5G-Sprachanrufe über Voice over New Radio

New Radio: O2 bei Telefonie über reines 5G ganz weit vorn

Sprachanrufe über 5G ohne LTE-Unterstützung sind noch ein Zukunftsthema. Doch Telefónica/O2 hat an ausgewählten Standorten alles vorbereitet, um schon jetzt mit Voice over New Radio (VoNR) im Stand-Alone-5G-Netzwerk telefonieren zu können. Connect ließ sich die Chance nicht entgehen und hat von München aus in Berlin angerufen.

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O2 5G-Antenne im Olympiadorf München
O2 testet die Sprachtelefonie über reines 5G. Eine 5G New Radio Mobilfunkstation steht am Olympiazentrum in München.
© connect

Wer denkt, dass das Telefonieren über einen neuen, viel leistungsfähigeren Mobilfunkstandard eine leichte Übung seihen müsste, sollte sich zurückerinnern. Schon LTE startete ohne den Echtzeit-Sprachdienst und brauchte fast fünf Jahre bis dieser über den Umweg Namens „Circuit Switched Fallback“ endlich nativ funktionierte. Dann war das Problem gelöst. Auch Sprachtelefonie braucht nun keine feste Verbindung zwischen den Gesprächspartnern, sondern läuft mit ressourcen-schonenden Datenpaketen über das All-IP-Netz. Ein Quality-of-Service-Management sorgt dafür, dass alle zeitkritischen Datenpakete der Telefonie rechtzeitig am Zielort ankommen. Alles gut also.

5G bringt neue Herausforderungen für Sprachtelefonie

Nicht ganz, denn 5G bringt neue Herausforderungen. Solange das 5G-Netz noch von einem 4G-Netz unterstützt wird (5G NSA) kann alles beim Alten bleiben, die Anrufe laufen einfach übers 4G-Netz. Dass betrifft auch die Verbindungen innerhalb des Kern-Netzes, dessen Architektur bei 4G auch als Evolved Packet Core (EPC) bezeichnet wird.

Bei 5G ist es mit einem EPC aber bei weitem nicht mehr getan. Die divergierenden Anforderungen an Geschwindigkeit, Latenz, Sicherheit, Verfügbarkeit und Massenverbindungstauglichkeit, setzen eine vollkommen neue Kernnetzwerktechnik voraus, den so genannten 5G-Core (5GC). Der bietet etwa das Network Slicing, die Unterteilung eines physischen Netzwerks per Software in getrennte parallele Scheiben, die jeweils speziell auf einzelne Kernanforderungen spezialisiert sind. Sprachtelefonie an ein solches neues und hoch komplexes Kernnetz anzudocken, ist eine große Herausforderung, zumal es nicht nur darum geht, Sprache annähernd in Echtzeit zu übertragen. Auch die Benutzer-Authentifizierung, die Registrierung von Abrechnungsinformationen und die Bereitstellung von Notruf-Funktionen müssen bei Sprachtelefonie erfasst werden, um nur einige unabdingbare zusätzliche Features zu nennen.

Eine von manchem Netzbetreiber favorisierte Möglichkeit, diese komplizierte Technik zu umgehen ist es, im Falle reiner 5G-Verbindungen (5G SA/Stand Alone) erneut auf Circuit Switched Fallback, diesmal von 5G auf 4G, zurückzugreifen. Bei eingehenden oder ausgehenden Anrufen muss das Telefon also zunächst vom 5G- in ein 4G-Netzwerk wechseln. Doch das ginge einmal wieder mit erhöhten Rufaufbauzeiten und eventuell sogar Verbindungsfehlern einher.

O2 baut 5G New Radio Mobilfunkstationen auf

O2 hat sich der Herausforderung der direkten Verbindung gestellt und sowohl mit Huawei als auch mit Nokia Networks an Standorten in München und Potsdam 5G New Radio Mobilfunkstationen aufgebaut, die ohne Unterstützung von LTE laufen und die dennoch Telefonie ermöglichen. connect hatte Gelegenheit sowohl Sprach- als auch Videotelefonie in München vor Ort mit einem Gespräch mit Telefónica-Pressesprecher Jörg Borm in Berlin zu testen.

Das Gespräch lief dabei im New-Radio-Band N78 zwischen 3.300 – 3.800 MHz, also deutlich über den bisher üblichen Frequenzen ab. Die auf einem Hochhaus am Olympiazentrum stehende Antenne der 2-Segment-Mobilfunkstation beherrschte horizontales wie vertikales Beamforming. 64 Sende- und 64 Empfangsantennen-Elemente ermöglichen die Bündelung des Mobilfunks auf den jeweiligen Empfänger, während Unbeteiligte praktisch keinen Radiowellen ausgesetzt sind. Dieses so genannte Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output) spart Energie und ermöglicht es, bei großem Datenbedarf den Frequenzbereich mehrfach zu nutzen.

Die Antenne war zu Beginn des über eine Viertelstunde dauernden Gespräches noch gut zu sehen. Doch auch der Weg durch die Funkschatten der hohen Gebäude des unter massivem Einsatz von Stahlbeton hochgezogenen Olympiadorfes hatte keinen Einfluss auf die jederzeit sehr hohe Verbindungsqualität. „Die Übertragung bei 3,6 GHz funktioniert in der Praxis deutlich besser als gedacht, da Mehrfachreflexionen den Empfang verbessern, wo keine direkte Sicht auf die Antenne mehr vorhanden ist“ erklärt Gerald Huber, Senior Manager 5G Programm bei Telefónica, die verblüffend guten Übertragungseigenschaften. Wo die Antenne nicht direkt hinkommt, reicht also im Zweifel auch die eine oder andere Reflexion an einer Stahlbetonwand. Hier wird, wie beim Billiard, über Bande gespielt.

Hersteller müssen Smartphones für VoNR fit machen

Eine direkte Verbindung brauchen die Telefónica-Technikexperten dagegen zu ihren Kollegen bei den Geräteherstellern, denn noch beherrscht kein Smartphone von Haus aus VoNR (Voice over New Radio). Die Hersteller warten bei neuen Mobilfunktechnologien gerne erst ab, wie die Netze aussehen, bevor sie anfangen diese mit ihren Smartphones offiziell zu unterstützen. Doch zum Test gibt es spezielle Firmware, die für Telefonie in 5G SA freigeschaltet ist, was auf Geräteseite auch eine höhere Ausdauer verspricht. Samsung, Oppo und Xiaomi können etwa mit entsprechenden Smartphones aufwarten.

Auch die Hersteller sind daran interessiert, mit der neuen Technologie neben dem Labor auch in der Praxis Erfahrung sammeln zu können. Gut, dass Telefónica/O2 dafür schon sehr früh die nötige Basis schafft. Denn die Überwindung der größten Hürde spornt die Infrastruktur-Anbieter und Smartphone-Produzenten bestimmt dazu an, mit VoNR bald auf breiter Basis durchzustarten.

4.11.2021 von Bernd Theiss

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