Basics Was ist 5G? Geschwindigkeiten, Verfügbarkeit und Anwendungen

5G steht als Nachfolger von 4G fest und der Ausbau des Mobilfunkstandards schreitet schnell voran. Was unter 5G zu verstehen ist, welche Anwendungsgebiete es heute schon gibt und welche Vor- und Nachteile der neue Standard mit sich bringt.

Anbieter zum Thema

Telefonica Germany GmbH & Co. OHG

Parasoft® Deutschland GmbH

NetModule AG

Was ist 5G?

5G ist die fünfte Generation des Mobilfunks und damit der direkte Nachfolger von 4G (LTE). Im Gegensatz zu seinen Vorgängern (4G, 3G und 2G) bietet der neue Standard deutlich erhöhte Datenraten, eine geringere Latenz und neue Frequenzbereiche. 5G wird auch als die Grundlage der Digitalisierung bezeichnet, weil damit Datenübertragungen in Echtzeit möglich sind. Dadurch ergeben sich sowohl für Endverbraucher als auch für die Industrie im Rahmen des Internets der Dinge neue Anwendungsgebiete der Digitalisierung. Neben den Vorteilen bringt der Standard auch neue Herausforderungen mit sich: Beispielsweise muss die Zahl der Sendemasten im Vergleich zu 4G zunehmen, um ein flächendeckendes 5G-Netzwerk aufzubauen.

Was bedeutet 5G?

Im Vergleich zu vorherigen Mobilfunkstandards kann 5G an die Anforderungen der Nutzer vor Ort angepasst werden. Während bei 4G noch die Bevölkerungsdichte maßgeblich für die Anzahl der Basisstationen war, rücken bei 5G die Anwendungen in den Mittelpunkt: In einem Industriegebiet mit Smart Factories wird ein breitbandiges Netz benötigt, in dem eine Vielzahl von IoT-Geräten kommunizieren kann. Auf Verkehrswegen brauchen (teil-)autonome Fahrzeuge hingegen extrem kurze Latenzzeiten und absolut zuverlässige Verbindungen. Die Leistungsfähigkeit von Netzwerken wird sich in Zukunft also stark unterscheiden. Zudem werden hochspezialisierte lokale Netzwerke aufgebaut. Schon heute setzen Unternehmen beispielsweise auf sogenannte Campus-Netzwerke, die eine vernetzte Fertigung via 5G ermöglichen, aber nicht mit dem öffentlichen Netz verbunden sind.

Wie schnell ist 5G?

Vor allem Mobilfunkanbieter werben gerne damit, dass 5G bis zu 100 Mal schneller als LTE sein soll. Um das zu überprüfen, lohnt sich ein Blick auf die Latenzseiten und die möglichen Download-Geschwindigkeiten:

Latzenzzeit von 5G:

5G ermöglicht eine Latenz von weniger als 1 ms (4G: 60 bis 98 ms). Die Verbindung zwischen Endgerät und Basisstation (auch Luftschnittstelle genannt) kann unter Idealbedingungen also tatsächlich etwa 100 Mal schneller als bei 4G sein. In der Realität müssen allerdings noch die Latenz zwischen Basisstation und Netz sowie die Latenz der beteiligen Server einbezogen werden. Der US-Anbieter Verzion erzielte im Jahr 2019 beispielsweise ein tatsächliche End-to-End-Latenz von 30 ms.

#experte

5G-Ausbau

Deutschland prescht bei 5G-Netzen für Unternehmen vor

Downloadgeschwindigkeit mit 5G:

Auch beim Download verspricht 5G eine deutliche Verbesserung zu LTE. Während beim 4G-Standard noch Download-Geschwindigkeiten bis zu 1 GBit/s möglich waren, kann 5G im Download bis zu 10 GBit/s erreichen. Aber wie verhält sich das Netzwerk in der Realität? Auf der IFA 2018 setzte die Telekom ein 5G-Netz ein. Bei dieser Großveranstaltung wurde laut Unternehmensangaben eine Downloadgeschwindigkeit von 3 GBit/s erreicht, also immerhin 300 Prozent schneller als 4G jemals sein könnte. Sollten in der Praxis tatsächlich 10 GBit/s erreicht werden, könnten Nutzer mit einem Smartphone beispielsweise den Inhalt einer DVD (4,7 GB) innerhalb von vier Sekunden downloaden.

Wo ist 5G schon verfügbar?

Für den 5G-Ausbau sind in Deutschland vier Unternehmen zuständig, die bei der Lizenzversteigerung 2018 5G-Frequenzen erworben haben. Diese sind: Telekom, Vodafone, 02 Telefonica und Drillisch (1&1). Da die Netzarchitektur des neuen Standards deutlich kleinteiliger ist, werden vor allem Teilverbesserungen im Netz vorgekommen. Deshalb kann die Verfügbarkeit je nach Stadtteil oder sogar Straße unterschiedliche sein. Hier finden Sie eine interaktive Karte des 5G-Ausbaus.

Wann kommt 5G?

Von den vier Unternehmen erreicht die Telekom bislang die höchste Versorgungsdichte. Zum Winter 2021 konnte die Telekom theoretisch 74 Millionen Nutzer und damit etwa 90 Prozent der Bevölkerung mit 5G versorgen. Ab 2023 strebt der Konzern aus Bonn dann eine möglichst flächendeckende Verfügbarkeit an. Vodafon schaffte Anfang 2022 etwa 45 Millionen mit 5G zu erreichen und will sich bis 2023 auf mehr als 60 Millionen steigern. 02 Telefonica sowie 1&1 machen zur Dichte ihres Netzes weniger Angaben. 02 Telefonica ist bislang in etwa 100 Städten aktiv und will bis 2024 knapp 50 Prozent der Bevölkerung erreichen. 1&1 setzte bislang vor allem auf ihren Netzpartner 02 Telefonica und startete erst 2021 mit Aufbau eigener 5G-Netze.

Netzwerk

Was Unternehmen bei der Einführung von 5G beachten sollten

Was bringt 5G? Vor- und Nachteile des neuen Standards

Mit dem 5G-Ausbau werden nicht nur die Downloadgeschwindigkeiten schneller, auch die Netzarchitektur und die Bedeutung mobiler Netzwerke verändert sich. Was 5G bietet und welche Vor- und Nachteile sich daraus ergeben:

Welche Vorteile 5G hat:

• Höhere Übertragungsgeschwindigkeit: bis zu 10 GBit/s sind im Download möglich.

• Geringere Latenzzeiten: zwischen Mobilgerät und Basisstation kann weniger als 1 ms erreicht werden.

• Niedrigerer Energieverbrauch

• Variabler: Profil kann an Anforderungen angepasst werden.

• Viele Geräte: durch die höheren Frequenzbereiche können mehr Geräte verbunden werden.

Welche Nachteile 5G hat:

• Weniger Reichweite: gerade die hohen Frequenzen verlieren an Reichweite.

• Mehr Basisstationen: aufgrund der geringeren Reichweite werden mehr Mobilfunkmasten benötigt.

• Steigende Netzkosten: die Kosten für Netzausbau und Betrieb werden aufgrund der Mastendichte wohl steigen.

• Mehr Schnittstellen: durch 5G werden mehr Geräte mit dem Internet verbunden. Dadurch nehmen auch die theoretischen Einfallstore für Cyberkriminelle zu.

5G bringt also nicht nur Vorteile mit sich. Angesichts der zunehmenden digitalen Transformation und der Bedeutung der Digitalisierung für beinahe alle Branchen geht der 5G-Ausbau jedoch trotzdem schnell voran. Die höheren Datenraten sind für Verbraucher eine angenehme Verbesserung, für Industrie und Wirtschaft ist der 5G-Standard jedoch essenziell. Vernetzte Prozesse, Smart Factories oder Predictive Maintenance prägen den Industriestandort Deutschland schon heute und werden in Zukunft noch wichtiger. Und all diese Anwendungen sind auf schnelle sowie zuverlässige 5G-Verbindungn angewiesen. Auch zukünftige Anwendungen wie das autonome Fahren oder ganze Smart Cities benötigen leistungsfähige 5G-Netze als Grundlage.

Was sind die wichtigsten Anwendungen von 5G?

Da 5G-Netze an die Bedürfnisse der Nutzer ausgerichtet werden können, wird nach drei Hauptanwendungsszenarien unterschieden. Zunächst gibt es Enhanced-Mobile-Broadband (eMBB), welches eine hohe Datenrate für mobile Endgeräte garantieren soll. Für IoT-Anwendungen wird dagegen Massive-Machine-Type-Communication (mMTC) bevorzugt, weil damit viele Geräte verbunden werden können. Und für Anwendungen im Bereich der Automation bietet sich Ultra-Reliable-Low-Latency-Communications (uRLLC) an, da hier stabile Kommunikation mit sehr geringer Latenz möglich ist. So werden die Szenarien in der Praxis genutzt:

• eMBB – Hochgeschwindigkeit überall: Die erweiterte mobile Breitbandverbindung ist vor allem für mobile Endgeräte geeignet. Der klassische Use-Case ist ein Nutzer, der gerade Richtung U-Bahn-Tunnel läuft und auf den letzten Metern noch eine Serienfolge oder eine Playlist downloaden möchte. Da 4K, 6K oder sogar 8K Videos in Zukunft zum Standard werden, wird die maximale Downloadrate von 10 GBit/s bei 5G immer wichtiger. Zudem wird der Erfolg von mobilen Augmented- und Virtual-Reality-Anwendungen maßgeblich vom 5G-Ausbau abhängen.

• mMTC – Industrie vernetzt: Dieses Anwendungsprofil ist bestens für IoT-Anwendungen und Machine-to-Machine-Kommunikation geeignet. Analysten gehen davon aus, dass bis 2025 etwa 75,44 Milliarden IoT-Geräte installiert sind. Dazu zählen sowohl Industriemaschinen als auch Haushaltsgeräte wie Kühlschränke. Dabei fallen insgesamt zwar große Datenmengen an, einzelne Geräte verschicken aber tendenzielle eher kleine Datenpakete. Daher ist mMtC weniger auf hohe Geschwindigkeiten ausgerichtet. Die Stärken dieses 5G-Profils liegen darin, viele Geräte zu integrieren, einen großen Bereich abzudecken und wenig Strom zu verbrauchen. So können beispielsweise in der Landwirtschaft Sensoren zur Überwachung von Feldern ohne ständige Stromversorgung eingesetzt werden.

• uRLLC – zuverlässige Automation: Hier geht es vor allem darum Verbindungen mit möglichst geringer Latenz herzustellen, die gleichzeitig sehr stabil sind. Da die Anwendungen im Bereich der Automation ohne menschliches Zutun auskommen sollen, ist Zuverlässigkeit eine Grundvoraussetzung. Das autonome Fahren in einer Smart City wäre ein denkbares Szenario für diese Profil. In der Praxis wird es aktuell hauptsächlich für automatisierte Prozesse im Rahmen der Industrie 4.0 eingesetzt. In einem 5G-Firmennetzwerk können dann auch minimale Latenzzeiten von einer 1 ms oder sogar weniger erreicht werden.

(ID:47982595)