5G Mobilfunktechnik – Fifth Generation

5G

5G ist der Name für den neuen Standard für Mobiltelefonie, der Mobilfunknetze und mobiles Internet. Die fünfte Generation (Fifth Generation) baut auf dem bestehenden 4G-Netz Long Term Evolution (LTE) auf und bietet ein leistungsstarkes Funknetz, das eine schnelle Übertragung von großen Datenmengen ermöglicht.

5G in Deutschland

Für die Vergabe der 5G-Mobilfunkfrequenzen war in Deutschland die Bundesnetzagentur verantwortlich. Am 19. März 2019 begann die Versteigerung der Frequenzen in den Bereichen 2GHz und 3,4 bis 3,7GHz. An der Auktion nahmen die Unternehmen Vodafone GmbH, Telekom Deutschland GmbH, Drillisch Netz AG und Telefónica Germany GmbH & co. OHG teil. 100 MHz im Frequenzbereich von 3,7 bis 3,8 GHz wurden von der Bundesnetzagentur für lokale Anwendungen reserviert. Die lokalen Anwendungen betreffen insbesondere den Bereich Industrie 4.0.

Die ersteigerten Frequenzen im Überblick

3,6 GHz-Band:

  • Deutsche Telekom: 90 MHz
  • Vodafone: 90 MHz
  • Telefónica Deutschland: 70 MHz
  • Drillisch: 50 MHz

2 GHz-Band:

  • Deutsche Telekom: 2 x 20 MHz
  • Vodafone: 2 x 20 MHz
  • Telefónica Deutschland: 2 x 10 MHz
  • Drillisch: 2 x 10 MHz

Neue Entwicklungsstufe im Mobilfunk

Der Datenverkehr auf der gesamten Welt wächst immer weiter, weshalb der Bedarf an schnellen Datenverbindungen flächendeckend sein muss. Das 5G-Netz ist die Weiterentwicklung des LTE-Netzes und ermöglicht noch größere Kapazität bei der mobilen Datenübertragung innerhalb einer Mobilfunkzelle. Im Gegensatz zu dem Vorgänger 4G nutzt 5G mehr und breitere Frequenzspektren. Die Sendemasten für die fünfte Generation der Mobilfunktechnik sind im Vergleich zu einem herkömmlichen Mobilfunk-Zellenturm wesentlich kleiner. Aus diesem Grund müssen die Sendemasten viel enger aneinandergereiht werden. Durch 5G steigt die Zahl der vernetzten Geräte deutlich an und ermöglicht somit durch autonome Autos, intelligent vernetzte Haushalte (SmartHome), smarte Städte und Maschinen im Internet der Dinge, das allgemeine Wohlbefinden zu steigern und sicherer zu leben.

Der Hauptunterschied zu LTE (4G) und UMTS (3G)

Bei den 5G-Netzen ist die Zahl, der in einem Gebiet sendenden Mobilfunkstationen, nicht mehr so sehr von der Besiedlungsdichte abhängig wie bei 4G und 3G. Das bedeutet, dass eine extrem hohe Anzahl von Personen und Geräten gleichzeitig miteinander arbeiten können. 5G setzt zudem neue Maßstäbe in Bezug auf Energieeffizienz und Kosten.

Schnelles mobiles Breitband

4G ermöglicht eine maximale Netzgeschwindigkeit von 300 Megabit pro Sekunde. Unter Idealbedingungen kann 5G eine Geschwindigkeit von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde erreichen. Durch die Datenrate im Bereich von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde, ermöglicht 5G die Übertragung von riesigen Datenmengen und das Anzeigen von Videos in Hochauflösung. Als Breitband wird die Menge an digitalen Daten bezeichnet, die innerhalb eines Zeitraums über einen Kanal zwischen zwei Endgeräten ausgetauscht wird.

Geringe Latenzzeit

Als Latenz wird die Verzögerung zwischen einer individuellen Nutzeraktivität und der darauffolgenden Reaktion auf einem anderen Gerät bezeichnet. In der fünften Generation ist diese erheblich geringer als bei 4G. Es besteht lediglich eine minimale Verzögerung, so dass beinahe eine Datenübertragung in Echtzeitanwendung möglich ist. Im 5G Netz kann eine Latenzzeit von einer Millisekunde erreicht werden. Bei LTE liegt die Latenz bei mehr als 10 Millisekunden. Durch die geringe Latenz ermöglicht 5G ein Echtzeit-Internet, das insbesondere bei Sensoren und Assistenzsystemen in selbstfahrenden Autos sehr wichtig ist. Hier sollte die Latenz gegen Null tendieren.

Das Hoch-Zuverlässigkeitsnetz

Auch in puncto Zuverlässigkeit ist 5G LTE weit überlegen. Bis zu 1 Millionen Geräte können sich pro Quadratkilometer gleichzeitig in das 5G-Netz einloggen – 100-mal mehr als bei 4G. Insbesondere an Standorten, an denen sehr viele Personen gleichzeitig online sein wollen wie zum Beispiel an Flughäfen oder Bahnhöfen, bringt die fünfte Generation der Mobilfunktechnik durch ein zuverlässiges Netz viele Vorteile.

Die Industrie profitiert von 5G

5G ermöglicht die Umsetzung von vielen Zukunftstechnologien wie zum Beispiel dem Internet der Dinge (IoT). Das zuverlässige Netz und das schnelle Breitband ermöglichen, dass viele Maschinen und Geräte gleichzeitig verbunden werden können. In der Industrie 4.0 spielen die hohen Verbindungsgeschwindigkeiten sowie die geringe Latenzzeit von 5G eine entscheidende Rolle. Für medizinische Anwendungen (eHealth), das autonome Fahren oder mobile Roboter ist die Datenkommunikation in Echtzeit unerlässlich.

Die Eigenschaften von 5G auf einen Blick:

  • Sehr schnelle Datenübertragung: Datenrate bis zu 10 Gigabit pro Sekunde möglich
  • Nutzung höherer Frequenzbereiche
  • Zuverlässiges Netz: weltweit 100 Milliarden Mobilfunkgeräte gleichzeitig ansprechbar
  • Geringe Latenzzeit von einer Millisekunde
  • Kompatibilität von Maschinen und Geräten
  • Erheblich geringerer Energieverbrauch bei langen Akkulaufzeiten