Das kommende Jahr wird ein Meilenstein im Mobilfunkbereich: Ab 2020 wird 5G nicht nur in Deutschland, sondern auch in vielen weiteren Ländern als neuer Standard etabliert. Die aktuell verwendeten Mobilfunktechnologien der zweiten und dritten Generation (2G und 3G) werden schrittweise durch Technologien der vierten und / oder fünften Generation (LTE und 5G) ersetzt. Das Ziel: Die Frequenzen sollen effizienter genutzt werden. Dabei wird die neue 5G-Technologie den Mobilfunk komplett revolutionieren.
Wozu 5G?
Der direkte Nachfolger von 4G (LTE) soll als Grundlage für die Digitalisierung vieler Lebens- und Arbeitsbereiche dienen. Vor allem wird die 5G-Technologie mobile Daten noch viel schneller als bisher übertragen können: Geschwindigkeiten, die bis zu 10 Mal schneller sein werden, als die bisher schon als schnell bezeichneten LTE-Geschwindigkeiten. Das wird zum einen durch eine größere Spektraleffizienz möglich, andererseits durch größere Kanalbandbreiten, die beispielsweise im 3,5 GHz Bereich zur Verfügung stehen. Es sind jedoch nicht nur die hohen Datenraten entscheidend, 5G bietet auch deutlich niedrigere Reaktionszeiten (Latenz) wodurch auch Anwendungen in Echtzeit möglich sind. Der neue Mobilfunkstandard wird beispielsweise einen wichtigen Beitrag zum autonomen Fahren leisten, da hierfür eine Echtzeitübertragung aller Daten erforderlich ist. Darüber hinaus wird 5G neue Anwendungen im Bereich Enhanced Mobile Broadband (kurz eMBB) möglich machen: Virtual und Augmented Reality, die auf extrem hohe Datenraten zurückgreifen müssen und gleichzeitig strenge Anforderungen an die Latenz haben, werden durch 5G unterstützt. Ein weiterer wichtiger Vorteil: 5G perfektioniert die Machine-to-Machine-Kommunikation und optimiert das Internet der Dinge (IoT). Eine sehr große Anzahl von Geräten kann problemlos miteinander vernetzt werden. 5G ermöglicht zudem einen extrem niedrigen Stromverbrauch der angebundenen IoT-Geräte, wodurch sich deren Laufzeit verlängert und Wartungsintervalle reduziert werden.
Wie gelingt der Technologiewechsel?
Fakt ist, dass ein echter Technologiewechsel erst dann erfolgen kann, wenn genügend Endgeräte im Umlauf sind, die die neuen 5G-Technologien nutzen können. Daher wird 5G-Technik sukzessive zur bestehenden Mobilfunk-Infrastruktur ergänzt. Gleichzeitig wird sich der Anteil der auf 2G und 3G begrenzte Endgeräte entsprechend verringern. Einige Anbieter haben zudem begonnen, ihre 3G-Netze zurückzubauen, denn die für 3G genutzten Frequenzen werden zukünftig für die effizientere 5G-Technologie benötigt. Je nach Anforderung treffen die zahlreichen Netzbetreiber autark ihre Entscheidung über den anstehenden Technologiewechsel. Da 5G zunächst als sogenannter Non Stand Alone-Standard (5G NSA) auf der LTE (Advanced Pro) – Technologie aufsetzt, wird in den öffentlichen Mobilfunknetzen zu Beginn des flächigen Ausrollens von 5G ein gemeinsamer Betrieb von LTE und 5G erfolgen. 5G dient hier als Kapazitäts- und Geschwindigkeitserweiterung ergänzend zu LTE. Damit wird ein Parallelbetrieb beider Technologien möglich und erlaubt den Netzbetreibern somit eine effiziente Ausnutzung des vorhandenen Frequenzspektrums. Vorteilhaft ist unter dieser Prämisse, dass die Frequenzen technologieneutral nutzbar sind und somit flexibel nach den jeweils vor Ort benötigten Bedarfen einsetzbar sind. Die nachfolgende Abbildung bietet einen guten Überblick über das verfügbare Spektrum und den verschiedenen Frequenzbändern sowie deren Nutzung mit unterschiedlichen Mobilfunkstandards.
Abbildung 1 Infografik – 5G – erfolgreicher Ausbau für die vernetzte Gesellschaft; Quelle Digital Gipfel Plattform „Digitale Netze und Mobilität“
Aufbauend auf diesem Szenario kann in Folge eine sukzessive „sanfte“ Migration zur Implementierung des 5G Stand Alone (5G SA) – Standards erfolgen: Einem autarken 5G-Netz, welches unabhängig von anderen Mobilfunktechnologien betrieben werden kann. Damit einher geht eine weitere signifikante Steigerung an Geschwindigkeit und Kapazität sowie Verringerung der Latenz. Auf Grund dieser nochmals verbesserten Eigenschaften wird im industriellen Einsatz auch schon heute primär auf 5G als autarkes Netzwerk gesetzt, um die dort bestehenden besonders hohen Anforderungen zu erfüllen. Dezidierte Anwendungsfelder im Bereich der Maschinenkommunikation oder autonomen Fahren benötigen speziell auf das Einsatzfeld konfektionierte 5G-Netze, die auf Latenz, Geschwindigkeit oder Verlässlichkeit hin optimiert sind.
Wie kommt 5G voran?
Um den Technologiewechsel möglichst schnell und effizient voranzutreiben, gibt es die Arbeitsgruppe „5G“ der Plattform „Digitale Netze und Mobilität“ aus dem Digital-Gipfel der Bundesregierung. Diese Arbeitsgruppe setzt sich aus Unternehmen, dem Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur und aus Vertretern von Verbänden und Wissenschaft zusammen. Ziel: Deutschland soll als Wirtschaftsstandort gestärkt werden und sich eine Spitzenposition im weltweiten Markt für innovative Dienstleistungen und Geschäftsmodelle auf Basis der 5G-Technologie sichern. Hierbei steht zunächst vor allem eine vollkommen neue Vernetzung von Industrie und Gesellschaft im Vordergrund. Bisher ging es stets um eine infrastrukturelle breitbandige Mobilfunkversorgung – nun geht es um sehr viel mehr: Angestrebt wird die Vernetzung nahezu aller Dinge zu einem „Internet der Dinge“. Die neue Mobilfunk- und Netztechnologie 5G wird vor allem auch die vielen neuen Anforderungen der verschiedenen Industriezweige zur vollständig vernetzten Informationsgesellschaft erfüllen können.
Wohin führt 5G?
Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass weltweit zum kommenden Jahr zwischen 20 und 50 Milliarden Dinge vernetzt sein werden. Hinzu kommt ein exponentielles Wachstum des über mobile Endgeräte übertragenen Datenvolumens. 5G wird Gigabit-Datenraten mobil nutzbar machen, eine wichtige Grundlage dafür sind flächendeckende Glasfasernetze, um die Sendeanlagen anzuschließen und die großen Datenmengen weiterzuleiten. Die sich daraus ergebenden gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Entwicklungen werden massive Auswirkungen auf das volkswirtschaftliche Wachstum und die zukünftige Wertschöpfung haben. 5G bedeutet den Beginn einer neuen Zeitrechnung, denn der Einsatz und die Nutzung der neuen Technologien wird ein umfassendes Umdenken bei der Gestaltung und bei der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle haben. All diese Veränderungen werden teilweise evolutionären Charakter haben und ganze Märkte, Branchen und Industrien revolutionieren und verwandeln. Damit wird sich letztlich unsere gesamte Gesellschaft maßgeblich verändern.