Unlizenzierte Frequenzen: Die Zukunft der drahtlosen Vernetzung

Nicht lizenziertes Spektrum bezieht sich auf Teile des Funkfrequenzspektrums (RF), die von jedem genutzt werden können, ohne eine spezielle Lizenz zu benötigen. Denk daran wie den wilden Westen der drahtlosen Kommunikation, wo jeder sein Geschäft aufmachen und Geräte verbinden kann. Dieser Artikel beleuchtet die verschiedenen Technologien, die dieses Spektrum nutzen, deren Vorschriften, Anwendungen und die Herausforderungen, mit denen sie konfrontiert sind.

#Was ist nicht lizenziertes Spektrum?

Nicht lizenziertes Spektrum erlaubt es Geräten, drahtlos zu kommunizieren, ohne eine Lizenz von Regulierungsbehörden zu sichern. Dieser Ansatz hat die Tür zu verschiedenen Anwendungen geöffnet, besonders in dicht besiedelten Gebieten, wo die Nachfrage nach Konnektivität hoch ist.

Die Nutzung dieses Spektrums kommt jedoch nicht ohne Regeln! Nur weil du es ohne Lizenz nutzen kannst, heisst das nicht, dass du Signale nach Belieben senden kannst. Es gibt Vorschriften, um Störungen zu vermeiden und sicherzustellen, dass jeder den Platz fair teilen kann.

#Regulierung des nicht lizenzierten Spektrums

In verschiedenen Ländern wurden Vorschriften erlassen, um sicherzustellen, dass das nicht lizenzierte Spektrum effektiv genutzt wird und die lizenzierten Kommunikationen nicht stört. Die zwei wichtigsten Regulierungsbehörden sind die Federal Communications Commission (FCC) in den USA und verschiedene internationale Organisationen, die bei der Festlegung globaler Standards helfen.

#Arten von nicht lizenzierten Bändern

Es gibt mehrere Arten von Bändern im nicht lizenzierten Spektrum:

1. ISM-Bänder: Diese wurden ursprünglich für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Anwendungen reserviert, werden aber jetzt für verschiedene drahtlose Technologien, einschliesslich Wi-Fi, genutzt.

2. TV White Spaces: Diese Kanäle waren ursprünglich für Fernsehsendungen reserviert, werden aber oft nicht genutzt. Sie können von drahtlosen Geräten für den Internetzugang verwendet werden, insbesondere in ländlichen Gebieten.

3. Civil Broadband Radio Services (CBRS): Ein neueres Band, das es drahtlosen Dienstanbietern ermöglicht, Frequenzen für Breitbandkommunikation zu teilen.

4. Unlicensed National Information Infrastructure (U-NII): Dieses Band, das hauptsächlich für Wi-Fi verwendet wird, erlaubt es Geräten, mit höheren Datenraten zu arbeiten und ist besonders vorteilhaft für lokale Netzwerke.

#Schlüsseltechnologien, die nicht lizenziertes Spektrum nutzen

#Wi-Fi

Wi-Fi ist die bekannteste Technologie, die nicht lizenziertes Spektrum nutzt. Es bietet drahtlosen Internetzugang in Wohnungen, Büros und öffentlichen Orten. Im Laufe der Jahre sind mehrere Standards für Wi-Fi entstanden, wobei jede neue Version eine bessere Geschwindigkeit und Effizienz bietet.

• Wi-Fi 4 (802.11n): Führte MIMO-Technologie ein, die es ermöglicht, mehrere Signale gleichzeitig zu senden und den Durchsatz zu erhöhen.

• Wi-Fi 5 (802.11ac): Baut auf Wi-Fi 4 auf, verbessert weiter die Datenraten und Kapazität, sodass viele Benutzer gleichzeitig ohne grosse Verlangsamungen eine Verbindung herstellen können.

• Wi-Fi 6 (802.11ax): Diese Version ist für überlastete Umgebungen konzipiert und ermöglicht noch höhere Durchsatzraten und niedrigere Latenz. Sie hat Funktionen wie OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access), die sie effizienter machen.

#Low Power Wide Area Networks (LPWAN)

LPWAN-Technologien sind für die Kommunikation über lange Strecken mit geringem Stromverbrauch konzipiert. Sie sind perfekt für Internet of Things (IoT)-Anwendungen, bei denen Geräte kleine Datenmengen über grosse Entfernungen senden müssen.

Häufige LPWAN-Technologien:

• LoRa: Diese Technologie ermöglicht es Geräten, über grosse Entfernungen zu kommunizieren, während sie wenig Strom verbrauchen. Sie ist grossartig für Anwendungen wie die intelligente Landwirtschaft, wo du möglicherweise den Bodenniederschlagsstand aus der Ferne überwachen möchtest.

• Sigfox: Eine weitere stromsparende Technologie, die Geräte mit niedriger Datenrate, aber über lange Distanzen verbinden kann, ideal für das Senden kurzer Nachrichten wie Warnungen oder Sensorablesungen.

#Mobilfunktechnologien in nicht lizenzierten Bändern

Obwohl Mobilfunknetze normalerweise in lizenzierten Bändern arbeiten, haben viele begonnen, nicht lizenziertes Spektrum zu nutzen, um ihren Service zu verbessern.

• LTE in nicht lizenzierten Bändern: LTE-Technologie hat sich angepasst, um in nicht lizenzierten Spektren zu arbeiten, sodass Mobilfunkanbieter die Datenkapazität und Abdeckung erhöhen können. Dazu gehören LTE-U (das einige Fairness-Funktionen vermissen lässt) und LAA (das sich auf eine bessere Koexistenz mit Wi-Fi-Netzwerken konzentriert).

• 5G-NR (New Radio) im nicht lizenzierten Spektrum: Wie LTE nutzt auch 5G nicht lizenzierte Bänder, um seine Fähigkeiten zu steigern. Mit Verbesserungen für effiziente Datenübertragung und verbesserte Konnektivität ist es ein echter Game-Changer für Hochgeschwindigkeits-Internetzugang.

#Anwendungen des nicht lizenzierten Spektrums

Technologien des nicht lizenzierten Spektrums haben praktische Anwendungen in verschiedenen Bereichen. Hier sind einige bemerkenswerte Beispiele:

#Internetzugang

Eine der häufigsten Anwendungen des nicht lizenzierten Spektrums ist die Bereitstellung von Internetverbindungen, besonders dort, wo kabelgebundene Verbindungen schwer zu bekommen sind. Drahtlose Internetanbieter nutzen besonders gerne TV White Spaces und CBRS, um den Breitbandzugang in ländlichen Gebieten zu erweitern und Haushalte und Unternehmen zu verbinden, die ansonsten keinen zuverlässigen Internetzugang hätten.

#Private Netzwerke

Unternehmen haben begonnen, private Netzwerke unter Verwendung nicht lizenzierter Bänder für ihre Operationen aufzubauen. Diese Netzwerke können so angepasst werden, dass sie spezifische Sicherheits- und Leistungsanforderungen erfüllen, ohne vollständig auf öffentliche Dienste angewiesen zu sein. Branchen wie Fertigung, Gesundheitswesen und Logistik profitieren von ihren eigenen dedizierten Netzwerken für nahtlose Kommunikation.

#Internet der Dinge (IoT)

Im Bereich des IoT ist die Nutzung des nicht lizenzierten Spektrums sehr vorteilhaft. Geräte wie intelligente Zähler, Umweltsensoren und landwirtschaftliche Überwachungssysteme stützen sich oft auf Technologien wie LoRa und Sigfox zur Kommunikation. Durch die Nutzung des nicht lizenzierten Spektrums können diese Geräte Daten übertragen, ohne die hohen Kosten für lizenzierte Frequenzen zu tragen.

#Intelligente Städte

Städtische Gebiete nutzen zunehmend Technologien des nicht lizenzierten Spektrums, um Infrastruktur und Dienstleistungen zu verbessern. Von Verkehrsüberwachung bis hin zu öffentlichen Sicherheitsystemen ist die Fähigkeit, zahlreiche Geräte drahtlos und kostengünstig zu verbinden, von unschätzbarem Wert bei der Entwicklung intelligenter Stadtlösungen.

#Herausforderungen bei der Nutzung des nicht lizenzierten Spektrums

Obwohl es viele Vorteile des nicht lizenzierten Spektrums gibt, gibt es auch Herausforderungen, die damit einhergehen.

#Interferenz

Da jeder nicht lizenzierte Bänder nutzen kann, ist die Wahrscheinlichkeit von Interferenzen höher. Geräte, die dieselbe Frequenz nutzen, können sich gegenseitig stören, was zu einer verminderten Leistung führt. Das Management dieser Interferenzen ist entscheidend, und verschiedene Methoden, wie datenbankgestützte Koordinationssysteme, helfen dabei, dieses Problem anzugehen.

#Einhaltung der Vorschriften

Auch wenn kein spezielles Lizenz notwendig ist, müssen Geräte dennoch die Vorschriften bezüglich ihres Betriebs einhalten. Zum Beispiel müssen die maximalen Sendeleistungen beachtet werden, um die Frequenzen nicht zu überlasten.

#Begrenzte Kontrolle

Da das Spektrum offen für alle ist, gibt es weniger Kontrolle darüber, wie es genutzt wird. Das kann zu Situationen führen, in denen einige Geräte die Bandbreite beanspruchen und dadurch andere im selben Netzwerk beeinträchtigen.

#Fazit

Technologien des nicht lizenzierten Spektrums haben die Art und Weise, wie wir Geräte verbinden und auf das Internet zugreifen, grundlegend verändert. Von Wi-Fi über LPWAN bis hin zu Mobilfunktechnologien sind die Anwendungen vielfältig und zahlreich. Während es Herausforderungen gibt, sind die Vorteile-einschliesslich besserer Zugänglichkeit, Kosteneinsparungen und innovativer Lösungen-bedeutend.

Da die Nachfrage nach drahtloser Kommunikation weiter wächst, wird auch die Bedeutung des nicht lizenzierten Spektrums zunehmen. Es ist ein wilder Westen da draussen, und mit ordnungsgemässer Verwaltung und Vorschriften kann dieses Spektrum eine wertvolle Ressource sein, um digitale Gräben zu überbrücken und die Konnektivität für alle zu verbessern.

Also, das nächste Mal, wenn du dich mit Wi-Fi verbindest oder über ein intelligentes Gadget staunst, das in deinem Zuhause funktioniert, denk an das erstaunliche Netzwerk der Technologien des nicht lizenzierten Spektrums, das alles möglich macht!