Dynamic Spectrum Sharing (DSS)

Was bringt die Technik und wie funktioniert das Frequenz-Sharing?

2024: Bislang mussten sich Mobilfunknetzbetreiber stets entscheiden, welche Frequenzbereiche über welche Mobilfunkgeneration gesendet werden sollte. Damit konnte ein konkretes Frequenzband bei 2,1 GHz zum Beispiel immer nur für 3G, 4G oder eben 5G genutzt werden. Aber nie gemeinsam!

Seit dem Ausbau der 5G-Netze wird häufig auch eine neue Technologie namens Dynamic Spectrum Sharing, kurz DSS, aktiviert. Diese erlaubt den parallelen Betrieb von 4G (LTE) und 5G im gleichen Frequenzbereich. Was zunächst für Laien recht unspektakulär klingen mag, hat die Verbreitung von 5G enorm beschleunigt!

Mobilfunknutzer profitierten dank DSS durch eine deutlich rascheren 5G-Netzausbau und verbesserter 4G- und 5G-Verfügbarkeit allgemein. Die Mobilfunknetzbetreiber konnten sich dagegen die effiziente Frequenzauslastung sowie den kostengünstigeren Netzausbau zunutze machen.

Effiziente Verteilung der Bandbreite auf 4G und 5G

Wenn die Netztechnik Dynamic-Spektrum-Sharing (DSS) unterstützt und der Betreiber die Funktion aktiviert hat, wird quasi in Echtzeit entschieden, welche Ressourcen im jeweiligen Frequenzband für 4G oder 5G genutzt werden. Sind beispielsweise gerade ausschließlich 4G-Smartphones in der Funkzelle aktiv, wird das gesamte Spektrum dafür verwendet. Im Fall das sich nur 5G-fähige Endgeräte in Reichweite befinden, kann vice versa 4G abgeschaltet und das gesamte Spektrum für 5G eingesetzt werden. Soweit die jeweiligen Extreme. Mischungen der 4G/5G-Verhältnisse sind natürlich ebenfalls möglich, wie die obere Grafik veranschaulicht.

Da die Verteilung der Ressourcen per DSS fast in Echtzeit geschieht, kann das Netz sehr flexibel auf die Anforderungen der Nutzer reagieren. Durch Dynamic Spectrum Sharing wird das verfügbare Funkspektrum wesentlich effizienter verwendet, als es ohne der Fall war. Die knappen Band-Ressourcen sind jederzeit optimal ausgelastet und sowohl 4G-Nutzer als auch 5G-Nutzer bekommen immer die maximal mögliche Kapazität zugewiesen.

Es gibt aber noch einen weiteren Effekt: Wenn 5G auf einem 4G-Frequenzband genutzt werden kann, steigt letztendlich auch die Reichweite. Denn die meisten Frequenzbereiche liegen unter dem zunächst eingeführten n78 Band bei 3.6 GHz.

Dynamic Spektrum Sharing in Deutschland

Sowohl die Deutsche Telekom (siehe Meldung) als auch Vodafone (zur Meldung) hatten schon Ende April 2020 angekündigt, bald DSS-Technologie einzusetzen. Heute (2024) nutzen sowohl O2, Telekom als auch Vodafone DSS auf bestimmten Frequenzen. Ziel war es, den 5G-Ausbau deutlich zu beschleunigen, etwa durch Frequenzen mit höherer Reichweite oder durch die Verwendung von bereits bestehenden Antennen und Senderstandorten. Dies gelang auch!

Die Deutsche Telekom hatte DSS zuerst im Frequenzbereich um 2.100 MHz genutzt. Seit Ende 2020 wurden 5 MHz in diesem, auch als Band 1 bzw. Band n1 bekannten Segment, für DSS genutzt - also für 4G und 5G gleichzeitig. Mitte 2021 verdoppelte sich, dank der 3G-Abschaltung, das Funkspektrum der Telekom in 5G Band 1 (n1), sodass seit diesem Zeitpunkt 15 MHz für 4G/5G DSS eingesetzt werden können. Für die Kunden macht sich das in einer sehr deutlichen Steigerung der Geschwindigkeit bemerkbar, vor allem im ländlichen Raum. Dank der Technik konnte der Konzern in weniger als 1 Jahr die 5G-Abdeckung von 0 auf über 50 Prozent steigern! Seit 2024 nähert sich die Abdeckung sogar der von LTE an, also fast flächendeckend. Eine Leistung, die ohne DSS nicht möglich gewesen wäre.

Vodafone nutzte die DSS-Technologie zuerst im Frequenzbereich um 700 MHz (Band 28 / n28). Damit erreichte der Anbieter bis Ende 2020 schon rund 10 Millionen Menschen in Deutschland mit seinem 5G-Netz. Heute liegt die 5G-Abdeckung im VF-Netz natürlich deutlich höher. Die 700 MHz Frequenzen erlauben eine sehr hohe Reichweite und dringen zudem gut in Gebäude ein, sodass bereits wenige Standorte für eine gute Netzabdeckung ausreichen.

O2 verwendet Dynamic Spektrum Sharing aktuell auf Band n3 (1800 MHz) umd die Reichweite in ländlichen Arealen schneller voranzutreiben.

Kompatible Endgeräte für Dynamic Spectrum Sharing nötig

Wie so oft, müssen natürlich auch die Endgeräte die Netztechnik unterstützen. Gerade 5G-Smartphones der ersten Generation(en) von 2019-2021 hatten leider noch kein DSS-Support an Bord. Die Folge: Viele als "5G kompatibel" gekennzeichnete 5G-Smartphones der 1. Generation konnten unter Umständen vor Ort die 5G-Netzabdeckung gar nicht nutzen. Vor allem außerhalb der Städte, wo DSS primär verwendet wird. Beispielsweise galt dies für das Galaxy S10 5G, A90 5G oder Huawei Mate 20 X 5G.

Erst mit neueren Modellen ab ca. 2022 ist man halbwegs auf der sicheren Seite. Am besten sollte man sich vor dem Kauf vergewissern, dass das Gerät die vom Mobilfunkanbieter (z.B. O2) eingesetzte(n) DSS-Frequenz(en) supported.

Zusammenfassung der Vorteile von DSS in der Praxis

Kritik am DSS-Einsatz

Einer der wohl größten Nachteile von Dynamic Spectrum Sharing war aber, dass damit der "richtige" 5G-Ausbau zunächst stark ins Hintertreffen geriet. Denn die Dinglichkeit zur Errichtung eines 5G-Kernnetzes und der Installation von neuen Antennen auf 3,6 GHz, wird/wurde damit erheblich reduziert. Die Telekommunikations-Konzerne können so im Marketing ohne großen Aufwand auf eine gute 5G-Abdeckung verweisen, obgleich es sich bei DSS-basierten Lösungen eigentlich eher um "Schummel 5G" handelt.

Dementsprechend niedrig fallen daher auch die erzielbaren Datenraten aus, welche über Dynamic S. Sharing kaum schneller als via LTE ausfallen. Vor allem aber die bei den Vorteilen oft gelobte niedrige Latenzzeit (Ping), ist über DSS mindestens so mittelmäßig wie mit herkömmlichen 4G und liegt daher deutlich über 10 Millisekunden (ca. 20-50 ms).

Ein Highspeed 5G-Netz, wie es eigentlich versprochen wurde, gibt es mittel- bis langfristig nur mit eigenen 5G-Antennen bei 3,6 GHz oder gar mmWave und eigenem Kernnetz - Stichwort standalone 5G. Für eine beschleunigte Einführung ist DSS aber genau der richtige Weg...

Weiterführendes

» Was ist eigentlich Beamforming?
» Welche Sub 6 GHz Frequenzen gibt es bei 5G?
» Ist 5G energieeffizienter als 4G?