5G Mobilfunk der Zukunft

Die Erwartungshaltung ist enorm.  „5G wird das Leben der Menschen ändern“, gab sich Nokia-Chef Rajeev Suri überzeugt. Dagegen war die Performance mancher Handymarken weniger begeisternd. Die vorgeführte Videotelefonie war nicht wirklich die beste Wahl, um das 5G-Potenzial zu zeigen. Was ändert das sogenannte Gigabit-Netz nun wirklich?

Hier kommen 6 Antworten auf 6 Fragen zum Mobilfunk der Zukunft.

1. Was leistet die nächste Stufe des Mobilfunks?

Die Entwicklung der Übertragungsgeschwindigkeit:

• 2000: 3G/UMTS-Standard mit 384 kbit/s (Bildübertragung via MMS)
  2010: 4G/LTE-Netz mit bis zu 150 Mbit/s (Videoübertragung)

2014: 4G/LTE mit Carrier Aggregation für bis zu 300 Mbit/s (HD-TV, Video, große Dateien)
2019/2020: 5G-Technologie mit bis zu 10 Gbit/s

• Latenzzeit (Verzögerung): Sie sinkt auf eine Millisekunde. So könnten vernetzte, autonome Fahrzeuge, Roboter und Maschinen praktisch verzögerungsfrei reagieren.
• Datenübertragungsrate: Die mobile Internetnutzung hat stark zugenommen. Die mobil übertragene Datenmenge ist jedes Jahr um mehr als 50% gewachsen. Im Vergleich zum LTE-Netz soll 5G pro Funkzelle eine 10- bis 30fach höhere Datenübertragungsrate gewährleisten.
• Kapazität: Mit 5G können sich bis zu 1 Million Geräte pro Quadratkilometer ins Mobilfunknetz einloggen. Das sind 100 Mal mehr als aktuell. Eine schlechte Internetverbindung bei einem Länderspiel im ausverkauften Ernst-Happel-Stadion wird es also nicht mehr geben.

Schöner Nebeneffekt: Mit 5G kann der Energieverbrauch je übertragenem Bit um den Faktor tausend gesenkt werden. Das Netz wird nachhaltiger und günstiger im Betrieb.

2. Für wen ist 5G geeignet?

Der Download des Inhalts einer DVD dauert mit 5G zwar nur mehr ein paar Sekunden. Trotzdem: Der neue Mobilfunkstandard zielt weniger auf Privatkunden.
„5G wird vor allem ein Netz für die Industrie“, meint A1-CEO Marcus Grausam. Der neue Mobilfunkstandard wird aus Expertensicht den nächsten Schub in der digitalen Transformation von Unternehmen bringen.

Nokia-Chef Suri hält 5G für den wirtschaftlichen Aufschwungfaktor der kommenden zehn Jahre. Dabei lehnte sich Suri beim MWC bereits weit aus dem Prognose-Fenster und verkündete: „Der neue Mobilfunkstandard wird die globale Produktivität bis 2030 um 30 bis 35% steigern.“

3. Welche Anwendungsbeispiele gibt es für 5G?

Das Motto im 5G-Zeitalter lautet Vernetzung. Maschinen, Menschen, Fahrzeuge, Infrastruktur … sie werden nahezu in Echtzeit miteinander kommunizieren können. Wichtiges Einsatzfeld ist die Industrie 4.0, also vernetzte Produktionsanlagen und Lieferketten. 2018 gab es erstmals mehr vernetzte Geräte in Österreich als Menschen. Bis 2020 wird die Zahl der vernetzten Geräte hierzulande auf 80 Millionen ansteigen. Das Internet der Dinge wird also Realität. Auch Anwendungen in der Telemedizin, bei der ein Arzt Eingriffe via Internet vornimmt, werden möglich. Fahrzeuge können untereinander oder mit der Infrastruktur kommunizieren.

4. Wie funktioniert 5G?

Für GSM und UMTS standen von Anfang an definierte Frequenzbänder zur Verfügung: Für GSM waren das die 900- und 1800-MHz-Bänder, für UMTS wird das 2100-MHz-Band eingesetzt. LTE ist so konstruiert, dass die Kapazitäten mehrerer Bänder miteinander kombiniert werden, um insgesamt eine höhere Bandbreite anbieten zu können. Dieses Feature wird Carrier Aggregation genannt und führt dazu, dass im Netz Bandbreiten von bis zu 300 Mbit/s erreicht werden. LTE-Smartphones unterstützen die LTE-Bänder 700, 800, 900, 1800, 2100 und 2600 MHz. 5G nutzt Funkwellen im sogenannten Zentimeterbereich. Die Bänder 700 und 800 kommen dabei insbesondere zur Versorgung von ländlichen Regionen mit mobilem Breitband in Frage, da diese Bänder besonders günstige Ausbreitungsbedingungen aufweisen. Sie wurden im Übrigen früher zur Verbreitung von analog terrestrischem Rundfunk (ORF2) eingesetzt und im Kontext der neuen Verwendung durch LTA als Digitale Dividende Bänder bezeichnet. Für 5G werden für den Mobilfunk gänzlich neue Frequenzbereiche zum Einsatz kommen. Das ist erforderlich, um die erwarteten Kapazitäten auch tatsächlich abführen zu können. So wird in Österreich zuerst ein 5G-Pionierband versteigert, das im Frequenzbereich von 3,4 bis 3,8 GHz liegt. Höhere Frequenzbänder werden in Zukunft folgen. Die Frage der Kapazität ist damit gelöst. Nun könnte man die Frage stellen: Wie regelt das Netz die vielfältigen Anforderungen, die gleichzeitig von den Kundinnen und Kunden, aber auch von den IoT-Systemen gestellt werden? - Einmal geht es um die Teilnahme an einem Skype Call, ein anderes Mal soll eine sehr große Datei gesichert versendet werden. Gleichzeitig beginnt ein Champions-League-Fußballmatch, bei dem sehr viele User gleichzeitig mitfiebern wollen. Und im Hintergrund soll parallel zu all dem geschäftigen Treiben natürlich die IoT-Infrastruktur, die vom Stromzähler über die Gebäudesteuerung bis hin zum öffentlichen Verkehr alles und noch viel mehr steuert, zuverlässig funktionieren. 5G bringt hier einen entscheidenden Durchbruch: Genau genommen gibt es nicht mehr das eine Netz, sondern vielmehr parallel betriebene, virtuelle Netze auf Basis einer gemeinsamen, physischen Infrastruktur. Ein solches virtuelles Netz wird auch Network Slice genannt, und jedes davon besitzt unterschiedliche Eigenschaften, ganz nach dem konkreten Anwendungsgebiet. Ein Network Slice für IoT-Stromzähler wird beispielsweise eine geringe Bandbreite bei großen Latenzzeiten aufweisen, aber dafür eine sehr hohe Übertragungsqualität und Zuverlässigkeit bieten. Ein Network Slice für die Übertragung von HD-TV an viele gleichzeitig mobile User wird eine konstante mittlere Broadcast-Bandbreite erfordern, wobei hier die Latenzzeit eine geringere Rolle spielen wird, da die TV-Player stark zwischenpuffern. Zur Steuerung autonom fahrender Vehikel ist im Gegensatz dazu die geringste mögliche Latenzzeit ganz essenziell.

5G bietet also eine Plattform für viele parallele Anwendungsgebiete, die strikt voneinander getrennt funktionieren und gänzlich unterschiedliche Eigenschaften haben werden.

5. Wann ist 5G in Österreich nutzbar?

Der Start ist mit Beginn der Versteigerung des 5G-Pionierbands erfolgt. Die Frequenzzuteilung findet innerhalb eines Monats nach Veröffentlichung des Auktionsergebnisses statt. In der 5G-Strategie heißt es, dass im Laufe des Jahres 2020 alle Landeshauptstädte an das 5G-Netzwerk angeschlossen sind. Bis 2025 soll 5G flächendeckend in Österreich verfügbar sein.

6. Wie wird das 5G-Netz aufgebaut werden?

Die Struktur des 5G-Netzes soll dichter werden. Zu den großen Basisstationen (wie Sendemasten) soll es viele kleine Funkzellen geben, zwischen denen Nutzerinnen und Nutzer im Netz ständig flexibel wechseln. Diese Zellen (ähnlich wie WLAN-Hotspots) können sich dezent ins Straßenbild einfügen. Sie können an Hauswänden oder Straßenlaternen angebracht werden. Die Basisstationen müssen aus dem Breitbandnetz versorgt werden. Neue Masten sollen laut Experten kaum hinzukommen.

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