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Was ist 5G?

Wo es herkommt, wie viel es bringt und was es uns wahrscheinlich kostet



5G steht, einfach gesagt, für die fünfte Generation des Mobilfunks, sprich für den Standard der mobilen Kommunikation, sei es Internet oder Telefonie. Einige Länder, wie zum Beispiel Südkorea und die Schweiz, sowie vereinzelte Städte der Vereinigten Staaten, machen bereits Gebrauch von diesem neuen Standard, dessen Lizenzen erst 2019 in Deutschland versteigert wurden.


Auch Europa und die EU wollen allerdings bald schon ein Stück vom Kuchen - mit dem Programm Horizont 2020 investiert die EU-Kommission nämlich satte 700 Mio. Euro an Steuergeldern in die Forschung und Weiterentwicklung von 5G. Nach Aussagen der Deutschen Telekom sollen bis 2025 mindestens 99% der deutschen Bevölkerung 5G im Alltag nutzen können.


Wo 1G uns Handys brachte, 2G uns SMS schenkte, 3G uns mit Internet versorgte und 4G verbesserte Geschwindigkeit desselben versprach, bringt 5G, ähnlich wie sein Vorgänger, eine schnellere und bessere Verbindung. Im direkten Vergleich bietet 5G Datenraten bis zu 100 Gbit/s, eine erhöhte Frequenzkapazität, Echtzeitübertragung an bis zu 100 Milliarden Endgeräte gleichzeitig und deutlich geringere Latenzzeiten.


Eine solche Verbindung könnte in der Technik Möglichkeiten eröffnen, die lange Zeit nicht einmal denkbar waren. Denn durch die starke Verbindung und die damit einhergehende unglaublich kurze Latenzzeit könnte rein theoretisch der beste Hirnchirurg Amerikas über einen Roboter nahezu risikofrei Operationen in Europa an Patienten durchführen, denen diese Behandlung sonst verwehrt geblieben wäre.


Tatsächlich wird die Schnelligkeit der Verbindung von Mobilgerät und Basisstation auf wenige Millisekunden bis zu unter einer Millisekunde geschätzt. Selbst wenn man in diesem Zusammenhang dann noch die Verzögerungen bedenkt, die zwischen Datenverarbeitung, Telekommunikationsnetzwerk und Verbindung zum Internet entstehen, wird die Latenzzeit auf rund 30 Millisekunden geschätzt - kürzer als jemals zuvor.


Generell gibt es drei verschiedene Anwendungsszenarien für die Technologie von 5G: emBB, mMTC und uRLLC. Was auf den ersten Blick wie Buchstabensalat aussieht, steht eigentlich für Enhanced Mobile Broadband, Massive Machine Type Communication und Ultra-Reliable and Low Latency. EmBB verspricht eine erweiterte mobile Breitbandverbindung und damit höhere Datenraten für mobile Endgeräte. MMTC betrifft die verbesserte Verbindung zum Internet of Things und URLLC kümmert sich um verlässliche Verbindungen mit möglichst geringer Verzögerung, wie zum Beispiel für das autonome Fahren.


All das wird möglich gemacht durch Neuerungen, die allesamt auf den sogenannten Millimeterwellen beruhen. Millimeterwellen ermöglichen es nämlich, die Frequenz zu erweitern, auf der jegliche Geräte ihre Daten empfangen und erreicht werden können. Der Frequenzbereich liegt aktuell noch zwischen 3 kHz und 6 GHz, doch mit so vielen Empfangsgeräten wird es dort langsam eng - deswegen soll der Bereich mit 5G zwischen 6 und 300 GHz liegen.


Das Problem mit diesen Millimeterwellen ist allerdings, dass sie schlecht durch Wände kommen und in Pflanzen oder Regen oft verloren gehen. Dieses Problem sollen sogenannte Small Cell Networks lösen. Diese Small Cells funktionieren in etwa wie Repeater für das Internet im Eigenheim; wo zu Hause das W-LAN-Signal auf der ersten Etage zu wünschen übrig lässt, bringt man einen Repeater an, der das Signal aufnimmt und verstärkt. Genauso funktionieren Small Cells. Sie werden zukünftig zum Beispiel an vielen verschiedenen Stellen in Städten aufgebaut und sollen überall eine gleich gute Verbindungsqualität liefern.


Die Daten erhalten die Small Cells von größeren Basisstationen, die für 5G sogar noch weiter ausgebaut werden sollen - für MIMO. MIMO steht für Multiple Input Multiple Output und dieser Output wird sichergestellt durch das Zusammenfassen mehrer Empfangsantennen zu einer großen Station.


Diese großen Stationen sollen dann Beamforming betreiben. Anstatt, wie zuvor, in alle Richtungen gleichzeitig zu senden, können sie gezielte Datenströme an bestimmte Nutzer schicken.


5G klingt für Nutzer also prinzipiell vielversprechend, wird aber wahrscheinlich mit großen Schwierigkeiten im Energieverbrauch zu kämpfen haben. Der Konzern E.on schätzte schon, dass der Energiebedarf in Deutschland mit 5G bis 2025 auf 3,8 Milliarden Kilowattstunden ansteigen könnte - das würde insgesamt 0,8% der gesamten deutschen Produktion ausmachen. Abgesehen davon wird auch die Sicherheit kritisiert. Wegen der hohen Komplexität von 5G würden Endgeräte nämliche wöchentliche Updates benötigen, die teilweise von Drittanbietern angeboten werden würden, die schlicht nicht alle kontrolliert werden können.


Die Forschung an 5G ist also weiterhin in vollem Gange. Die fünfte Generation des Mobilfunks verspricht bessere und schnellere Verbindungen an möglichst vielen Orten gleichzeitig und gilt als für Nutzer optimierter Nachfolger von LTE und 4G.