer Form von 5G, die mit viel höheren Frequenzen arbeitet – genauer gesagt 26 GHz. Dann erhöht sich die Kapazität um den Faktor hundert, was z.B. bei selbstfahrenden Autos notwendig ist.
Die enorme Steigerung der Datengeschwindigkeit in 5G erfordert, dass auch die drahtlosen Verbindungen zwischen den Basisstationen eine enorme Kapazität haben. Deshalb werden zu diesem Zweck noch höhere Frequenzen von 80 GHz verwendet. “Das Problem beim Senden von Signalen bei diesen hohen Frequenzen ist, dass sie nur auf sehr kurzen Entfernungen stark genug sind”, sagt Bart Smolders, Professor für Telekommunikation an der Technischen Universität Eindhoven.
Elektronisch gekoppelte Antennen
Deshalb wird an der Technischen Universität Eindhoven seit einigen Jahren an Antennen gearbeitet, die es ermöglichen, Signale dieser hohen Frequenzen auch über längere Strecken zu übertragen. Die Technologie verwendet eine Reihe von elektronisch gekoppelten Antennen, die die Funkstrahlen elektronisch in die richtige Richtung lenken, kombiniert mit einer Satellitenschüssel, die Energie bündelt und die Entfernung vergrößert. Diese Technologie wurde innerhalb des TU/e-spin-off MaxWaves zu einem Demonstrator weiterentwickelt, dem ersten Schritt zu einem Prototyp.
“Die Antennen bündeln mehrere Funkwellen zu einem sehr schmalen, starken Radiosignal, vergleichbar mit einem Laserstrahl”, sagt Ronis Maximidis, TU/e Doktorand und Mitbegründer von MaxWaves. Dies ermöglicht nach Maximidis eine 100-fach höhere Signalstärke, was bedeutet, dass – im Vergleich zu den aktuellen Techniken – eine fünffach größere Entfernung erreicht werden kann.
Die hochfrequenten Signale erfordern, dass die Sende- und Empfangsantennen bei allen Wetterbedingungen exakt aufeinander ausgerichtet sind. Maximidis: “Unser System richtet die Antennenstrahlen elektronisch aus, so dass sich die Schalen mit den Antennen nicht mechanisch bewegen müssen.”
Live Demo
Das System wurde kürzlich erstmals in der Praxis getestet. Vom Dach zweier Gebäude auf dem Campus der Technischen Universität Eindhoven wurde erfolgreich eine Verbindung zu den rund 700 Meter langen Antennen hergestellt. “Mit diesem Test haben wir gezeigt, dass unser Konzept außerhalb des Labors funktioniert. Der nächste Schritt ist nun der Bau eines Prototypen. Unser Ziel ist es, die ganze Welt mit 5G und 6G zu versorgen, auch in den entlegensten Gebieten”, sagt Maximidis.
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