Was ist der Unterschied zwischen 5G und den alten Standards?

Die nie nächste Generation des Mobilfunks, die 5. Generation, bringt eine Veränderungen zu den vorangegangenen Standards. So werden die Trägerfrequenzen viel höher, die Wellenlängen dadurch viel kürzer, die Zellen viel kleiner und die Antennen viel mehr Verbindungen unterstützen. Die gesundheitlichen Einflüsse der Mobilfunkstrahlung, welche bis anhin immer negiert werden, könnten eine neue Dimension annehmen!

Wellenlänge

MIMO Antennen

Mikrozellen

Benutzer

5G braucht neue Antennen, weil die neue Technologie nicht mit den alten Antennen abgedeckt werden kann und dies erzeugt nicht nur Widerstand sondern auch eine politische Debatte über die Erhöhung des Anlagegrenzwertes! 

„Gemäss Schätzungen der Mobilfunkbranche ist in der Schweiz mit zusätzlichen 15’000 Senderstandorten zu rechnen. Die Kosten pro Standort belaufen sich auf etwa 250 000 Franken. Für neue Antennenstandorte ist – im Vergleich mit dem Ausbau bestehender Anlagen – mit bis zu zehnmal so hohen Investitionskosten zu rechnen. Von Relevanz sind für die Netzbetreiberinnen zudem nicht nur die Investitions-, sondern auch die Betriebskosten, welche ebenfalls deutlich ansteigen werden.“ [Bundesrätin Leuthard, Fragestunde. 12.03.2018]

Nach der zweimaligen Ablehnung der Erhöhung der Anlagegrenzwerte durch den Ständerat hat Bundesrätin Leuthard in der Fragestunde des Nationalrats gesagt:

„Erstens hoffe ich, dass das Parlament gescheiter wird. Das wäre das Einfachste, dann könnten wir die Verordnung anpassen. Ja, das muss ich so sagen, wir haben im Bundesrat diese Meinung. Das ist nicht an den Nationalrat gerichtet, hier ist der Ständerat gefragt, der aus unserer Sicht zweimal weder innovations- noch wirtschaftsfreundlich entschieden hat; aber das gilt halt jetzt. Es geht nur um die Anlagegrenzwerte. Die Immissionsgrenzwerte sind von der WHO festgelegt, diese beeinflussen wir nicht, es gibt hier immer wieder Missverständnisse. Bei den Anlagegrenzwerten können wir die Methodik der Messung technisch noch ein bisschen ändern, das werden wir jetzt beim Bakom versuchen. Aber es wird mehr Antennenstandorte geben, somit wird es dann halt nicht für die ganze Schweiz Chancengleichheit geben, sondern unterschiedliche Geschwindigkeiten und Möglichkeiten. Aber eben, wir haben noch ein bisschen Zeit, und vielleicht kann der Nationalrat den Ständerat überzeugen.“

Wellenlänge

Umso grösser die Frequenz, desto kürzer ist die Wellenlänge. Da die Frequenzen von 5G aktuell bei 3.5 bis 3.8GHz und später gösser 6GHz zu liegen kommen und der Standard sogar Frequenzen bis 300GHz vorsieht, werden die Wellenlängen ungefähr 86 bis 79mm, 50mm respektive 1mm messen. Sehr kurze elektromagnetische Wellen werden von Hindernissen stärker reflektiert, respektive absorbiert als länge Wellen. Dies hat zur Folge, dass die Eindringtiefe der Strahlung in Menschen und Tieren viel kleiner ist als bei 2G, 3G und 4G und die ganze Energie der eindringenden Welle in der Haut absorbiert wird.

Auch wenn es hierzu kaum Forschungen über den gesundheitlichen Einfluss gibt, so gibt es doch einige Aussagen, welche zu denken geben müssen:

  • Die Energie der Mikrowellenstrahlung wird konzentrierter aufgenommen.
  • Die Wellenlänge entspricht der Grösse von Insekten. Diese werden sich wie optimierte Antennen verhalten und die Energie in ihren kleinen Körpern aufnehmen.
  • Die Antennen müssen bei hohen Frequenzen stärker strahlen um Hindernisse wie Bäume zu durchdringen.

Massive Multiple Input Multiple Output Antennen (MIMO)

Um die sehr grossen Datenmengen bearbeiten zu können sind nicht nur grosse Bandbreiten, sondern auch neue Antennentechnologien notwendig. Die 5G Antennen basieren auf der massive MIMO (Multiple Input Multiple Output) Technologie, welche aus Antennenfeldern mit bis zu 256 kleinen Antennen bestehen. Diese Antennenfelder erzeugen elektromagnetische Felder rund um die Antenne herum. Das heisst, dass die Antennen der 2G, 3G und 4G Technologie sind meistens in 3 Sektoren unterteilt, dass heisst, an einem Mast befinden sich 3 Antennen mit einem Abstand von 120 Grad.

Die 3 Sektoren

3 Antennen sind an einem Mast im Abstand von 120 Grad angeordnet. Jede Antenne hat einen Hauptstrahl. Diese Anordnung der Antennen wird bei 2G, 3G und 4G verwendet.

Hauptsenderichtung

Jede Antenne hat immer einen Haupstrahl (Hauptsenderichtung) und mehrere, schwächere Nebenstrahlen. Der Hauptstrahl ist bei den alten Standards immer so gerichtet, dass er über die Häuser sendet und somit einen möglichst grossen Bereich abdeckt. Werden nun bei der 5G Technologie nicht nur 3 sondern bis zu 256 Antennen nebeneinander angeordnet werden kaum mehr Funklöcher vorhanden sein.

Massive MIMO 5G

Im Gegensatz zu den alten Antennentechnologien besten 5G Antenne aus bis zu 256 Einzelantennen mit je einem Hauptstrahl. Somit wird die elektromagnetische Strahlung einen ganzen Bereich vollkommen ausfüllen.

Anordnung 2G bis 4G Mobilfunkantennen

Da die zweite bis vierte Generation Mobilfunk durch Hindernisse strahlt, sind die Antennen so angeordnet, dass die Hauptstrahlrichtung über die Hindernisse, wie Häuser, gerichtet ist um einen möglichst grossen Bereich abzudecken. Somit sind die Menschen auf der Strasse wenig von der Hauptstrahlung betroffen.

Anordnung der 5G Antennen

Die 5G Mobilfunktechnologie arbeitet mit höheren Frequenzen und somit kürzeren Wellenlängen, welche kaum noch in Gebäude eindringen werden. Um eine optimale Funkversorgung sicherstellen zu können, wird bei 5G auf die kleine Zellenarchitektur gesetzt, dies bedeutet, dass die Antennen nicht mehr über die Hindernisse gerichtet sind, sondern direkt auf die Empfänger innerhalb der Zellen.

Mikrozellen

Die 5G Technologie verlangt eine neue Zellenarchitektur. So werden in Zukunft vor allem Mikrozellen erstellt werden weil einerseits die kurzen Wellen an den Hindernissen reflektiert und damit die hohen Datenübertragungen erreicht werden können. Dies führt zu einer sehr grossen Anzahl Antennen in kurzen Abständen.

Die Wissenschaft und Industrie argumentieren, dass wenn die Zellen kleiner werden, es zwar mehr Antennen gibt, dadurch aber die Strahlung wegen den kürzeren Distanzen abnimmt. Die neuen 5G Antenne werden aber nicht nur bis 3 Hauptstrahlungsrichtungen aufweisen, sondern bis zu 256, was kaum zu einer Abnahme der Strahlung beitragen wird! Kommt noch hinzu, dass die Teilnehmer nicht mehr nur Telefone sein werden, sondern viele andere Teilnehmer (siehe IoT), welche alle auch von der Antenne versorgt werden müssen.

Benutzer

Das „Internet der Dinge“ ist ein Sammelbegriff für Technologien einer globalen Infrastruktur“ der Informationsgesellschaften, das die Interaktion zwischen Mensch und hierüber vernetzten beliebigen elektronischen Systemen sowie zwischen den Systemen an sich es ermöglicht. Das 5G Mobilfunknetzwerk ist dafür ausgelegt, dass dieses System ihre Daten in Echtzeit austauschen können, was zu einem rasanten Anstieg der Teilnehmer im Netzwerk führt. Dies wird in den kommenden Jahren dazu führen, dass mehr Systeme als Smartphones zur elektromagnetischen Strahlung beitragen werden.