5G – Das Netz der Zukunft

Die Mobilfunkversorgung und 5G wird zur Zeit von Medien und Politik stark diskutiert. Für einige NutzerInnen beläuft sich die Bedeutung von 5G auf ein schnelleres Herunterladen der Lieblingsserie, andere betrachten den flächendeckenden Ausbau als einen notwendigen Schritt für die digitale Anschlussfähigkeit Deutschlands. Fest steht, die Debatte um die landesweite Einführung von 5G läuft auf Hochtouren und zeichnet sich durch eine große Diversität von Meinungen aus, auch innerhalb der Parteien. Doch was bedeutet 5G überhaupt und welche Auswirkungen hat die technologische Aufrüstung auf Industrie, Infrastruktur und Privatpersonen? Zeit sich einmal genauer mit dieser Thematik zu befassen.

 

Top article

5G? Unter 5G versteht man ganz einfach die fünfte Generation mobiler Kommunikationsnetze, die höhere Geschwindigkeit und mehr Bandbreite und vor allem eine niedrige Reaktionszeit (Latenz) ermöglicht.

Latenz bezieht sich auf die Verzögerung, die bei der Kommunikation entsteht, wenn man nach einer Aktion auf eine Reaktion wartet. 5G ist der einzige Mobilfunkstandard, der eine niedrige Latenz verspricht, die definitionsgemäß genau eine Millisekunde beträgt. Die Pause zwischen Aktion und Reaktion darf nur eine einzige Millisekunde betragen, damit die entsprechende Kommunikation als Kommunikation mit, niedriger Latenz' eingestuft wird. Es handelt sich dabei um eine Art ,Heiliger Gral' für Telekommunikationsnetze, da dies auch die Grundlage für Echtzeitkommunikation darstellt.

5G folgt auf 3G im Jahr 2001 und 4G im Jahr 2009. Während weltweit viel Kritik an der Höhe der voraussichtlichen Kosten geübt wird, ist es nahezu unumstritten, dass 5G die  Verbindungen von allen und von allem verbessern wird – und insbesondere wird 5G als entscheidende Komponente im Internet der Dinge (IoT) erachtet, einem Konzept, im Rahmen dessen nicht nur Geräte, sondern auch Maschinen, Autos, Roboter und alle Arten elektronischer Objekte miteinander verbunden werden können. Haushaltsgeräte, Türschlösser, Überwachungskameras, Heizungsanlagen, Wearables, Töpfe, Haustier-Chips und viele andere nicht reaktive Objekte – sie alle stehen auf der Liste von Objekten, die durch Echtzeitkommunikation revolutioniert werden können.

Echtzeitkommunikation spielt für Videospiele oder Musikstreaming kaum eine Rolle, aber für Anwendungen wie die Software für selbstfahrende Fahrzeuge entscheidet sie über Erfolg oder Misserfolg. Beim autonomen Fahren kommt es darauf an, dass das einzelne Fahrzeug mit allen Sensoren ausgestattet ist, die zur Vermeidung eines Zusammenstoßes mit irgendetwas anderem notwendig sind. Das ist jedoch ineffizient, da keiner dieser Sensoren um die Ecke schauen kann. Ein auf 5G-Echtzeitkommunikation basierendes Netz könnte jedes andere Fahrzeug im Netz ständig darüber auf dem Laufenden halten, was in seinem unmittelbaren Umfeld gerade passiert und was im weiteren Verlauf der Strecke eine Änderung des Fahrverhaltens nötig macht. Echtzeitkommunikation wird diesbezüglich alle Arten der Entscheidungsfindung verbessern – nicht zuletzt die von Robotern, die ohne die Fähigkeit, in Echtzeit auf eine Notfallsituation zu reagieren, Amok laufen könnten.

5G wird auch – und das spielt für Deutschland eine große Rolle – als Grundlage für intelligente Städte und intelligente Energienetze betrachtet, da damit insgesamt die Effizienz gesteigert werden kann. Laut Gartner, einem globalen Forschungsunternehmen, werden bis 2020 20,8 Milliarden Geräte mit dem Internet verbunden sein. Zum Vergleich gibt es derzeit weltweit schätzungsweise 6,4 Milliarden vernetzte Geräte. Das sind eine ganze Menge mehr Geräte, für die eine schnelle Verbindung gebraucht wird, und es muss enorm viel Technologie und Hardware hergestellt werden.

Bestehende Infrastruktur, beispielsweise Lichtmasten und Ampeln, müssen zur Unterstützung der Reichweite des Netzes als Sendemasten genutzt werden, während die verbesserten Geschwindigkeiten und Bandbreiten zur besseren Umsetzung von Konzepten wie Smart Homes und intelligenten Energienetzen beitragen sollten.

Von 5G werden Sie als erstes von Mobilnetzbetreibern hören, und zwar lediglich als Nachfolger von 4G. Hinter den Kulissen muss die Netzausrüstung – Schalter, Router und das gesamte System – jedoch aufgerüstet werden. Um von dieser neuen Infrastruktur profitieren zu können, müssen dann auch neue Mobilgeräte mit 5G-Chips hergestellt werden. Auch danach werden wir noch für eine ganze Weile mit einer Art Mischung aus 4G und 5G leben.

Nach Release 15, den 5G-Spezifikationen, die vom globalen Gremium für Meta-Standards 3GPP (3rd Generation Partnership Project) angenommen wurden, sollte 5G auf kommerzieller/rentabler Basis bis 2020 recht verbreitet sein. Release 16 wird 2022 seinen Höhepunkt erreichen und verspricht wirkliche Echtzeitkommunikation – bis dahin wird die Welt einen großen Schritt in Richtung Automatisierung gemacht haben.

Pinonierarbeit in Sachen 5G leistet in Deutschland das 5G Lab Germany an der TU Dresden als Teil des Smart Systems Hub Dresden. Das interdisziplinäre Team mit fast 600 Wissenschaftlern aus 22 Forschungsbereichen der TUD wird gemeinsam von Prof. Gerhard Fettweis und Prof. Frank Fitzek geleitet. Ziel ist es, Schlüsseltechnologien für die Entwicklung des 5G-Mobilfunkstandards zu liefern. Die Forschung findet in vier verschiedenen Bereichen statt: Wireless & Networks, Tactile Internet Applications, Silicon Systems und Mobile Edge Cloud. Es gibt mehr als 50 verbundene Industriepartner, darunter Vodafone, National Instruments, Nokia, Rohde & Schwarz, NEC, Claas, Ericsson und Deutsche Telekom. Der Exzellenzcluster "Center for Advancing Electronics Dresden" unterstützt das 5G Lab mit seinen drei systemorientierten Forschungsbereichen Orchestration, Resilience und Highly-Adaptive Energy-Efficient Computing (HAEC).