Alles über den LTE-Nachfolger 5G

Spätestens seit der langwierigen Versteigerung von Mobilfunkfrequenzen für 5G in Deutschland 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 wird das Mobilfunknetz der 5. Generation viel mehr sein als nur 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 hin zu einer Millisekunde.

Es garantiert damit neue unternehmenskritische Dienste mit hochzuverlässigen/verfügbaren Verbindungen mit niedriger Latenzzeit, wie beispielsweise die Fernsteuerung kritischer Infrastrukturen, Fahrzeuge und medizinischer Verfahren. 5G soll aber auch neue Maßstäbe in Bezug auf Kosten und Energieeffizienz setzen. Gleichzeitig werden sehr viel höhere Datenraten als bisher erreicht, nämlich zunächst 1Gbit/s und später sogar 10Gbit/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.

- Missionskritische Kommunikation: 5G wird neue Dienste ermöglichen, die die Industrie mit hochzuverlässigen/verfügbaren Verbindungen mit niedriger Latenzzeit verwandeln können - wie z. B. die Fernsteuerung kritischer Infrastrukturen, Fahrzeuge und medizinischer Verfahren.

- Massive Internet of Things: 5G wird eine große Anzahl von eingebetteten Sensoren nahtlos verbinden, durch die Fähigkeit, Datenraten, Leistung und Mobilität zu reduzieren und extrem schlanke und kostengünstige Lösungen anbieten.

Wann kommt 5G?

Nachdem die ersten 5G-Frequenzen in Deutschland in einer zwölfwöchigen Auktion versteigert wurden, hängt die Dynamik des nun folgenden Rollouts hängt stark davon ab, wieviel Elan die Carrier jetzt in den Ausbau stecken und wie sie auf die Auflagen im Zuge der Lizenz-Vergabe (PDF) reagieren. Allgemein wird hierzulande nicht vor Mitte 2020 mit einer breiten Verfügbarkeit gerechnet, zuerst wird die Mobilfunktechnik hauptsächlich in Großstädten nutzbar sein.

In den USA brachte Verizon bereits im Oktober 2018 in einzelnen Städten die ersten kommerziellen "5G"-Netzwerke an den Start. Streng genommen handelt es sich bei den "5G Home" genannten Service aber weniger um eine mobile Lösung. Verizon nutzt die Technik vielmehr als Glasfaser-Alternative, um Haushalte über ein 28-Ghz-Band drahtlos (Fixed Wireless Access - FWA) auf der letzten Meile mit breitbandigem Internet mit bis zu 1 Gbit/s Bandbreite zu versorgen.

In der Schweiz wiederum betreiben die Mobilfunkanbieter Swisscom und Sunrise seit Mai ein 5G-Netz und treiben den Ausbau stark voran. So will etwa Swisscom bereits bis Ende 2019 90 Prozent der Bevölkerung mit 5G versorgen. Wie seine Wettbewerber hat aber auch der Marktführer wegen des Widerstands in Teilen der Bevölkerung Schwierigkeiten, neue Standorte für 5G-Sendemasten zu erschließen.

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

Mittlerweile bieten eine Reihe von Herstellern 5G-Smartphones an, etwa Huawei (Mate 20 X 5G), LG (V50 ThinQ 5G), Oppo (Reno 5G), Samsung (Galaxy S10 5G ) und Xiaomi (Mi Mix 3 5G). Tablets mit 5G-Unterstützung wurden noch nicht vorgestellt.

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 bieten höhere Frequenzen, etwa die im Frühjahr 2019 zur Versteigerung kommenden Funkbereiche in den Bereichen 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 im Mai versteigerten 5G-Frequenzen ordentlich Datendurchsatz, sind jedoch wegen ihrer geringen Reichweite nur bedingt für den Breitbandausbau in der Fläche, sondern für datenintensivere und kleinzelligere Anwendungen, z.B. in städtischen Regionen, geeignet. So nutzt die Deutsche Telekom etwa in ihrem 5G-Testnetz in Berlin den Frequenzbereich um 3,7 GHz 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 x 10 Megahertz - eine Grundlage für die mit 5G erreichbaren hohen Bandbreiten ist jedoch, 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 GHz wird ebenfalls ein Antragsverfahren erarbeitet. Die Bundesnetzagentur will damit ermöglichen, dass auch regionale Netzbetreiber, kleine und mittlere Unternehmen oder Start-Ups, mit einem erst künftig auftretenden Frequenzbedarf, sowie Gemeinden und Vertreter der Land- und Forstwirtschaft 5G für Anwendungen in der Wirtschaft und Industrie nutzen bzw. die Mobilfunkversorgung im ländlichen Raum verbessern können. Berichten zufolge haben bereits namhafte Firmen wie ABB, Siemens, BASF, Sennheiser, Bosch, Daimler und VW, Interesse bekundet, eigene lokale oder regionale 5G-Netze bauen zu wollen.

Was hat es mit Regional bzw. National Roaming auf sich?

Der Begriff Regional Roaming wurde bei den Diskussionen um die Kriterien der 5G-Frequenzauktion 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 darf. Damit sollen insgesamt Funklöcher vermieden werden, die Sache ist aber nicht unproblematisch, weil die Funklöcher ja nicht ohne Grund existieren und kleine bzw. neue Mobilfunkbetreiber sich um Investitionen drücken könnten.

Nichts destotrotz: Die Bundesnetzagentur begrüßt es nicht nur, 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-Wireless-Air-Schnittstelle. Es 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 als ermöglicht die Erstellung mehrerer virtuellerNetzwerke 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 werden und je nach Anwendungsfall oder Kunden bereitgestellt werden. Außerdem lässt sich so eine bestimmte Dienstgüte (Quality of Service - QoS) sicherstellen, indem ein spezieller Bereich reserviert wird.