Neuer Mobilfunkstandard 5G

Mit Vollgas durchs Netz

Seit mehreren Jahren spricht alle Welt über 5G als Mobilfunkstandard der nächsten Generation. Seine tatsächliche Nutzung wird allerdings noch eine Weile dauern und frühestens ab 2020 möglich sein. Denn noch immer müssen wichtige Rahmenbedingungen wie Frequenzen und globale Standards geklärt werden. Zudem fehlen vielerorts die entsprechenden 5G-tauglichen Basisstationen.

  • Vorbereitungen für die 5G-Einführung

    Die Vorbereitungen zur 5G-Einführung laufen bereits auf Hochtouren.

  • Hagen Rickmann, Telekom Deutschland

    „Wir wollen hierzulande im Jahr 2020 mit der kommerziellen 5G-Markteinführung starten“, berichtet Hagen Rickmann, Geschäftsführer Geschäftskunden bei der Telekom Deutschland GmbH.

  • Erik Lüders, Telefónica

    Helge Erik Lüders, Manager Radio Network Strategy bei Telefónica: „Mit 5G wird sich auch die Architektur des Netzes grundlegend verändern.“

Die Vorbereitungen zur 5G-Einführung laufen bereits seit geraumer Zeit. Kein Wunder, verspricht die neue Mobilfunkgeneration doch deutlich höhere Datenraten, kürzere Latenzzeiten und mehr Sicherheit als alle vorherigen mobilen Übertragungstechnologien. So arbeiten denn auch die drei hierzulande noch verbliebenen Mobilfunk-Provider Telefónica, Deutsche Telekom und Vodafone gemeinsam mit ihren Partnern an verschiedenen 5G-Projekten. „Wir treiben die Entwicklung im 5G Lab Germany gemeinsam mit der TU Dresden voran“, berichtet Dr. Eric Kuisch, Geschäftsführer Technik bei Vodafone Deutschland. Zudem habe man vor einiger Zeit auch außerhalb des Labors gezeigt, dass mit 5G Übertragungsgeschwindigkeiten von mehr als 10 Gigabit pro Sekunde und geringe Latenzzeiten möglich seien. Zum Vergleich: Mit LTE werden gerade einmal Geschwindigkeiten von bis zu einem Gigabit pro Sekunde erreicht. In diesem Zusammenhang testet Vodafone erste Anwendungen für den Alltag: „In Dresden lassen sich Roboter mit Gesten nahezu in Echtzeit steuern und in unserem Labor in Aldenhoven bei Aachen sprechen Autos über eine 5G-Vorstufe miteinander, um sich gegenseitig vor Gefahren zu warnen“, so Kuisch weiter.

„Wir treiben die Entwicklung im 5G Lab Germany gemeinsam mit der TU Dresden voran“, berichtet Dr. Eric Kuisch von Vodafone Deutschland.

Auch bei der Telekom zeigt man sich umtriebig, was konkrete 5G-Szenarien anbelangt. So will man hierzulande laut Hagen Rickmann, Geschäftsführer Geschäftskunden bei jenem Unternehmen, im Jahr 2020 mit der kommerziellen 5G-Markteinführung starten. Dabei stehen vor allem drei Bereiche im Fokus: das Internet der Dinge als Digitalisierungstreiber im Mittelstand, hohe Bandbreiten und ultrakurze, hochverlässliche Reaktionszeiten im Netz.

Den von Rickmann genannten Einstiegszeitpunkt 2020 sieht Michael Lemke, Technologie-Experte bei Huawei Technologies Deutschland, ebenfalls als sehr wahrscheinlich an. Eine bundesweite Ausdehnung hingegen hält er frühestens ab 2025 für realistisch und auch dann müsse man noch mit Einschränkungen rechnen. Den Begriff „flächendeckende Verbreitung“ solle man nicht allzu wörtlich nehmen, denn wie zuletzt bei der LTE-Versorgung wird es 5G-Hotspots in Ballungszentren geben, aber auch Gegenden, in denen der neue Standard erst viel später funken wird. „Da 5G insbesondere im Zusammenhang mit vernetztem und automatisiertem Fahren diskutiert wird, wäre die Flächenabdeckung zunächst entlang von Straßen und auf Verkehrsflächen wie Parkplätzen denkbar“, ergänzt Michael Lemke.

Wie 5G die Pflegekräfte steuert

Apropos autonome Fahrzeuge: Damit kommt Lemke auf eines der prädestiniertesten Einsatzszenarien von 5G-Technologie zu sprechen – nämlich auf die Car-to-Car-Kommunikation. „Wenn Autos sich gegenseitig vor Gefahren warnen und an Kreuzungen automatisch die Vorfahrt regeln, dann ist die Datenübertragung in Echtzeit unerlässlich“, beschreibt Eric Kuisch die Notwendigkeit von 5G in diesem Umfeld. Dies würde seiner Meinung nach im nächsten Schritt die Zahl von Unfällen, Verkehrstoten und Staus massiv senken.

Doch nicht nur im Automobilbereich gibt es mögliche 5G-Szenarien. „Augmented und Virtual Reality benötigen Datenübertragungsgeschwindigkeiten im Gbit/s-Bereich und Verzögerungszeiten im einstelligen Millisekundenbereich, die mit heutigen Mobilfunktechnologien wie LTE nicht darstellbar sind“, ergänzt Michael Lemke. Zudem könnten Roboter mittels 5G ferngesteuert werden und pflegebedürftigen Patienten zu jeder Tageszeit helfen, so Eric Kuisch. Ebenso könnten humanoide Roboter dort Aufgaben übernehmen, wo es für den Menschen zu gefährlich wäre – beispielsweise in Krisengebieten oder im Falle von Naturkatastrophen.

Dies ist ein Artikel aus unserer Print-Ausgabe 1-2/2018. Bestellen Sie ein kostenfreies Probe-Abo.

Damit nicht genug werden insbesondere Marktanalysten nicht müde, 5G als das prädestinierte Netz für das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) anzupreisen. Betrachtet man jedoch aktuelle Entwicklungen bei den Mobilfunkanbietern, erkennt man schnell, dass 5G im IoT-Bereich nicht überall die erste Wahl sein wird. Vielmehr gibt es laut Eric Kuisch durchaus vernetzte Gegenstände, die in regelmäßigen Abständen allein geringe Datenmengen austauschen. Dazu zählen z.B. Wasserzähler, die den aktuellen Zählerstand aus den Kellern der Einfamilienhäuser einmal pro Stunde an den Energieversorger übermitteln. Hier wäre die Nutzung des hochleistungsfähigen 5G-Netzes eher überdimensioniert. Daher bauen die hiesigen Provider eigene Maschinennetze auf, die zumeist auf die sogenannte „Narrowband IoT“ setzen, welche wiederum auf der Übertragungstechnologie Low Power Wide Area Network (LPWAN) basiert.

5G-Einführung: Es gibt noch viel zu tun

Bis es 2020 und darüber hinaus dann tatsächlich zur kommerziellen 5G-Einführung kommen wird, müssen nicht nur die Mobilfunk-Provider, sondern auch die Komponentenhersteller und nicht zuletzt die Regulierungsbehörden einige Hausaufgaben machen.

Zunächst braucht es die notwendigen Frequenzen, um per 5G überhaupt kommunizieren zu können. „Dabei liegt der wesentliche Schritt in der Klärung der Frequenzen im Bereich von 3.6 GHz bzw. 26 GHz, was die Bundesnetzagentur gegenwärtig vorbereitet“, berichtet Michael Lemke. Die Lizenzvergabe seitens der Bundesnetzagentur ist für Herbst 2018 geplant, wobei man in Provider-Kreisen hofft, dass die Aufwendungen für die 5G-Lizenzen im Rahmen bleiben werden. „Bei der Vergabe ist entscheidend, dass den Anbietern nicht durch eine überteuerte Auktion Gelder entzogen werden, die dann für die Investitionen ins Netz fehlen“, fordert Dr. Helge Erik Lüders, Manager Radio Network Strategy bei Telefónica.

Als weiteren Meilenstein auf dem Weg zu 5G macht Hagen Rickmann die Standardisierung aus. Denn die internationalen Standards seien noch nicht definiert, ergänzt Jürgen Grützner, Geschäftsführer beim Telekommunikationsverband (VATM). Er geht davon aus, dass die Standardisierungsbemühungen noch bis 2019 laufen werden. Allerdings konnte man sich bereits auf einen ersten Rahmen einigen: „Bereits Ende 2017 wurde der Standard für die Mobilfunkkomponente ‚5G New Radio’ verabschiedet“, berichtet Hagen Rickmann. Dies habe man zum Anlass genommen, um mit den – eigenen Angaben zufolge – ersten 5G-New-Radio-Antennen in Europa im Berliner Telekom-Netz zu funken. „Nach diesem Start testen wir weiterhin kontinuierlich die Integration der 5G-Komponenten in unser Netz, um 2020 mit der kommerziellen 5G-Markteinführung zu starten.“

„Die internationalen Standards seien noch nicht definiert", erklärt Jürgen Grützner, Geschäftsführer beim Telekommunikationsverband (VATM).

Im Hinblick auf anstehende Entscheidungen gibt Helge Erik Lüders zu bedenken, dass sich mit 5G auch die Architektur des Netzes grundlegend verändern wird. „Konzepte wie Network Function Virtualization (NFV) und Network Slicing werden eine flexible und damit effiziente Nutzung der Hardware-Komponenten erlauben, die viele innovative Anwendungen überhaupt erst möglich machen“, glaubt Lüders. Mithilfe von software-definiertem Network Slicing könnten die Provider verschiedenen Industriezweigen eigene lokale Netze bereitstellen, die höheren Anforderungen an Ausfallsicherheit, Latenzzeiten usw. genügen.

Nicht zuletzt gilt es, neben der Frequenzvergabe und der Standardisierung eine weitere Hürde für eine flächendeckende 5G-Einführung zu überwinden: Laut Jürgen Grützner müssen zunächst noch viele Basisstationen errichtet werden, was mit einem umfangreichen und auch investitionsintensiven Netzausbau verbunden ist. Dies sei zwingend notwendig, denn „deutlich kleinere Mobilfunkversorgungsradien sind nur machbar, wenn viele neue Antennenstandorte ohne lange und teure Bürokratie erschlossen werden können", blickt Grützner nach vorne.

Allein beim Ausbau neuer Antennenstandorte wird es nicht bleiben. Denn wer glaubt, mit der 5G-Einführung würde der bundesweite Breitbandausbau hinfällig, der befindet sich auf dem Holzweg. „Ohne Glasfaser gibt es kein 5G“, erläutert Hagen Rickmann. Generell sind Glasfaserleitungen unter der Erde für 5G essentiell. „Schließlich werden die Daten, die die Nutzer oder Maschinen im Mobilfunk auf die Reise schicken, ab der Basisstation unter der Erde weitergeleitet“, betont Eric Kuisch. Von daher gilt der Glasfaserausbau weiterhin als wesentlicher Erfolgsfaktor, um die Leistungsstärke von 5G voll ausschöpfen zu können“, ergänzt Helge Erik Lüders.

Kein 5G ohne Breitbandausbau

Nach Ansicht von Jürgen Grützner kann der Wert einer flächendeckenden Breitbandversorgung gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. „Definitiv brauchen wir parallel zur 5G-Verbreitung den Glasfaserausbau bis zum Endkunden, da das Fibre-to-the-Building/Home-Festnetz (FTTB/H) das Hundertfache und mehr an Bandbreite leisten kann – und der Festnetzbedarf wird völlig unabhängig vom Mobilfunk vorhanden sein.“

Bei der Telekom hat man diese Zeichen der Zeit erkannt und investiert nicht nur in 5G, sondern gleichzeitig in den Glasfaserausbau. Laut Hagen Rickmann habe man im Jahr 2017 über 40.000 Kilometer Glasfaser in Deutschland verlegt. „Das sind mehr Kilometer in einem Jahr als das Gesamtnetz der deutschen Bundesstraßen. Und für dieses Jahr haben wir uns sogar 60.000 Kilometer vorgenommen, wobei der massive Ausbau von Gewerbegebieten hier eine wesentliche Rolle spielt. Auch die Mehrzahl unserer Mobilfunksendeanlagen ist mittlerweile schon über Glasfaser angeschlossen“, führt Rickmann weiter aus.

Wie skizziert wird der neue Mobilfunkstandard kaum über Nacht in Deutschland eingeführt werden können. Genauso wenig werden jedoch tausende von IoT-Anwendungen von jetzt auf gleich Milliarden von Geräten vernetzen müssen. Vielmehr wird, wie sooft bei der Verbreitung neuer Technologien, auch die 5G-Nutzung schleichend Eingang in den (Geschäfts-)Alltag finden. Dazu Helge Erik Lüders: „5G bedeutet nicht das Ende von 4G, dessen Entwicklung noch lange nicht erreicht ist.“ Denn LTE mit Geschwindigkeiten von einem Gigabit pro Sekunde wird noch für einige Zeit für alle heute denkbaren Anwendungen ausreichen. Der Technologieschritt hin zu 5G werde vor allem von der Verbreitung anspruchsvoller Datendienste, entsprechender Hardware und der Nachfrage seitens der Verbraucher abhängen.

Folgende Weichen sollten Mobilfunk-Provider bereits heute stellen, um mit 5G langfristig erfolgreich zu sein:

  • Aufbau einer entsprechenden Glasfaserinfrastruktur zur Bewältigung der 5G-Datenraten
  • Etablierung einer 5G-Netzarchitektur basierend auf Software-defined Networks inklusive der Virtualisierung der Kernnetzfunktionen
  • Ausbau eines ausreichenden Frequenzspektrums

Quelle: Michael Lemke, Huawei

Was erwarten Smartphone-Nutzer von 5G (Quelle Ericsson)?

  • Höhere Geschwindigkeit als bei 3G/4G: 26 Prozent
  • Höhere Geschwindigkeit als in Wifi-Netzen: 13 Prozent
  • Bessere Netzabdeckung – draußen wie drinnen: 13 Prozent
  • Kostengünstigere Mobilfunktarife: 13 Prozent
  • Bessere Verfügbarkeit verglichen mit 3G/4G:10 Prozent
  • Andere: 25 Prozent

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