Was Sie über 5G wis­sen müs­sen

Mit 5G steht die nächs­te Mo­bil­funk­ge­ne­ra­ti­on in den Start­lö­chern. Wir ha­ben für Sie die wich­tigs­ten Fra­gen und Ant­wor­ten ge­sam­melt.

Computerwoche - - Inhalt - Von Man­fred Brem­mer, Se­ni­or Edi­tor IoT & Mo­bi­le

Mit 5G steht die nächs­te Mo­bil­funk­ge­ne­ra­ti­on in den Start­lö­chern. Wir be­ant­wor­ten für un­se­re Le­ser die wich­tigs­ten Fra­gen zum kom­men­den Mo­bi­le-Stan­dard.

Spä­tes­tens seit den Dis­kus­sio­nen um die für Früh­jahr 2019 ge­plan­te Ver­stei­ge­rung von Mo­bil­funk­fre­quen­zen für 5G ist der neue Mo­bil­funk­stan­dard in al­ler Mun­de. Doch was für Neue­run­gen bringt 5G ei­gent­lich und wie kön­nen Pri­vat­kun­den und Wirt­schaft da­von pro­fi­tie­ren? Bei der Be­ant­wor­tung der wich­tigs­ten Fra­gen hal­fen uns die Ex­per­ten von Qual­comm.

Was sind die Vor­tei­le von 5G?

5G wur­de vom Stan­dar­di­sie­rungs­gre­mi­um 3GPP als ei­ne Art ei­er­le­gen­de Woll­milch­sau kon­zi­piert, um den er­wei­ter­ten Kon­nek­ti­vi­täts­be­darf für das nächs­te Jahr­zehnt zu de­cken. Da­her steht das Mo­bil­funk­netz der fünf­ten Ge­ne­ra­ti­on für viel mehr als nur für hö­he­re Da­ten­ra­ten und die Er­wei­te­rung um neue Fre­quen­zen. Mit 5G sol­len Car­ri­er in der La­ge sein, in ih­ren Net­zen je Zel­le deut­lich mehr End­ge­rä­te zu un­ter­stüt­zen, und dies mit ga­ran­tier­ter Di­enst­gü­te und ei­ner La­ten­cy bis zu ei­ner Mil­li­se­kun­de. Es ga­ran­tiert da­mit neue un­ter­neh­mens­kri­ti­sche Di­ens­te mit hoch­zu­ver­läs­si­gen und -ver­füg­ba­ren Ver­bin­dun­gen mit nied­ri­ger La­tenz­zeit wie et­wa die Fern­steue­rung von kri­ti­schen In­fra­struk­tu­ren, Fahr­zeu­gen und me­di­zi­ni­schen Ver­fah­ren. 5G wird aber auch neue Maß­stä­be in Be­zug auf Kos­ten und Ener­gie­ef­fi­zi­enz set­zen. Gleich­zei­tig wer­den sehr viel hö­he­re Da­ten­ra­ten als bis­her er­reicht, näm­lich zu­nächst 1 Gbit/s und spä­ter so­gar 10 Gbit/s je Zel­le (Sha­red Me­di­um).

Wer pro­fi­tiert von 5G?

Da 5G we­sent­lich mehr Teil­neh­mer und Ge­rä­te pro Zel­le un­ter­stützt, wer­den End­an­wen­der zu­nächst in ers­ter Li­nie von des­sen Ei­gen­schaft als Ka­pa­zi­täts-Boos­ter für die be­ste­hen­den LTE-Net­ze pro­fi­tie­ren. Auf län­ge­re Sicht wird 5G aber ein brei­tes Spek­trum von Bran­chen mit ver­netz­ten Di­enst­leis­tun­gen neu de­fi­nie­ren, vom Ein­zel­han­del über Bil­dung und Trans­port bis hin zur Un­ter­hal­tung. Im All­ge­mei­nen las­sen sich 5G-An­wen­dungs­fäl­le grob in drei Haupt­ty­pen von „Con­nec­ted Ser­vices“un­ter­tei­len:

Er­wei­ter­tes mo­bi­les Breit­band: 5G wird nicht nur un­se­re Smart­pho­nes op­ti­mie­ren, son­dern auch neue, im­mer­si­ve Er­leb­nis­se wie VR und AR mit schnel­le­ren, ein­heit­li­chen Da­ten­ra­ten, ge­rin­ge­rer La­tenz­zeit und Cost-per-Bit er­mög­li­chen. Mis­si­on-cri­ti­cal Kom­mu­ni­ka­ti­on: 5G wird neue Di­ens­te er­mög­li­chen, die die In­dus­trie mit hoch­zu­ver­läs­si­gen und -ver­füg­ba­ren Ver­bin­dun­gen mit nied­ri­ger La­tenz­zeit ver­sor­gen kön­nen – et­wa für die Steue­rung kri­ti­scher In­fra­struk­tu­ren, Fahr­zeu­ge und me­di­zi­ni­scher Ver­fah­ren. Mas­si­ve In­ter­net of Things: 5G wird ei­ne gro­ße Zahl von ein­ge­bet­te­ten Sen­so­ren naht­los ver­bin­den kön­nen. Durch ver­bes­ser­te Da­ten­ra­ten, Leis­tung und Mo­bi­li­tät las­sen sich schlan­ke und kos­ten­güns­ti­ge Lö­sun­gen an­bie­ten.

Wann kommt 5G?

In Deutsch­land sol­len ers­te 5G-Fre­quen­zen im Früh­jahr 2019 ver­stei­gert wer­den. Die Dy­na­mik des an­schlie­ßen­den Roll­outs hängt stark da­von ab, wel­che Lö­cher die Auk­ti­on in die Geld­bör­sen der Car­ri­er reißt und wie sie auf die Auf­la­gen im Zu­ge der Li­zenz­ver­ga­be re­agie­ren. All­ge­mein wird hier­zu­lan­de nicht vor 2020 mit ei­nem kom­mer­zi­el­len Launch ge­rech­net, mit ei­ner brei­te­ren Ver­füg­bar­keit dann frü­hes­tens ab 2021.

In den USA brach­te Ve­ri­zon be­reits im Ok­to­ber 2018 in ein­zel­nen Städ­ten die ers­ten kom­mer­zi­el­len 5G-Net­ze an den Start. Streng ge­nom­men han­delt es sich bei den „5G Ho­me“ge­nann­ten Ser­vices aber we­ni­ger um ei­ne mo­bi­le Lö­sung. Ve­ri­zon nutzt die Tech­nik viel­mehr als Glas­fa­ser­al­ter­na­ti­ve, um Haus­hal­te über ein 28-Gi­ga­hertz-Band draht­los (Fi­xed Wi­re­less Ac­cess – FWA) auf der letz­ten Mei­le mit breit­ban­di­gem In­ter­net mit bis zu 1 Gbit/s Band­brei­te zu ver­sor­gen. Au­ßer­dem ba­siert das welt­weit ers­te 5G-Netz auf der pro­prie­tä­ren 5G-TF-Spe­zi­fi­ka­ti­on von Ve­ri­zon, erst 2019 will der Car­ri­er auf das von 3GPP stan­dar­di­sier­te 5G NR (New Ra­dio) wech­seln. Am 28. No­vem­ber be­gann die Fe­deral Com­mu­ni­ca­ti­ons Com­mis­si­on (FCC) al­ler­dings mit der Ver­stei­ge­rung von ge­eig­ne­te­ren Fre­quen­zen für 5G, näm­lich in den Be­rei­chen 2,8, 2,4 und 1,55 Gi­ga­hertz.

All­ge­mein wer­den sich die ers­ten 5G-NR-Be­reit­stel­lun­gen auf An­wen­dungs­fäl­le für ver­bes­ser­tes mo­bi­les Breit­band (en­han­ced Mo­bi­le Broad­band – eMBB) kon­zen­trie­ren, um die Ka­pa­zi­tät zu er­hö­hen und ein bes­se­res mo­bi­les Breit­ban­d­er­leb­nis zu er­mög­li­chen (schnel­le­re Ge­schwin­dig­kei­ten, nied­ri­ge­re La­ten­zen etc.). Wie bei den vor­he­ri­gen Mo­bil­funk­netz-Ge­ne­ra­tio­nen wird es ei­ni­ge Zeit dau­ern, das neue 5GNetz aus­zu­bau­en. 4G LTE wird wei­ter wach­sen und als An­ker der 5G Mo­bi­le Ex­pe­ri­ence (via Mul­ti-Kon­nek­ti­vi­tät) für vie­le Jah­re die­nen, in­dem Gi­ga­bit-Da­ten­ra­ten au­ßer­halb der 5GAb­de­ckungs­ge­bie­te be­reit­ge­stellt wer­den.

Wann wer­den wir die ers­ten Smart­pho­nes und Ta­blets mit 5G se­hen?

In der Schweiz hat Qual­comm An­fang No­vem­ber be­reits ei­nen ei­ni­ger­ma­ßen hand­li­chen Smart­pho­ne-Pro­to­ty­pen prä­sen­tiert, der ei­ne Ver­bin­dung in ein 5G-Live-Netz in ei­nem 3,5-Gi­ga­hertz-Spek­trum auf­bau­en kann. Das Ge­rät war mit ei­nem in­te­grier­ten 5G-Mo­bil­funk­mo­dem von Qual­comm aus­ge­stat­tet. Mit im Han­del ver­füg­ba­ren 5G-Ge­rä­ten rech­nen Ex­per­ten ab der ers­ten Jah­res­hälf­te 2019.

Wel­che Fre­quen­zen ver­wen­det 5G?

5G un­ter­stützt ei­ne brei­te Pa­let­te an Fre­quenz­be­rei­chen – von nied­ri­gen Bän­dern un­ter 1 Gi­ga­hertz über mitt­le­re Bän­der von 1 Gi­ga­hertz bis 6 Gi­ga­hertz bis zu ho­hen Bän­dern, die als Mil­li­me­ter­wel­len be­kannt sind. Bän­der im nied­ri­gen Fre­quenz­be­reich er­mög­li­chen da­bei ei­ne ho­he Ab­de­ckung je Zel­le, bie­ten je­doch nur ei­ne nied­ri­ge Über­tra­gungs­ra­te. Im Ge­gen­satz da­zu er­lau­ben hö­he­re Fre­quen­zen, et­wa die im Früh­jahr 2019 zur Ver­stei­ge­rung kom­men­den Funk­be­rei­che von 3,4 bis 3,7 Gi­ga­hertz, deut­lich mehr Da­ten­durch­satz je Band, die Reich­wei­te fällt je­doch deut­lich ge­rin­ger aus.

Wird 5G die Breit­band­ver­sor­gung in länd­li­chen Ge­bie­ten ver­bes­sern?

Wie be­reits aus­ge­führt, bie­ten die 2019 zur Ver­stei­ge­rung kom­men­den 5G-Fre­quen­zen or­dent­lich Da­ten­durch­satz, sind je­doch we­gen ih­rer ge­rin­gen Reich­wei­te nur be­dingt für den Breit­band­aus­bau in der Flä­che, son­dern mehr für da­ten­in­ten­si­ve­re und klein­zel­li­ge­re An­wen­dun­gen, zum Bei­spiel in städ­ti­schen Re­gio­nen, ge­eig­net. So nutzt die Deut­sche Te­le­kom et­wa in ih­rem 5G-Test­netz in Ber­lin den Fre­quenz­be­reich um 3,7 Gi­ga­hertz und er­reicht dort Ge­schwin­dig­kei­ten um 2 Gbit/s, die Reich­wei­te be­trägt aber nur rund 400 Me­ter. Die von der Bun­des­netz­agen­tur für die Ge­win­ner der Auk­ti­on vor­ge­schrie­be­ne Er­rich­tung von 1000 neu­en 5G-Ba­sis­sta­tio­nen ist da­mit nur ein

Trop­fen auf den hei­ßen St­ein. Ei­nen grö­ße­ren Ef­fekt ha­ben ver­mut­lich die 500 neu­en Funk­mas­ten, die Car­ri­er in nicht ver­sorg­ten Re­gio­nen auf­stel­len müs­sen – hier muss nicht ex­pli­zit 5G zum Ein­satz kom­men.

In­ter­es­san­ter für ei­ne groß­flä­chi­ge Ver­sor­gung, bei der ho­he Band­brei­ten ei­ne un­ter­ge­ord­ne­te Rol­le spie­len, sind (theo­re­tisch) die den Car­ri­ern be­reits zu­ge­teil­ten Fre­quenz­be­rei­che im 700-Me­ga­hertz-Band, ur­sprüng­lich für den ter­res­tri­schen Rund­funk DVB-T ver­wen­det, die ab 2020 be­reit­ste­hen (Di­gi­ta­le Di­vi­den­de II). Al­ler­dings ver­fügt hier je­der Netz­be­trei­ber nur über ein Spek­trum von 2 mal 10 Me­ga­hertz – ei­ne Grund­la­ge für die mit 5G er­reich­ba­ren ho­hen Band­brei­ten ist aber, dass hier Ka­nal­band­brei­ten von bis zu 400 Me­ga­hertz ge­nutzt wer­den kön­nen. Die­se müs­sen je­doch an ei­nem Stück zur Ver­fü­gung ste­hen.

Au­ßer­dem sol­len für re­gio­na­le und lo­ka­le Zu­tei­lun­gen im Be­reich von 3,7 bis 3,8 Gi­ga­hertz Fre­quen­zen, ins­be­son­de­re für 5G-An­wen­dun­gen, be­reit­ge­stellt wer­den. Für den Fre­quenz­be­reich bei 26 Gi­ga­hertz wird eben­falls ein An­trags­ver­fah­ren er­ar­bei­tet. Die Bun­des­netz­agen­tur will da­mit er­mög­li­chen, dass auch re­gio­na­le Netz­be­trei­ber, klei­ne und mitt­le­re Un­ter­neh­men oder Star­tups mit ei­nem erst künf­tig auf­tre­ten­den Fre­quenz­be­darf so­wie Ge­mein­den und Ver­tre­ter der Land- und Forst­wirt­schaft 5G für An­wen­dun­gen in der Wirt­schaft und In­dus­trie nut­zen, um bei­spiels­wei­se die Mo­bil­funk­ver­sor­gung im länd­li­chen Raum ver­bes­sern zu kön­nen. Be­rich­ten zu­fol­ge ha­ben be­reits nam­haf­te Fir­men wie ABB, Sie­mens, BASF, Senn­hei­ser, Bosch, Daim­ler und VW In­ter­es­se be­kun­det, ei­ge­ne lo­ka­le oder re­gio­na­le 5G-Net­ze auf­zu­bau­en.

Was hat es mit Re­gio­nal be­zie­hungs­wei­se Na­tio­nal Roa­ming auf sich?

Der Be­griff Re­gio­nal Roa­ming wur­de bei den Dis­kus­sio­nen um die Kri­te­ri­en der 5GF­re­quenz­auk­ti­on in Deutsch­land ins Spiel ge­bracht. Bei der Va­ri­an­te des Na­tio­nal Roa­ming geht es dar­um, dass Kun­den ei­nes An­bie­ters in Re­gio­nen, wo die­ser kei­ne Funk­ab­de­ckung bie­tet, das Netz ei­nes an­de­ren Car­ri­ers nut­zen dür­fen. Da­mit sol­len ins­ge­samt Fun­k­lö­cher ver­mie­den wer­den, die Sa­che ist aber nicht un­pro­ble­ma­tisch, weil die Fun­k­lö­cher ja nicht oh­ne Grund exis­tie­ren und klei­ne be­zie­hungs­wei­se neue Mo­bil­funk­be­trei­ber sich um In­ves­ti­tio­nen drü­cken könn­ten.

Trotz­dem be­grüßt es die Bun­des­netz­agen­tur, wenn Car­ri­er In­fra­struk­tur-Sharing und Roa­ming als Mög­lich­kei­ten für ei­ne bes­se­re Mo­bil­funk­ver­sor­gung nut­zen – sei es bun­des­weit oder auch nur in länd­li­chen Ge­bie­ten. Netz­be­trei­ber un­ter­lie­gen da­bei so­gar ei­nem Ver­hand­lungs­ge­bot.

Was ist 5G New Ra­dio (NR)?

5G NR ist der glo­ba­le Stan­dard für ei­ne ein­heit­li­che, leis­tungs­fä­hi­ge­re 5G-Wi­re­lessAir-Schnitt­stel­le. Er wird deut­lich schnel­le­re mo­bi­le Breit­ban­d­er­leb­nis­se er­mög­li­chen und die mo­bi­le Tech­no­lo­gie er­wei­tern, um ei­ne Viel­zahl neu­er Bran­chen zu ver­bin­den und neu zu de­fi­nie­ren.

Was ist Net­work Sli­cing?

Net­work Sli­cing er­mög­licht die Er­stel­lung meh­re­rer vir­tu­el­ler Net­ze auf ei­ner ge­mein­sa­men phy­si­schen In­fra­struk­tur und ist eng mit den Vir­tua­li­sie­rungs­tech­ni­ken Soft­ware-de­fi­ned Net­wor­king (SDN) und Net­work Func­tions Vir­tua­liza­t­i­on (NFV) ver­wandt. Mit Hil­fe von Net­work Sli­cing kön­nen ver­schie­de­ne, sich teil­wei­se wi­der­spre­chen­de Ei­gen­schaf­ten ein­zel­ner Fre­quenz­be­rei­che hin­sicht­lich Da­ten­ra­te, Ge­schwin­dig­keit und Ka­pa­zi­tät kom­bi­niert und je nach An­wen­dungs­fall oder Kun­de be­reit­ge­stellt wer­den. Au­ßer­dem lässt sich so ei­ne be­stimm­te Di­enst­gü­te (Qua­li­ty of Ser­vice – QoS) si­cher­stel­len, in­dem ein spe­zi­el­ler Be­reich da­für re­ser­viert wird.

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