Was der Mobilfunkstandard 5G verspricht

Berlin - Viel Ärger um 5G - das Kürzel für den neuen Mobilfunkstandard ist in den letzten Wochen für viele zum Aufregerthema Nummer eins geworden: Mobilfunkunternehmen zogen kurz vor der Auktion neuer Frequenzen vor Gericht, Politiker fordern den flächendeckenden Ausbau. Provider winken ab. Dabei sollte die Vergabe der 5G-Frequenzen den Digitalstandort Deutschland aufwerten. Fragen und Antworten zu 5G: Was ist 5G überhaupt? 5G bezeichnet die fünfte Mobilfunkgeneration. Die bisherigen waren das analoge mobile Telefonieren sowie die Digitalstandards GSM, UMTS und LTE. 5G kann die Daten rund hundert Mal schneller transportieren als das aktuelle LTE (4G). Der neue Standard verspricht aber auch kürzere Laufzeiten der Daten (Latenz). Außerdem können in einer 5G-Funkzelle viel mehr Geräte bedient werden als bei den älteren Standards. Mit 5G können Geräte bis auf einen Meter genau geortet werden. Die 5G-Architektur kann sich intelligent an den jeweiligen Erfordernissen der Geräte im Netz ausrichten. So kann ein 5G-Netz zum Beispiel in einer Fertigungshalle besonders viele Dinge und Maschinen miteinander verbinden, in einer anderen Situation hohe Bandbreiten etwa für die Wiedergabe hochauflösender Videos zur Verfügung stellen oder aber auf Straßen ein besonders schnelles und zuverlässiges Netz mit kurzen Latenzen zur Verkehrssteuerung bieten. Welche Frequenzen werden jetzt versteigert? In der 5G-Auktion, die nun begonnen hat, geht es um 41 Frequenzblöcke, die in vergleichsweise hohen Bereichen liegen (2 sowie 3,4 bis 3,7 Gigahertz). Nach den Gesetzen der Physik haben diese hohen Frequenzen keine großen Reichweiten. Es können zwar theoretisch bis zu fünf Kilometer überbrückt werden, aber auch nur dann, wenn kein Baum, Haus oder ein anderes Hindernis im Weg steht. Die Frequenzen aus der Versteigerung eignen sich deshalb weniger, um etwa ländliche Gebiete mit Mobilfunk großflächig abzudecken. Der Funkstandard 5G lässt sich aber auch auf anderen Frequenzen nutzen, die größere Entfernungen überwinden können. Dazu gehört das Frequenzspektrum im 700-MHz-Bereich, der bereits 2015 versteigert wurde. Warum sind kurze Laufzeiten in 5G relevant? Die Daten können über 5G fast in Echtzeit übermittelt werden, die Latenzzeit kann unter einer Millisekunde liegen und darf höchstens zehn Millisekunden betragen. Das macht das Netz zum Beispiel attraktiv für den Betrieb ferngesteuerter Fahrzeuge, Präzisions-Roboter. Auch Telemedizin-Anwendungen, zum Beispiel eine Operation aus der Ferne, sind nur mit einer geringen Latenz möglich. Wie kann 5G die unterschiedlichen Anforderungen bedienen? Bei 5G gibt es nicht ein Netz für alle, sondern viele virtuelle Netze, die bestimmte Anforderungen erfüllen. Dieses Prinzip nennt man Network-Slicing. Manche Anwendungen verlangen möglichst große Datenübertragungsraten, andere haben nur kleine Datenmengen zu übertragen, die aber mit möglichst geringer zeitlicher Verzögerung ankommen müssen, beispielsweise bei der Steuerung einer Drohnensteuerung, Robotersteuerungen in Fabriken oder der Vernetzung selbstfahrender Fahrzeuge. In der Logistik wird dagegen eine möglichst stromsparende Anbindung von unzähligen Gegenständen an das Internet der Dinge gewünscht. Für etliche Anwendungsszenarien gibt es also einen Slice (engl. Scheibe oder Stück). Wer profitiert von 5G? Zunächst werden vor allem Unternehmen profitieren, die den neuen Standard zum Beispiel in ihrer Fertigungshalle oder in einem Fuhrpark für das Internet der Dinge nutzen. Für die Industrie 4.0 gilt 5G als unverzichtbar. Auch intelligente Verkehrsleitsysteme sind in Planung, bei denen sich etwa die Ampelschaltung am tatsächlichen Verkehrsaufkommen orientiert. Zudem wird der Einsatz von 5G für den Betrieb autonomer Fahrzeuge getestet. Was bedeutet die 5G-Auktion für Privatpersonen? Wenig. Die ersten 5G-Mobilfunkverträge könnten zwar noch dieses Jahr auf den Markt kommen. Dafür braucht man aber neue Smartphones, die noch in den Handel kommen müssen - die derzeit üblichen Geräte taugen nicht für 5G. Letztlich ist aber ohnehin fraglich, ob der ultraschnelle Übertragungsstandard überhaupt gebraucht wird von Privatpersonen - die allermeisten mobilen Anwendungen funktionieren schon gut mit 4G/LTE. Für den privaten Endverbraucher ist es also wichtiger, dass erstmal LTE weiter ausgebaut wird. In Zukunft kann sich das aber ändern, wenn weiterentwickelte mobile Anwendungen deutlich höhere Datenströme brauchen als heute - und daher doch 5G nötig wird. Löst 5G die 4G-Netze ab? Nein, LTE ist eine wesentliche Grundlage von 5G. Die Mobilfunkbetreiber bauen die 4G-Netze auch weiterhin massiv aus. Für viele Anforderungen dürfte sogar LTE völlig ausreichen - zum Beispiel beim Streaming von Videos. Das meinen zumindest die Provider. Im einfachen Betrieb kommt LTE auf eine Bandbreite bis zu 150 Megabit pro Sekunde, in manchen Städten sind heute bereits bis zu 300 Mbit/s möglich. Das bereits seit 2016 gebaute LTE Advanced Pro (4,5G) soll dann sogar Geschwindigkeiten bis einem Gigabit pro Sekunde liefern. Selbst große Videodateien ließen sich damit in Sekundenschnelle herunterladen. Allerdings sind viele LTE-Netze nicht in der Lage, die theoretisch möglichen Höchstgeschwindigkeiten auch in der Praxis zu liefern. Bei 5G soll die bei den Nutzern tatsächlich ankommende durchschnittliche Datenübertragungsrate im Vergleich zu LTE viel höher sein. Wird es künftig 5G flächendeckend geben? Wohl kaum. Zuletzt forderten zwar allen voran die Länder Bayern, Mecklenburg-Vorpommern und Rheinland-Pfalz den Ausbau von 5G bis in den letzten Winkel. Für die Versorgung ländlicher Gebiete oder Ackerland haben die nun zur Versteigerung stehenden 5G-Frequenzen in der Regel aber zu kurze Reichweiten - dafür bräuchte man viele Zehntausend neu errichtete Funkzellen. Jeder einzelne 5G-Mast kostet schätzungsweise mehr als 100.000 Euro, so dass sich das schnell zu Milliardensummen addiert. Bislang stehen in Deutschland rund 70.000 Funkmasten, die über viele Jahre hinweg aufgebaut wurden. Mit den bereits 2015 versteigerten Frequenzen (700 MHz) fällt es leichter, große Flächen zu versorgen. Allerdings steht dort nur ein geringes Spektrum zur Verfügung, so dass dort keine 5G-Spitzenwerte möglich sind. Welche neuen Anwendungen ermöglicht 5G? Von den Vorzügen der neuen Netze schwärmen Ausrüster und Netzbetreiber schon seit Jahren, diesmal gab es beim Mobile World Congress so viel 5G «zum Anfassen» wie noch nie. Wenige Meter von der Lastwagen-Demo am Stand des Netzwerk-Ausrüsters Ericsson spielt eine Band. Genauer gesagt, die Hälfte der Band, der Bassist und der Schlagzeuger. Der Gitarrist und der singende Keyboarder musizieren in einer anderen Halle am Stand des Netzbetreibers Vodafone, die Verbindung läuft über ein 5G-Netz. Die geringe Latenz macht es möglich, dass sie einen Song gemeinsam spielen können als wären sie an einem Ort. Und vor hunderten Zuschauern gibt ein Chirurg von der Bühne aus Ratschläge für Kollegen im Operationssaal und zeichnet unter anderem auf Bildern zum Beispiel die Nervenstränge ein, die sie auf keinen Fall durchtrennen dürfen. Telechirurgie gilt als ein wichtiger 5G-Anwendungsfall für die Zukunft. Auch das Geschäft mit virtueller Realität soll 5G revolutionieren. Heute muss die intensive Rechenarbeit für das Eintauchen in digitale Welten lokal erledigt werden - entweder in der Brille selbst oder einem angeschlossenen Computer. Mit der stabilen schnellen Cloud-Verbindung könnten stattdessen aber Server im Netz dafür einspringen. Die Geräte auf dem Kopf würde man damit entsprechend leichter und tragbarer gestalten. In Barcelona demonstrierte unter anderem Qualcomm, dass diese Übertragung per Funk tatsächlich funktionieren kann. Ein interessanter Nebenaspekt wäre, dass sich damit mehr Wertschöpfung von den VR-Spezialisten zum zu den Netzbetreibern verlagert. Das kann eine gute Nachricht für die Telekommunikations-Konzerne sein, die viele Milliarden in den 5G-Netzausbau stecken müssen.

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