Dynamic Spectrum Sharing (DSS) – Was ist das?

Zusammenfassung

Dynamic Spectrum Sharing, auf Deutsch dynamische Spektrumaufteilung, ist eine Methode, um einen Frequenzbereich gleichzeitig für LTE und 5G zu nutzen. Wichtige technische Grundlagen dafür wurden mit 3GPP Release 15, also dem ersten 5G-Release, eingeführt. Die Zuteilung erfolgt dabei dynamisch je nach Nachfrage durch die Nutzer. Der große Vorteil daran ist, dass ein Betreiber einen Träger nicht dauerhaft vollständig für LTE oder 5G reservieren muss. LTE-Geräte können ihn weiter nutzen, während 5G-NR-Geräte hinzukommen. Wie effizient das ist, hängt allerdings von der Auslastung und der technischen Umsetzung ab. [1]

Ursprüngliche LTEmobile-Grafik zu DSS: Im Verlauf mehrerer Zeitschlitze verändern sich die dunkelblauen 5G-Anteile und die hellblauen 4G-Anteile innerhalb eines gemeinsamen Frequenzbereichs. — Die ursprüngliche LTEmobile-Grafik zeigt das Prinzip einer veränderlichen Aufteilung zwischen LTE und 5G NR. Sie ist kein gemessener Lastverlauf und kein vollständiges Ressourcenraster: Referenz- und Kontrollsignale sind nicht eingezeichnet. Zum Vergrößern die Grafik öffnen.

DSS – Lösung gegen ineffiziente Frequenznutzung

Die Frage stellt sich eigentlich bei jedem Übergang von einer Mobilfunktechnologie zur nächsten: Welche Mobilfunktechnologie wird auf welcher Frequenz verwendet? Traditionell werden Mobilfunktechnologien der neuen Generation in separaten Frequenzblöcken eingesetzt – wie dies bei 2G, 3G und 4G der Fall war. Diese Entscheidungen haben jahrelange Auswirkungen, weil sich ein Frequenzbereich nicht einfach umstellen lässt. Beim Refarming wird bislang genutztes Spektrum für eine andere Technik umgewidmet. Gerade in den niedrigen Frequenzbereichen ist die Aufteilung wichtig, da dort vergleichsweise wenig Spektrum zur Verfügung steht.

Die mit Release 15 eingeführten Möglichkeiten zur Koexistenz von LTE und NR vereinfachen diesen Übergang. DSS ermöglicht zunächst die gemeinsame Nutzung des Trägers. Wenn immer mehr Verkehr über NR läuft, kann der Betreiber ihn später vollständig auf NR umstellen. [1]

DSS nutzt die Tatsache, dass sowohl 4G LTE als auch 5G NR auf OFDM-Technik aufbauen. Die Lösung basiert auf Scheduler-Algorithmen, die die Funkressourcen zwischen beiden Technologien koordinieren, wenn sich das Verhältnis von 4G- und 5G-Geräten im Netzwerk im Zeitverlauf ändert. Mit anderen Worten: DSS ermöglicht die Koexistenz von LTE- und NR-Nutzern auf demselben Träger und erlaubt es dem Betreiber, dessen Ressourcen dynamisch zwischen beiden aufzuteilen.

Was „gleichzeitig“ bei DSS bedeutet

Der Scheduler koordiniert die Zuteilung der Zeit-Frequenz-Ressourcen für LTE und NR. Hinzu kommen Signale, die unabhängig vom aktuellen Nutzdatenverkehr benötigt werden. Ein wichtiges Beispiel sind die LTE Cell-specific Reference Signals (CRS). Bei einer verbreiteten DSS-Umsetzung berücksichtigt die NR-Datenübertragung deren Positionen durch Rate Matching und lässt die dafür belegten Ressourcenelemente aus. So nutzen beide Systeme die Ressourcen des gemeinsamen Trägers koordiniert. [2]

DSS kann vorhandene LTE-Frequenzen für eine zusätzliche NR-Nutzung öffnen. Dafür müssen Funktechnik, Software und die unterstützten Bänder beziehungsweise Gerätemerkmale zusammenpassen. LTE-Geräte nutzen auf dem gemeinsamen Träger weiterhin LTE, geeignete NR-Geräte nutzen 5G NR.

Die Technik wird häufig für eine breite 5G-Versorgung auf niedrigen Frequenzen betrachtet. In diesen Frequenzbereichen lässt sich eine große Fläche versorgen. Die Datenrate hängt von den vorhandenen Funkressourcen und ihrer Aufteilung zwischen LTE und NR ab.

Wie DSS die nutzbare Kapazität beeinflusst

DSS beansprucht Ressourcen für die Signalisierung beider Technologien. Wie stark das die nutzbare Kapazität beeinflusst, hängt unter anderem von Referenzsignalen, Kontrollkanälen, Konfiguration und Verkehrsverteilung ab. Für jeden Standort wird die gemeinsame Nutzung gegen getrennte Träger oder ein Refarming abgewogen. [1]

DSS beschreibt die Spektrumnutzung auf der Funkstrecke. Wie eine kleine Mobilfunkzelle ihre Daten zum übrigen Netz weiterleitet, erklärt dagegen Integrated Access Backhaul (IAB). Die Begriffe In-Band und Out-of-Band beziehen sich dort auf Zugang und Backhaul.

DSS im 700-MHz-Bereich

Der 700-MHz-Bereich kommt grundsätzlich für eine gemeinsame LTE- und NR-Nutzung infrage. Die betreffenden Mobilfunkfrequenzen wurden in Deutschland 2015 versteigert. Niedrige Frequenzen eignen sich gut für die Versorgung ländlicher Gebiete, weil sie unter vergleichbaren Bedingungen günstige Voraussetzungen für eine große Sendereichweite bieten. Gelände, Antennen und Bebauung bestimmen die tatsächlich nutzbare Reichweite mit. [7]

NR unterstützt FDD und TDD. Das 700-MHz-Band n28 ist ein FDD-Band; n78 arbeitet mit TDD. Welche Bänder und Kombinationen ein konkretes Gerät unterstützt, muss trotzdem im Datenblatt geprüft werden. [3]

Ein Betreiber kann geeignetes 700-MHz-Spektrum gemeinsam für LTE und NR oder ausschließlich für NR einsetzen. Welche Variante verwendet wird, legt die Netzkonfiguration fest.

DSS und 5G Standalone sind unterschiedliche Dinge

Eine Versorgung auf niedrigen Frequenzen kann einen Basislayer für eine großflächige 5G-Nutzung bilden. DSS beschreibt die gemeinsame Spektrumnutzung; Standalone (SA) und Non-Standalone (NSA) beschreiben die Netzanbindung und Architektur. DSS kann bei entsprechender Unterstützung in beiden Aufbauten verwendet werden. [4]

Das Netz kann je nach Konfiguration und Geräteunterstützung weitere Träger hinzuschalten, etwa über NR Carrier Aggregation. Die beteiligten Träger führen jeweils die für ihren Betrieb erforderlichen Signale. Carrier Aggregation, LTE/NR Dual Connectivity und DSS sind zudem unterschiedliche Verfahren. [4]

5G-DSS und Telefonie

Ericsson hat in Kooperation mit Qualcomm bereits 2019 einen frühen 5G-DSS-Datenanruf demonstriert. Genutzt wurde ein Low-Band-Spektrum mit Frequenzduplex (FDD). Zum Einsatz kamen Hardware und Software des Ericsson-Funksystems sowie ein mobiles Testgerät mit dem Qualcomm Snapdragon X55 5G Modem-RF System.

Dieser Laborversuch fand in Ottawa, Kanada, statt. Ein LTE-Smartphone und das 5G-Testgerät nutzten dasselbe FDD-Spektrum für ihre Datenverbindungen. Der englische Ausdruck „Data Call“ bezeichnet hier den Aufbau einer Datenverbindung. Die Übertragung von Sprache hängt von den im Netz und Endgerät unterstützten Sprachdiensten ab. [6]

Wie Sprachgespräche tatsächlich übertragen werden

Ob ein Smartphone über LTE oder NR telefoniert, hängt von der Sprachlösung im Netz und von der Geräteunterstützung ab. Dafür kommen folgende Verfahren infrage:

VoLTE: Die Sprache wird über LTE übertragen. Das ist auch bei verbreiteten 5G-NSA-Aufbauten die übliche Grundlage für Telefonie.
VoNR: Die Sprache wird über NR und das 5G-Kernnetz übertragen. Netz und Endgerät müssen diese Funktion unterstützen.
EPS Fallback: Ein Gerät im SA-Netz wechselt für das Gespräch zu LTE und nutzt dort VoLTE.

Für diese Sprachdienste ist außerdem die entsprechende IMS-Unterstützung erforderlich. Die verwendete Sprachlösung und die Funkbedingungen bestimmen die Qualität des Gesprächs. [5]

Quellen und redaktioneller Stand

Ursprünglich veröffentlicht am 17. Januar 2020. Fachlich geprüft und gezielt ergänzt am 26. Oktober 2026. Die ursprüngliche Illustration wurde übernommen. Historische Laborversuche sind als solche eingeordnet; der Artikel enthält keine eigenen Kapazitätsmessungen.