Netzwerktechnologie

Warten auf 5G: Was bestehende Netze jetzt leisten müssen

| Autor / Redakteur: Dr. Martin Klapdor / Redaktion IoT

Das Warten auf 5G dauert an.
Das Warten auf 5G dauert an. (rawpixel.com / Unsplash)

Die heute erreichten Latenzzeiten in bestehenden Netzen sind noch viel zu lang, um IoT-Anwendungen wie etwa Connected Cars oder Prozesse in der Smart Factory zu unterstützen. Ein flächendeckendes 5G-Netz soll dies in Zukunft ändern.

Bis 2020 sollen unendlich viele IoT-Geräte miteinander vernetzt sein. Prognosen reichen von 20 bis 40 Milliarden verbundenen Devices. Damit kommen physikalische (Telekommunikations-) Netze, die heute in Betrieb sind, an ihre Grenzen. Sie sind durch die drastisch zunehmende Anzahl smarter Geräte – künftig muss jede Funkzelle 50.000 Endgeräte versorgen – überfordert.

IoT Dienste erfordern Reaktion in Echtzeit

IoT-basierte Dienste wie autonomes Fahren benötigen eine Echtzeit-Reaktion unter einer Millisekunde. Mit LTE sind jedoch lediglich Verzögerungs-Zeiten im zweistelligen Bereich realisierbar. Wie Telekommunikationsdienstleister und Netzbetreiber ihre bestehenden Netze fit machen können, wird daher auf dem diesjährigen Mobile World Congress in Barcelona erneut heiß diskutiert. Denn die Lösung für dieses Problem, nämlich der LTE-Nachfolger 5G, wird auf dem alljährlichen Branchentreffen der Telko-Industrie auch dieses Mal wieder im Mittelpunkt stehen. Vor allem neue Errungenschaften, Pilotprojekte und 5G-fähige Geräte werden auf dem MWC vorgestellt. So prüfen der Bayerische Rundfunk und Telefónica derzeit die TV-Übertragung über den neuen Netz-Standard. Der Hamburger Hafen erforscht seit 2017 zusammen mit der Telekom und Nokia die Anwendbarkeit von 5G. Außerdem will Telefónica in den kommenden drei Jahren testweise zwei spanische Städte mit 5G-Technologie ausrüsten. Neben der Telko-Branche, ist auch die Automobilindustrie mehr als bestrebt das Netz der fünften Generation voranzutreiben. Unter anderem testen Bosch, Vodafone und Huawei 5G für autonomes Fahren auf einem Teilabschnitt der A9 im Rahmen des Pilotprojekts „Digitales Testfeld Autobahn“.

Hohe Investitionskosten verzögern 5G

Doch trotz vielversprechender Pilotprojekte ist der neue Netz-Standard zumindest in Europa noch nicht in Sicht. Eine Verbreitung wird hierzulande bestenfalls noch bis 2020 auf sich warten lassen. Denn erst jetzt hat die Bundesnetzagentur den Startschuss für die Vergabe der 5G-Frequenzen in Deutschland gegeben. Darüber hinaus erfordert das Netz der fünften Generation nach Schätzungen der Telekom Investitionen von 500 Milliarden Euro in ganz Europa. Weil 5G keine bloße Erweiterung von LTE ist, müssen Antennen erneuert, Glasfasernetze verlegt und erweitert sowie zusätzliche Sendemasten aufgestellt, sprich eine komplett neue Infrastruktur errichtet werden.

LPWA vielversprechende Alternative bis 2025

Bis es soweit ist, bieten Low-Power Wide-Area-Technologien, wie Narrowband-IoT (NB-IoT), Sigfox und LoRA, vielversprechende Alternativen. Vorzüge wie der geringe Stromverbrauch der IoT-Endgeräte, geringe Modulkosten und Wartung, geringe Latenzzeiten, hohe Gebäudedurchdringung sowie die Übertragungsfähigkeit von Datenmengen über größere Distanzen hinweg, zeichnen das Niedrigenergieweitverkehrnetzwerk LPWA aus. Ohne wie im Falle von 5G eine komplett neue Infrastruktur aufbauen zu müssen, kann etwa NB-IoT in bereits bestehenden LTE-Netzen über Software-Upgrades realisiert werden. Über die Skalierfähigkeit von NB-IoT ist es möglich, Millionen von Endgeräten in nur einem Netz zu verbinden. Somit stellt NB-IoT die attraktivste Brückentechnologie bis zum Jahr 2020 dar.

Die Technologie lässt sich vor allem in den Bereichen Smart Cities, Smart Metering, Landwirtschaft und Logistik sinnvoll einsetzen. In fünf Jahren sollen bereits weltweit fünf Milliarden LPWA-Verbindungen bestehen, so die Marktforscher von Strategy Analytics. NB-IoT-Projekte gibt es vor allem im B2B-Bereich, etwa im Schienennetz, bei Smart Metering oder Smart Cities mit Pilotprojekten bei Parkleitsystemen.

NB-IoT ermöglicht neue Vergütungs- und Zahlungssysteme für Carrier

Über NB-IoT können Telekommunikationsprovider auch jetzt schon IoT-Transaktionen monetarisieren. Etwa indem sie Smart-City-Betreibern Informationen für Sicherheit, Beleuchtung und Parken zur Verfügung stellen. Auch über Service Level Agreements für kritische IoT-Geräte- und Services können Telkos neue Einnahmequellen erschließen. Doch gerade im B2B-Bereich sind SLAs entsprechend streng und die Anforderungen an die Service-Qualität hoch. Und wie bei nahezu allen Netztechnologien können auch bei NB-IoT Übertragungsfehler und Paketverluste auftreten. Eine Überwachung des Netzwerkes ist daher ratsam. Auch um eventuellen SLA-Vertragsstrafen zu entgehen, kann die genaue Überwachung des Netzwerks helfen und sichergestellt werden, dass alle Prozesse optimal laufen.

Qualität des LPWA-Netzes muss sichergestellt werden

Eine geeignete Monitoring-Software für das Netz zeigt, welche Komponenten miteinander kommunizieren und macht somit Abhängigkeiten transparent. Auch plötzliche Veränderungen können detektiert werden – sei es, dass sich das Antwortzeitverhalten eines Systems ändert, das Datenvolumen unerwartet steigt oder fällt oder Server nicht mehr innerhalb des Quality-of-Service-Levels antworten. Damit NB-IoT als Brückentechnologie auf dem Weg zu 5G funktioniert, müssen Telkos und Unternehmen wissen, wie sie die Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Reaktionsfähigkeit und Sicherheit der Bereitstellung von IoT-Diensten in ihren Netzwerken gewährleisten können.

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