5G (Mobilfunkstandard)

Der 5G-Mobilfunkstandard steht in den Startlöchern und soll bereits in wenigen Jahren die etablierten Mobilfunksysteme ablösen. Die Bezeichnung 5G ergibt sich daraus, dass es sich um die 5. Generation digitaler Datenübertragung im Mobilfunknetz handelt. Die vorherigen Generationen waren GSM, GPRS und GSM Evolution („EDGE“) (2G), UMTS (3G) und LTE bzw. LTE Advanced (4G). 

Warum brauchen wir 5G?

Doch warum benötigen wir schon wieder einen neuen Mobilfunkstandard, der zudem neue Infrastruktur bei den Mobilfunkbetreibern einerseits und neue Endgeräte und Mobilfunkverträge bei den Anwendern andererseits benötigt?

Häufig wird im Zusammenhang mit 5G als Vorteil die wesentlich höhere Übertragungsgeschwindigkeit genannt. So sind theoretisch Datenraten bis zu 10 Gigabit pro Sekunde möglich. Zum Vergleich: Die meisten kabelgebundenen privaten Internetanschlüsse erlauben Datenraten zwischen 15 und 150 Megabit pro Sekunde.

Höhere Geschwindigkeit, bessere Skalierbarkeit und geringere Latenz

Doch der mögliche Geschwindigkeitszuwachs ist eher theoretischer Natur, da sich alle Nutzer innerhalb einer Funkzelle die verfügbare Bandbreite teilen. Das kennt man bereits heute aus den LTE-Netzen, bei denen die tatsächliche Übertragungsgeschwindigkeit stark schwanken kann.

Die zentralen Vorteile von 5G liegen vielmehr darin, dass sich problemlos Millionen von Geräten in das Netz integrieren lassen, ohne sich gegenseitig zu stören. Das ist wichtig, da Unternehmen, Kommunen und private Haushalte immer stärker an „smarten“, vernetzten Systemen interessiert sind.

Zukunftstechnologien wie Industrie 4.0 oder autonome Fahrzeuge beruhen darauf, dass alle Systeme miteinander gekoppelt sind. Hier kommt das 5G-Netz zum Tragen, das diese Vernetzung zukünftig deutlich vereinfachen und standardisieren soll.

Technisch trägt dazu auch bei, dass die Latenz, also die Verzögerung- bzw. Reaktionszeit, im 5G-Standard dramatisch verbessert wurde. So sind Reaktionszeiten von unter einer Millisekunde realisierbar – entscheidend für das Echtzeit-Monitoring von Fertigungsmaschinen oder die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation in Notfallsituationen.

Bessere räumliche Abdeckung

Vorgesehen ist auch, dass Unternehmen Anträge stellen können, um lokal eigene 5G-Netze aufzubauen und zu betreiben. Es werden dann entsprechende Frequenzen zugeteilt. Ein Planmodell sieht beispielsweise vor, dass die Betreibergesellschaft des Hamburger Hafens ein solches 5G-Netz errichtet und alles von autonomen Transportfahrzeugen bis hin zum einzelnen Container darüber lückenlos überwachen und zentral steuern kann.

Und die neuen 5G-Netze könnten ein weiteres Problem adressieren: Die eingesetzten Technologien und Frequenzen erlauben es, kleine Funkzellenbereiche einzurichten, in denen eine sehr hohe Datenübertragungsrate möglich ist, aber unter Nutzung anderer Frequenzbänder auch räumlich sehr große Funkzellen, wobei die Übertragungsraten dann niedriger sind. Dies lässt sich dazu nutzen, eine weitgehend flächendeckende 5G-Versorgung zu gewährleisten: Funklöcher auf dem Land sind dann kaum mehr zu befürchten.

In Deutschland ist gerade um diesen Aspekt des 5G-Standards ein politischer Streit ausgebrochen: Sollen die Netzbetreiber verpflichtet werden, ihre 5G-Netze flächendeckend auszubauen? Ist es sinnvoll, dass konkurrierende Netzbetreiber parallel einen eigenen 5G-Ausbau vornehmen müssen, oder sollte man sie zur Kooperation durch für die Nutzer kostenfreies Roaming im Netz des Wettbewerbers verpflichten? Sollte gar der Staat die 5G-Basisinfrastruktur betreiben und von den Mobilfunkunternehmen Nutzungsgebühren erheben?

Unstrittig ist, dass für die „intelligente“ Straße, wie sie für den autonomen Straßenverkehr gefordert wird, ein lückenloser Ausbau nicht nur entlang der Autobahnen, sondern auch Bundes- und Landstraßen erforderlich ist. Auch die Landwirtschaft fordert vehement den Ausbau der Mobilfunknetze in ländlichen Regionen, da auch in der Feldbewirtschaftung schon längst nichts mehr ohne Online-Datenverarbeitung geht.

Und wer verhindern will, dass der Abzug von Arbeitsplätzen aus dem ländlichen Raum zugunsten der Großstädte voranschreitet, muss auch sicherstellen, dass diese Regionen von technischen Entwicklungen nicht abgeschnitten werden. Ein kabelgebundener Ausbau von Internetangeboten in der Fläche ist aber prohibitiv teuer, so dass hier die 5G-Technologie ihren eigentlichen Trumpf ausspielen kann.

Ab wann ist 5G verfügbar?

In Deutschland steht die Versteigerung der für 5G vorgesehenen Frequenzen durch die Bundesnetzagentur im Frühjahr 2019 an, 2020 wollen die Anbieter ihre 5G-Angebote starten. Für Österreich sind die Zeiträume ähnlich. Es wird allerdings einige Zeit dauern, bis 5G wirklich überall zur Verfügung stehen wird

Ein Problem ist zudem, dass auch die Endgeräte 5G-tauglich sein müssen. Sie benötigen also ein neues Smartphone oder neue Funkmodule für Ihre Maschinen, um von 5G profitieren zu können. Und damit nicht genug: Überträgt man die Erfahrungen aus früheren Einführungen neuer Mobilfunkgenerationen, dann dürften die ersten Geräte noch wenig energiesparend sein, nicht alle Möglichkeiten optimal abdecken und Kinderkrankheiten aufweisen.

Brauche ich 5G?

Der kommende Mobilfunkstandard adressiert viele Probleme, die bislang der Digitalisierung im Weg standen. Daher ist er vor allem für Unternehmen interessant. Doch es wird noch einige Zeit dauern, bis etablierte, robuste und kostengünstige Lösungen für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke zur Verfügung stehen.

Hinzu kommt, dass Unternehmen kaum daran interessiert sein werden, für alle möglicherweise zu vernetzenden Geräte eigene Mobilfunkverträge abzuschließen. Hier bietet sich in Zukunft zumindest für große Unternehmen durch die Möglichkeit, eigene, lokale 5G-Netze zu betreiben, eine interessante Alternative an.

Für Privatnutzer wird es vor allem auf die Ausgestaltung der 5G-Tarife, die Kosten für 5G-fähige Hardware und die praktische Verfügbarkeit von 5G ankommen: Was nützt es, wenn man theoretisch 5G nutzen könnte, praktisch aber immer auf 4G und schlechter zurückgreifen muss?

Das wird sich am Anfang der 5G-Verfügbarkeit kaum von der Situation unterscheiden, als LTE prinzipiell verfügbar wurde, das Smartphone aber trotzdem ständig auf UMTS und EDGE zurückschaltete. Experten rechnen damit, dass etwa ab 2022 5G die breite Masse der Nutzer erreichen könnte.

Vorerst wird 5G auch bei der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation andere Standards nicht verdrängen: So stehen z.B. für die Hausautomatisierung mit WLAN, Zigbee, Bluetooth und Co. vorhandene Vernetzungstechniken zur Verfügung, die zudem keine zusätzlichen Tarifabschlüsse erfordern. Sie werden durch 5G-Netze in den nächsten Jahren nur komplementiert, nicht aber ersetzt werden.