Simulation einer Innenstadtversorgung allein mit 5G-Kleinzellen (Technik)

H. Lamarr , München, Donnerstag, 09.07.2020, 23:53 (vor 1626 Tagen)

Die Stadt St. Gallen und Swisscom untersuchten in einer Simulation die technische Machbarkeit und wirtschaftliche Tragbarkeit einer 5G-Versorgung ausschließlich auf Kleinzellenbasis in der St. Galler Innenstadt. Nun liegen Ergebnisse der Analyse vor: Ein reines Kleinzellenkonzept dämmt die Gesamtexposition von Mobiltelefonnutzern durch Basisstationen und Mobiltelefon zwar ein, erhöht diese aber leicht für Nichtnutzer und hat netztechnische und wirtschaftliche Nachteile.

Experten von Swisscom und der Stadt St. Gallen simulierten in enger Zusammenarbeit eine 5G-Mobilfunkversorgung in der Innenstadt, die ausschließlich auf Kleinzellen basiert. Als erstes wurden dabei die grundlegenden netztechnischen Kriterien definiert. Die Stadt St. Gallen wollte eine Netzwerkplanung untersuchen, welche auf einer Trennung der Außen- und Innenversorgung beruht, da dadurch eine Reduktion der Gesamtexposition erreicht werden könnte. Da Swisscom an einer flächendeckenden Versorgung des Innenraums mit Outdoor-Antennen aus Gründen des Nutzerverhaltens, der Kundenorientierung und der Wettbewerbsfähigkeit festhalten wollte, wurde die Versorgungsqualität im Projekt so gesetzt, dass auch aus Innenräumen Sprachtelefonie und Datenübertragung mobil genutzt werden können.

Umfangreiche und aufwendige Netzplanung

Die Simulation wurde mit detaillierten geografischen Daten der Stadt St.Gallen und moderner Simulationssoftware durchgeführt. Die Analysen erfolgten unter den Annahmen, dass in der Innenstadt keine weiteren Makrozellen, d.h. «große» Antennen für den Ausbau mit 5G in Betrieb genommen würden. Die maximale Sendeleistung für Kleinzellen wurde auf 6 Watt beschränkt, was den Bewilligungsprozess für solche Antennen gemäß Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (NISV) vereinfacht.

Resultate

► Die Berechnungen ergaben, dass für eine Netzabdeckung von 99,1 Prozent der Wohnbevölkerung im untersuchten Gebiet mit den beschriebenen Anforderungen pro Mobilfunkbetreiber mindestens 166 Kleinzellen-Antennenstandorte erforderlich sind. Auf Basis herkömmlicher Makrozellen wären 12 Standorte für einen Betreiber notwendig.

► Die exakte Platzierung dieser 6-Watt-Antennen erwies sich als zentral. Bei Reichweiten von wenigen Dutzend Metern schrumpft die Netzabdeckung, wenn eine Antenne gegenüber der geplanten Platzierung auch nur wenige Meter verschoben wird.

► Die technisch bedingte hohe Anzahl notwendiger Kleinzellen hat zur Folge, dass ein reines Mikrozellennetz im Aufbau und Betrieb signifikant mehr kostet (Faktoren 2,8 bis 4,4) als der herkömmliche Ansatz. Grundlage der Kostenberechnung waren die Werte des Bafu-Expertenberichtes «Mobilfunk und Strahlung».

► Ein reines Kleinzellennetz führt gegenüber dem hybriden Ansatz zu schlechterer Innenversorgung. Davon besonders betroffen sind mehrstöckige Gebäude.

► 5G-Kleinzellen brauchen zurzeit noch eine 4G-Ankerzelle und können nur ein einziges Frequenzband bedienen. Dies hat zur Folge, dass für alle Betreiber zusammen zwölf und mehr Kleinzellen in den Abmessungen von zirka 20 cm x 20 cm nahe beisammen in geringer Höhe über dem Straßenniveau (meist an einer Hauswand) installiert werden müssen. In Zukunft wird aufgrund der technischen Entwicklung eine deutliche Reduktion der Anzahl technischer Installationen möglich sein.
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Quelle: Untersuchung zur Mobilfunkversorgung der St.Galler Innenstadt mit Kleinzellen

Hintergrund
Das sind die Standorte der in St.Gallen geplanten 5G-Mobilfunkantennen

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Jedes komplexe Problem hat eine Lösung, die einfach, naheliegend, plausibel – und falsch ist.
– Frei nach Henry Louis Mencken (1880–1956) –

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Kleinzellen, Immission, St.-Gallen, 5G, Simulation