Wahrheit und Mythos der neuen Supertechnologie 5G

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Ab 2020 soll 5G neue Höchstgeschwindigkeiten liefern, heterogene Netze integrieren, Milliarden von Geräten und Sensoren miteinander verbinden sowie auf verschiedene Anforderungen mobil und agil reagieren.

Aber was kann 5G wirklich? Zeit für eine Bestandsaufnahme.

»5G bedeutet vor allem mehr Netzintelligenz, d.h. ein dynamisches Netzmanagement, um neue Netzfunktionen bedarfsgerecht im Netz platzieren und installieren zu können«, sagt Prof. Dr. Thomas Magedanz, Leiter des Geschäftsbereichs »Software-based Networks« von Fraunhofer FOKUS.

5G vereint neben neuesten Mobilfunktechnologien auch feste Zugangsnetze in einer virtualisierten, d. h. softwarebasierten Netzwelt. Dabei sorgt die Virtualisierung für mehr Intelligenz im Netz: Das Netz passt sich dynamisch und differenziert an die Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen wie zum Beispiel Internet of Things (IoT), Massive Multimedia oder kritische Infrastrukturen (Strom, Wasser, etc.) an. Um Kunden bereits jetzt bei der Entwicklung von 5G-Produkten zu unterstützen, bietet Fraunhofer FOKUS mit dem »5G-Playground« eine Testumgebung an, in der Netzbetreiber, Hersteller und IT-Unternehmen neue konvergente 5G-Netzarchitekturen und 5G-Dienste schon heute erproben können. »Das geht, weil man wesentliche Eigenschaften des künftigen Netzes in Software prototypisch und realitätsnah umsetzen kann, lange bevor 5G komplett durchstandardisiert ist. Die Standards werden auf der Basis praktischer Erfahrungen schrittweise entstehen«, so Thomas Magedanz.

Der 5G-Playground ist Teil des Berliner »5G-Testfelds«, einer Initiative des Berliner Senats für Wirtschaft, Technologie und Forschung. Wirtschaftssenatorin Cornelia Yzer: »Mit der 5G-Testfeld Berlin-Initiative wollen wir Berlin im Wettkampf mit den USA und Asien um die 5G-Hauptstädte führend positionieren und das erste Testfeld im öffentlichen Raum für den neuen Standard bieten. Wichtig ist es uns, mit den Fraunhofer-Instituten und den Kooperationspartnern Deutsche Telekom und Nokia 5G aus dem Labor zu holen und in einer realen Umgebung wie dem Ernst-Reuter-Platz zu testen. Auch Unternehmen können dann die Machbarkeit ihrer innovativen Lösungen bereits in der Praxis unter Beweis stellen.«

Laut 5G-Action Plan der EU soll es 2017 erste Vorversuche hinsichtlich der Einführung von 5G geben. Die Einführung erster 5G-Pilot-Netze ist für Ende 2018 geplant. Kommerzielle 5G-Dienste sollen Ende 2020 verfügbar sein. Alle größeren städtischen Umgebungen und alle maßgeblichen Transportwege sollen bis 2025 eine ununterbrochene 5G-Abdeckung haben.

Mit dem operativen Betrieb ab 2020 soll 5G folgende Möglichkeiten bieten:

  • 100-mal höhere Datenrate als heutige LTE-Netze (also bis zu 10.000 MBit/s),
  • rund 1.000-fach höhere Kapazität bzgl. Teilnehmern und Geräten,
  • weltweit 100 Mrd. mobilfunkfähige Geräte gleichzeitig ansprechbar,
  • anwendungsspezifisch extrem niedrige Latenzzeiten von unter 1 Millisekunde,
  • höhere Verfügbarkeit in Form von Abdeckung und Zuverlässigkeit.

 

Private Nutzung

Für den Privatnutzer bedeutet das z. B. Verbesserungen beim Video- und Musikstreaming: Dies ist bisher nur bei niedrigen Geschwindigkeiten möglich. Schon in einem normalen ICE fällt die Verbindung häufig aus. 5G soll künftig auch die Übertragung in Hochgeschwindigkeitszüge (bis 500 km/ h) und Flugzeuge (bis 1000 km/ h) ermöglichen. Weitere wichtige Anwendungen könnten mobiles Video in autonom fahrenden Autos oder Augmented Reality sein. Der Hype um »Pokemon go« hat gezeigt, dass es hier ein hohes Potenzial gibt. Augmented Reality könnte eine der Killerapplikationen für 5G sein.

Kommerzielle Nutzung

Dadurch, dass 5G jedoch weit über den Mobilfunk hinaus auch bestehende Netze zu einem hochdynamischen Netz der Netze integriert, liegen die Hauptanwendungen nicht allein im privaten, sondern überwiegend im kommerziellen Bereich. Hier zeichnen sich deutlich drei Anwendungscluster ab, die jeweils zu unterschiedlichen Netzausprägungen führen:

  • Ein Bereich ist das Internet of Things (IoT). Hier müssen sehr viele Endgeräte (Sensoren, Sensorcluster) gleichzeitig Zugang zum Netz bekommen.
  • Mission Critical beziehungsweise Ultra Reliable Networks sind ein weiterer Bereich. Sie kommen z. B. im Katastrophenschutz oder bei der Steuerung kritischer Infrastrukturen wie der Stromversorgung zum Einsatz. Derartige Netze brauchen hohe Sicherheitsstandards, eine hohe Servicequalität (QoS) sowie geringe Latenzzeiten.
  • Wieder andere Anforderungen werden beim Massiv Multimedia (Videostreaming, Virtual und Augmented Reality) benötigt. Hier sind vor allem hohe Bandbreiten gefragt. Durch Netzintelligenz und Virtualisierung der Netze kann 5G für jede Anwendung die entsprechenden Anforderungen erfüllen.

 

Vom 31. Oktober bis zum 4. November 2016 findet im Fraunhofer-Forum die #Berlin5GWeek statt. Anlässlich der internationalen Tagung diskutieren Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik technologische Grundvoraussetzungen und mögliche Anwendungsszenarien des neuen Superstandards.

Weitere Informationen zur 5G-Week unter: http://www.berlin5gweek.org/

Weitere Informationen zum Geschäftsbereich »Software-based Networks«: https://www.fokus.fraunhofer.de/go/ngni


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