Exklusiv-Interview mit Rohde & Schwarz: »Wir wollen zum One-Stop-Messtechnikanbieter für 5G werden«

5G ist einer der größten Trends dieser Zeit. Maßgeblichen Anteil an der praktischen Umsetzung der neuen Technologie haben die Messtechnik-Hersteller. Wir sprachen mit Meik Kottkamp, Technology Management Wireless bei Rohde & Schwarz, über den aktuellen Stand der 5G-Messtechnik. 

Meik Kottkamp, Rohde & Schwarz Bildquelle: © Rohde & Schwarz

Meik Kottkamp, Rohde & Schwarz: »Wir haben das Thema 5G seit langem auf unserer Technologie-Roadmap: Bereits zum Mobile World Congress 2014 haben wir erste Messlösungen für den cm-/mmWave-Frequenzbereich vorgestellt, weil sich früh herausgestellt hat, dass sich für diesen Frequenzbereich neue Herausforderungen ergeben werden.«

Markt&Technik: Alle reden über 5G – doch wie ist es derzeit eigentlich um die Standardisierung von 5G bestellt?
Meik Kottkamp: Die 3GPP als verantwortliches Standardisierungsgremium hat die Spezifizierung des ersten Releases der 5G-NR-Technologie im Juni 2018 abgeschlossen. Damit steht eine umfassende Beschreibung der Technologie im Grundsatz zur Verfügung. Die Beschreibung des Protokollstacks für das Endgerät wurde im September 2018 fertiggestellt, wobei weitere Korrekturen bis Ende des Jahres zu erwarten sind.. Darüber hinaus wurden sogenannte „late Drop“-Meilensteine definiert, deren Fertigstellung bis Ende des Jahres erfolgen wird. Nicht zuletzt erfordert es zusätzliche Zeit, die Testspezifikationen zu finalisieren, im Besonderen für die komplexeren Over-the-Air-(OTA)Testszenarien. Bis dato kann man sagen, dass die gesamte Industrie einen wichtigen Meilenstein erfolgreich realisiert hat und sich nun den verbleibenden Arbeitspaketen widmet.

Welche speziellen Herausforderungen stellt 5G an die Messtechnik? 
Mobilfunkmesstechnik-Hersteller können für 5G auf langjährige Erfahrung mit den Mobilfunkgenerationen 2G bis 4G zurückgreifen. Wie 4G, beruht auch 5G auf einem OFDM-Verfahren bei der Datenübertragung, wodurch sich weitere Synergien zur bestehenden Messtechnik ergeben. Die besonderen Herausforderungen ergeben sich aus der Einführung neuer Frequenzbereiche. Die Realisierung von Komponenten, Chipsätzen und Modulen bis hin zu fertigen Endgeräten und Basisstationen im Bereich von 28 oder 39 GHz erlaubt eine höhere Integrationsdichte und erfordert zugleich den Einsatz von aktiven Antennensystemen.

Das bedeutet, dass Over-the-Air-(OTA)Testlösungen eingeführt werden müssen, die die bisherigen kabelgebundenen Messmethoden ablösen. Damit werden zusätzliche Schirmkammern nötig, und die Kalibrierung des Messaufbaus erfordert besondere Sorgfalt. Darüber hinaus erlaubt 5G Netzwerkbetreibern mehr Flexibilität bei der Netzkonfiguration (Network Slicing) und bei der Konfiguration der Datenübertragung über die Luft, um verschiedene Services wie enhanced mobile broadband (eMBB), massive connectivity und ultra-reliable low-latency communication (URLLC) abzudecken. Dies erfordert flexible intuitive Messlösungen.

PWC200 von Rohde&Schwarz Bildquelle: © Rohde & Schwarz

Charakterisierung von 5G-Massive-MIMO-Basisstationen over the air: der Plane Wave Converter R&S PWC200 von Rohde & Schwarz erlaubt es, Fernfeldeigenschaften auf kurze Distanz im Nahfeld einer Antenne präzise zu vermessen.

Braucht man dafür neue Messtechnik? Oder kann man „alte“ Geräte weiterverwenden? Falls ja, sind Aufrüstungen nötig – und möglich? 
Eine wesentliche Komponente in der 5G-Netzwerkarchitektur, die von der Mehrheit der Netzwerkbetreiber für den ersten Rollout favorisiert wird, erfordert einen sogenannten „LTE-Anchor“, d.h. ein Großteil der Signalisierung wird über die LTE-Basisstation realisiert, und die Datenübertragung kann dynamisch durch die 5G-Basisstation verbessert werden. Daher ist 4G LTE ein sehr bedeutender Bestandteil bei der Einführung von 5G, und die dort zum Einsatz kommenden Lösungen dienen als Basis der neuen Technologie. Ein Großteil unserer Messtechnik erfüllt die entsprechende Aufgabe durch Aufprägen der passenden Software. Vorhandene Signalgeneratoren und Spektrum- und Signalanalysatoren lassen sich durch Softwareerweiterungen aufrüsten. Allerdings erfordert vor allem das gleichzeitige Testen von LTE- und 5G-Endgeräten auch Hardwareerweiterungen, nicht zuletzt, weil OTA-Messlösungen zusätzliche Schirmkammern benötigen.

Welches sind bzw. waren Ihre Initialkunden für 5G-Messlösungen? 
Wie bei der Einführung bisheriger Technologien sind die Initialkunden oft einzelne Komponentenhersteller – im Fall von 5G beispielsweise die Entwickler von Leistungsverstärkern, die ihre Baugruppen für höhere Frequenzbereiche entwickeln mussten. Die Chipsatz- und Infrastrukturhersteller, dicht gefolgt von den führenden Endgeräteherstellern bestimmen die Ausgestaltung der Technologie und sind damit unsere wichtigsten Schlüsselkunden.

Wann werden weitere Kundenkreise nachrücken? Welche werden das sein? 
Der Aufbau der 5G-Netze erfordert es, die fehlerfreie Installation der Netztechnik zu verifizieren und auch im Feld zu optimieren. Die Mobilfunkbetreiber benötigen dafür die passende Messtechnik. Teilweise erfolgt dies schon im Trial-Stadium, also relativ kurz nach der Realisierung der Infrastruktur und der entsprechenden Endgeräte. Darüber hinaus erwarten wir neue Kundenkreise, sobald die 5G-Technologie in den neuen, vertikalen Industrien zur Anwendung kommt, beispielsweise im Automobilsektor.

Welche Frequenzbänder werden für Sie als Messtechnik-Hersteller die lukrativsten sein? 
Bereits bei den bestehenden Technologien wird eine Vielzahl verschiedener Frequenzbereiche genutzt. Es zeichnet sich ab, dass das zusätzliche Frequenzband um 3,5 GHz die größte globale Verbreitung für 5G-Anwendungen finden wird. Darüber hinaus spielen die bereits angesprochenen Frequenzbänder um 28 GHz und 39 GHz eine wichtige Rolle, weil sie in einigen Ländern (USA, Korea) bereits zur Verfügung gestellt wurden. 
 
Wäre aus Messtechniksicht hierzulande eine höhere staatliche Regulierung wünschenswert? 
Die momentanen Organisationen und Instanzen sollten nach unserer Einschätzung ausreichend sein. Es gibt allerdings für 5G URLLC (ultra-reliable low-latency communication) neue Anwendungsszenarien wie etwa Vehicle-to-Vehicle- bzw. allgemein V2X-Kommunikation als Komponente für autonomes Fahren. In solchen Anwendungsgebieten muss die Sicherheit gewährleistet sein, was möglicherweise neue Zertifizierungsprozesse notwendig macht. Unter anderem wird diese Diskussion im Industriegremium 5GAA geführt. Es ist denkbar, dass entsprechende Regelungen in diesem Gremium erarbeitet und von staatlichen Behörden adaptiert werden. Ein positives Beispiel für eine erfolgreiche Regulierung war aus Messtechniksicht die Einführung von eCall im Automobilbereich, da diese europaweit einheitliche rechtliche Regelung die Voraussetzung für die großflächige Umsetzung war.