WLAN und Mobilfunk wachsen zusammen 5G und Wi-Fi 6 für die Smart City der Zukunft

Von Larry Olivas

Mobilfunk- und Wi-Fi-Netze sorgen bereits heute gemeinsam für nahtlose Drahtlos-Konnektivität in Smart Cities. Nach und nach werden diese Netze jetzt auf die Infrastruktur der neuen Mobilfunk- und Drahtlos-Generation umgestellt. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten für die Kombination der beiden Technologien.

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Sowohl 5G als auch Wi-Fi 6 versprechen höchste Leistungen – doch in Kombination sind die beiden Drahtlos-Standards unschlagbar.
Sowohl 5G als auch Wi-Fi 6 versprechen höchste Leistungen – doch in Kombination sind die beiden Drahtlos-Standards unschlagbar.
(Bild: © Peera - stock.adobe.com)

Weltweit liefern sich Länder einen Wettlauf um die Aufrüstung ihrer Mobilfunk- und Wi-Fi-Infrastruktur, damit sie die wachsende Zahl von Geräten, die auf das Netz zugreifen, bedienen können. Live-Streaming und Online-Spiele sind bei weitem die datenintensivsten Aktivitäten, und da diese Dienste immer höhere Nutzerzahlen verzeichnen, wird eine reduzierte Leistung zu einem Problem, das sich die Industrie nicht leisten kann. Dies gilt vor allem für Anwendungen in den Bereichen Verkehr, Gesundheitswesen und Fertigung, die in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit ablaufen.

Massive Multiple-Input, Multiple-Output (oder Massive MIMO) und Millimeterwellen (mmWave) sind die Schlüsseltechnologien für Mobilfunknetze der fünften Generation, kurz 5G. Zusammen ermöglichen sie einen besseren Durchsatz und eine höhere Frequenzeffizienz, um höhere Geschwindigkeiten und Kapazitäten in Mobilfunknetzen zu unterstützen.

Parallel zur Einführung von 5G wird die sechste Generation von Wi-Fi, bekannt als 802.11ax oder einfach Wi-Fi 6, einen höheren Durchsatz ermöglichen und die geringe Leistung früherer Wi-Fi-Generationen in überfüllten Gebieten verbessern. Da Wi-Fi 6-Chipsätze bereits verfügbar sind, nehmen OEMs die neue Technologie mit Begeisterung an. ABI Research, Experte für den digitalen Wandel, prognostiziert, dass innerhalb der nächsten vier Jahre 70 Prozent aller Smartphones Wi-Fi 6-fähig sein werden, ebenso wie über 90 Millionen Desktop- und tragbare PCs.

In vielen Fällen werden sich 5G und Wi-Fi 6 gegenseitig ergänzen, um die Leistung der drahtlosen Infrastruktur gemeinsam erheblich zu verbessern. Bei Anwendungen im Außenbereich wird 5G viel mehr Nutzer pro Zelle oder eine viel höhere Kapazität als die Vorgänger-Generationen unterstützen. In Innenräumen wird Wi-Fi 6 für eine höhere Bandbreite und Kapazität sorgen, jedoch zu deutlich geringeren Kosten. Dies löst die Probleme mit der Leistung, mit denen Festivalbesucher, Fußballfans, Kongressdelegierte und Besucher von anderen Großveranstaltungen bisher zu kämpfen hatten.

Kosten versus Sicherheit

Die Entscheidung, welche Technologie schlussendlich zum Einsatz kommt, hängt auch von den Kosten und den Sicherheitsanforderungen ab. Da die SIM-Karte jeden Benutzer eindeutig identifiziert, können Mobilfunknetze unbefugte Zugriffe verhindern. Außerdem kontrolliert der Zugangsanbieter die Funktionen, die Bandbreite, die Netze und die Möglichkeiten, die jeder Teilnehmer nutzen darf. Für 5G-Implementierungen wird sich die Erfahrung des Netzbetreibers mit der inhärenten Sicherheit und der Fähigkeit zur Anpassung von Diensten aus Mobilfunknetzen der vorherigen Generation zusammen mit höheren Geschwindigkeiten und Kapazitäten als äußerst nützlich erweisen.

Da kein Netzbetreiber erforderlich ist und die Kosten pro Knoten deutlich geringer sind, ist Wi-Fi für den Nutzer wirtschaftlicher. Da Wi-Fi 6 vollständig abwärtskompatibel mit allen früheren Generationen ist, sind die Aufrüstungskosten für die Nutzer geringer und die Umstellung kann besser dosiert werden. Die Einfachheit der Nutzung von Plug-and-Play-Wi-Fi-Routern ohne Abonnementgebühren wird sicherlich eine Fülle neuer Anwendungen hervorbringen.

Eine Frage der Leistung

Wie beim derzeitigen Zusammenspiel zwischen Mobilfunk- und Wi-Fi-Netzen, werden die Netzbetreiber Wi-Fi 6-Zugangspunkte verwenden, um 5G innerhalb von Gebäuden zu unterstützen. Es werden sich jedoch auch neue Anwendungen ergeben.

Die Aufrüstung auf Wi-Fi 6 wird zum Beispiel drahtlose Sicherheitssysteme durch zusätzliche Funktionen zur Bewegungserkennung verbessern. Außerdem wird Wi-Fi 6 eine höhere Videoauflösung ermöglichen. In beiden Fällen wird das 5G-Netz wahrscheinlich Live-Streaming von hochauflösenden Videos aus der Cloud möglich machen.

An öffentlichen Plätzen werden die Menschen je nach Bedarf nahtlos zwischen 5G und Wi-Fi 6 wechseln können. Obwohl dies bereits jetzt möglich ist, werden mit den Konnektivitätstechnologien der nächsten Generation mehr Geräte gleichzeitig auf mehr Daten zugreifen können. So meldete die National Football League (NFL) während des diesjährigen Super Bowl, dass etwas mehr als 70 Prozent der 62.000 Fans auf das Wi-Fi zugriffen und mehr als 26 Terabyte an Daten bewegten. Das sind fast 600 MB pro Gerät mit herkömmlicher Technologie. Der Super Bowl 2022 wird im neu errichteten SoFi-Stadion in L.A. stattfinden, wo die NFL einen noch besseren Zugang bieten kann. Der Stadion- und Unterhaltungskomplex verfügt über mehr als 2.500 Wi-Fi-Zugangspunkte, die eine viermal höhere Bandbreite bieten und es bis zu 100.000 Fans ermöglichen, sich gleichzeitig mit dem WLAN zu verbinden.

Mobilfunk und Wi-Fi der nächsten Generation werden zudem die Fahrzeugautomatisierung verbessern und es den Fahrzeugen ermöglichen, auf der Straße miteinander zu kommunizieren. Intelligente Fahrzeuge integrieren bereits Hunderte von Sensoren und verwalten mehrere Datenströme. 5G und Wi-Fi 6 werden diese Kapazität um das Zehnfache erhöhen und die Interaktion zwischen Fahrzeugen in Echtzeit unterstützen.

Auch die mit 5G und Wi-Fi 6 ausgestattete Verkehrsinfrastruktur wird intelligenter werden. Verkehrsüberwachungssysteme in Echtzeit werden Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) für fortschrittliche Analysen nutzen. Je nach den Bedingungen werden intelligente Beschilderungen und Signale den Verkehrsfluss steuern, um Staus zu vermeiden und Verzögerungen zu minimieren.

Von der Fähigkeit, auf Ereignisse in Echtzeit zu reagieren und die Kapazität zu erhöhen, werden auch Fußgängerzonen und Radwege profitieren. Straßenlaternen können sich einschalten, wenn sich Menschen nähern, und Echtzeitwarnungen können vor entgegenkommendem Verkehr warnen. Verbesserte Geo-Targeting-Techniken zum Versenden personalisierter Nachrichten über bevorstehende Veranstaltungen und die neuesten Rabatte in der Nähe werden ebenfalls möglich sein.

Von der Stadt zur Smart City

5G und Wi-Fi 6 innerhalb der städtischen Infrastruktur werden auch öffentlichen Einrichtungen zugutekommen. Mit einer flächendeckenden 5G- und Wi-Fi 6-Abdeckung wird das IoT noch leistungsfähiger. Intelligente, mit Solarenergie betriebene Abfallbehälter können die Müllabfuhr alarmieren, wenn sie geleert werden müssen. Diese Selbstüberwachung des Füllstandes in Echtzeit erhöht die Reaktionsfähigkeit und Effizienz der Abfallentsorgungsdienste und verringert gleichzeitig die Anzahl der Sammelfahrzeuge auf der Straße.

Mehr Automatisierung durch den Einsatz von 5G und Wi-Fi 6 wird darüber hinaus dafür sorgen, dass die Städte sauberer und leiser werden. Wenn die Luftverschmutzung einen bestimmten Wert erreicht, können zum Beispiel ferngesteuerte Luftfilter, die an der städtischen Infrastruktur angebracht sind, eingeschaltet werden. Ebenso kann sich die Technologie zur Geräuschunterdrückung oder -dämpfung automatisch einschalten, wenn die Schallemissionen ein bestimmtes Niveau überschreiten.

Mit einer vollständigen Hochgeschwindigkeitsabdeckung und einer erhöhten Kapazität werden 5G und Wi-Fi fast die gesamte Infrastruktur einer Stadt drahtlos verbinden. Die IoT-Geräte werden in der Lage sein, in Echtzeit zu überwachen und Berichte zu erstellen, die wichtige Daten für weiterführende KI-gestützte Analysen liefern. So lassen sich das Nutzererlebnis sowie die öffentliche Gesundheit und Sicherheit zu verbessern.

Larry Olivas.
Larry Olivas.
(Bild: NXP)

Wenn die nächste Generation des Mobilfunks auf den Markt kommt, können wir uns bereits viele Smart-City-Anwendungen vorstellen. Aber wer weiß, welche Möglichkeiten sich noch ergeben?

Über den Autor

Larry Olivas its General Manager Connectivity bei NXP.

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