Um die Digitalisierung im öffentlichen Verkehr vorantreiben zu können, werden immer schnellere Datenverbindungen zu und von den Fahrzeugen benötigt. Mobilfunktechnologien wie 5G bringen zwar theoretisch höhere Bandbreiten, benötigen aber speziell bei hohen Geschwindigkeiten entsprechend potente Antennen. Im Auftrag von Huber+Suhner haben Beat Stettler, CEO onwag ag und das Institut für Kommunikationssysteme der Ostschweizer Fachhochschule Antennenvergleichsmessungen im Grossraum Zürich durchgeführt. Dabei wurden zwei 4×4 MIMO*- und eine 2×2 MIMO-Antenne hinsichtlich ihrer MIMO-Leistung und ihres Datendurchsatzes im städtischen Umfeld, in der Agglomeration und auf Autobahnen verglichen. Die Messungen wurden mit dem speziell hierfür umgebauten Wireless Research Vehicle des ICOM durchgeführt.

* MIMO (Multiple Input Multiple Output) ist ein Verfahren, mit dem im WLAN verschiedene Datenströme gleichzeitig über mehrere Antennen übertragen werden können. MIMO erhöht die Stabilität und den Datendurchsatz im WLAN.

An zwei Tagen im November 2022 wurden intensive Tests im Grossraum der Stadt und Seeregion Zürichs durchgeführt. Für alle Messungen wählten die im Messfahrzeug installierten Modems automatisch das beste Band und die beste Technologie. Um die besiedelten Gebiete zu repräsentieren, wurde für die Durchsatzmessungen eine Fahrt durch die Stadt Zürich gewählt. Auf der Route von Zürich nach Wädenswil durch die Dörfer entlang des Sees ist die 5G-Versorgung (z.B. wegen vielen Einsprachen) noch sehr lückenhaft, weshalb diese Strecke als eher schlecht versorgte Messstrecke gewählt wurde. Die Strecke zurück nach Zürich über die Autobahn repräsentierte den Fall eines schnell fahrenden Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit.

Der aus diesen Messungen erstellte Bericht bietet einen Einblick in die Performance und Datendurchsatzkapazitäten für drei verschiedene auf Fahrzeugdächern montierte Eisenbahnantennen, welche bei modernen Mobilfunktechnologien vor allem von der MIMO-Leistung abhängen. Ein Unterschied zwischen den kreuzpolarisierten und den vertikal polarisierten Antennen ist sowohl bei den Zustandszahl- als auch bei den Durchsatzmessungen deutlich sichtbar. Vor allem in einer Hochgeschwindigkeitsumgebung zeigte die kreuzpolarisierte Antenne bessere Ergebnisse.

«Für wirklichen 5G Speed, das heisst über 500 Mbps, braucht es unbedingt 4×4 MIMO. Die 2×2 MIMO ist um den Faktor 2.5 langsamer», stellt Beat Stettler nach den Messungen fest. «Beide getesteten 4 x 4 Antennen erreichten auch bei hohen Geschwindigkeiten eine hohe durchschnittliche Bandbreite von rund 400 Mbps mit Spitzen über 900 Mbps, wobei die kreuzpolarisierte Variante noch um etwas über zehn Prozent besser abgeschnitten hat. Interessanterweise wurden die höchsten stabilen Bandbreiten auf der Autobahn und nicht in den Städten erreicht. Das liegt vermutlich daran, dass die Mobilfunkzellen in den Städten stärker ausgelastet sind als entlang der Autobahnen.»