5G – Das Netz der neuen Möglichkeiten

5G ermöglicht den Ausbau vieler anderer Technologien, wie autonomes Fahren, Industrie 4.0 oder auch private Smartgadgets. Länder wie China treiben den Fortschritt voran, doch wie steht es um den Netzausbau bei uns in Deutschland? Welche Vorteile bietet der Ausbau eines 5G- Netzes und wie können Firmen 5G in ihre Infrastruktur integrieren?

5G – Eine Einleitung

5G ist die Weiterentwicklung des Vorgängers 4G und eine neue Entwicklungsstufe im Mobilfunk. Der aktuelle Mobilfunkstandard Log Term Evolution, besser bekannt als LTE, kann im einfachen Betrieb eine Bandbreite bis zu 150Mbit/s erzeugen. In Städten sind sogar bis zu 300 Mbit/s möglich. Diese Leistung reicht für die meisten privaten Anwendungszwecke, wie z.B. mobiles Videostreaming oder das Versenden von Nachrichten, vollkommen aus. 5G soll LTE nicht vollkommen ablösen, sondern parallel zu LTE betrieben werden. 5G ermöglicht mit seiner erhöhten Bandbreite von bis zu 10 Gbit/s neue Möglichkeiten in der Vernetzung.

Wie funktioniert die Technologie?

Die höhere Datenrate erreicht 5G unter anderen dadurch, dass auch die Mobilgeräte OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) nutzen, um die Überlagerung mehrer Wellenzüge zu vermeiden. OFDM ist ein Verfahren, das Daten über mehrere Trägersignale versendet. Damit einzelne Geräte sich nicht gegenseitig beim Senden eines Signals stören, muss eine Modulation stattfinden, sodass sich die einzelnen Signale in Amplitude, Frequenz und/oder Phase unterscheiden. Andernfalls würde jedes Endgerät ein potenzielles Störsignal darstellen und die Datenübertragung wäre fehlerbehaftet. Im LTE Standard sind die Endgeräte nur in der Lage eine einfachere Version dieser Technologie zu verwenden, die nur ein einzelnes Trägersignal nutzen. (Single Carrier FDMA).

Eine weitere technische Weiterentwicklung findet zudem im Frequenzbereich statt. Das Frequenzspektrum wird bei 5G in zwei Bereiche unterteilt, die als FR1 und FR2 bezeichnet werden. FR1 umfasst die Frequenzen zwischen 600 MHz und 6 GHz. Der Frequenzbereich FR2 beginnt oberhalb von 24 GHz und arbeitet im Millimeterwellenbereich. Vorerst wurden Frequenzen bis 40 GHz für 5G freigegeben, eine Erweiterung bis zu 60 oder 80 GHz ist in Zukunft jedoch denkbar und möglich. Diese elektromagnetischen Wellen können enorme Datenmengen übertragen. Allerdings nimmt die Reichweite mit höherer Frequenz ab. Diese Wellen können allerdings keine einfachen Hindernisse wie Wände oder Bäume durchdringen.

Geformt werden diese Wellen durch sogenannte Phased-Array-Antennen. Diese Antennen bündeln die Strahlungsenergie, indem sie Einzelstrahler geschickt anordnen und verschalten. Bei 5G kommt diese Technik bei Millimeterwellen zum Einsatz, um einzelne Empfangsgeräte bei Bedarf gezielt mit hohen Datenraten zu versorgen.

Die 5G-Spezifikation sieht bis zu 256 Einzelantennen vor, die für ein sogenanntes massives MIMO (Multiple Input Multiple Output) verschaltet werden können. Dies ermöglicht dem Endgerät vorhandene Daten an mehrere Empfänger gleichzeitig zu senden und somit die Daten und Fehlerrate zu verbessern. Die „smarten“ Antennen setzen dann die einzelnen Pakete wieder zu den gesendeten Daten zusammen.

Carrier Aggregation ist eine weitere Technologie, die große Anwendung in 5G findet. Diese Technik teilt einem Endgerät mehrere Frequenzblöcke zu. Die maximale Datenrate pro Nutzer erhöht sich dabei um die Anzahl der Frequenzblöcke.

Anwendungsbereiche der 5G Technik

Die 5G-Technik ist grundsätzlich auf drei verschiedene Anwendungsszenarien ausgerichtet:

eMBB – Enhanced Mobile Broadband

Dieser Anwendungsbereich stellt eine hohe Datenrate zur Verfügung. Somit unterstützt das 5G-Mobilfunknetz Dienste mit hohen Breitbandanforderungen, z.B. Virtual und Augmented Reality.

mMTC – Massive Machine Type Communications

5G optimiert ebenfalls die machine-to-machine-Kommunikation und das Internet der Dinge (IoT). Mittels mMTC wird eine große Anzahl von Geräten oder Komponenten miteinander vernetzt. Diese Technik findet unter anderem Anwendung in den Bereichen Smart Cities, Logistics und Smart Agriculture.

uRLLC – ultra-Reliable and Low-latency Communications

Dienste, die besonders kurze Antwortzeiten von wenigen Millisekunden benötigen und nicht ausfallen dürfen, werden dank Ultra-Reliable and Low latency communications ermöglicht. Beispiele dafür sind:

  • Autonomes Fahren
  • Automatische Fahrassistenten
  • Predictive Maintenance
  • Car-to-Car-Kommunikation

Was bedeutet 5G für Betriebe?

Mit sogenannten Campusnetzen, die von der Bundesnetzagentur zur Verfügung gestellt werden, sind Betriebe in der Lage, private 5G Frequenzen zu nutzen. Ein Beispiel dafür ist Porsche. Der Sportwagenhersteller nimmt bereits sein zweites privates 5G Netz in Betrieb. Im Werk in Leipzig wird 5G dafür genutzt, kabellos Signale an die Roboter im Karosseriebau zu senden. Mit der gesammelten Erfahrung sollen künftig Automatisierungskonzepte erarbeitet werden.

In China wird 5G unteranderem unterirdisch in Minen eingesetzt, um auch unter der Erde Geräte miteinander zu vernetzen und „smart mining“ zu verwirklichen, um die Ressourcengewinnung effizienter zu gestalten.

Der Ausbau in Deutschland

Der Ruf des deutschen Mobilfunks ist nicht sonderlich gut. Doch in den letzten 10 Jahren wurden insgesamt über 33.000 neue Mobilfunkmasten gebaut. Das geht aus einem Aufsatz im ifo-Schnelldienst hervor. Allerdings gibt es immer noch Funklöcher, die nicht nur wie weitestgehend angenommen in ländlichen Regionen zu Signalstörungen führen, sondern sind auch entlang Autobahnen zu verzeichnen. Gerade wenn es um autonomes Fahren oder intelligente Fahrassistenten geht, hätte ein Abbruch der Verbindung fatale Folgen. Daraus kann erschlossen werden, dass eine gute Verkehrsvernetzung das Unfallrisiko minieren könnte. Auch viele andere Zukunftstechniken setzen auf den neuen Mobilfunkstandard, um das Leben der Menschen zu optimieren.

Auf der Website der Telekom ist eine Karte zu finden, welche die Abdeckung von 5G in Deutschland farblich darstellt. Auf dieser ist klar zu erkennen, dass in Teilen von Deutschland bereits eine gute Abdeckung herrscht. Allerdings gibt es vor allem in Nord- und Ostdeutschland noch große Lücken, die dringend aufgearbeitet werden müssen. Dennoch sind bei näherer Betrachtung der Karte Flächen zu erkennen, die nur kleinere Lücken vorweisen oder bereits vollkommen bedeckt sind.

Es kann festgehalten werden, dass der Ausbau eines 5G- Netzes und die damit einhergehende erhöhe Bandbreite nicht nur als ein technologischer Fortschritt im öffentlichem Mobilfunknetz, sondern auch für betriebliche LANs und WANs in Frage kommt. Mit unserem Produkt NConnect können wir jetzt schon Lösungen für fortschrittlichste Unternehmensvernetzung anbieten. Kontaktieren Sie gerne unseren Vertrieb, wenn Sie mehr zu diesem Thema wissen möchten.

 

Das könnte Sie ebenfalls interessieren:

Network

Die IT Infrastruktur der Zukunft

Die Entwicklung von IT-Infrastrukturen war schon immer rasant und erforderte von IT-Fachkräften enorme Flexibilität. Doch kaum eine Entwicklung hat bisher so zentrale Änderungen mit sich