5G inspiriert die Zukunft: Aufbau einer vollständig vernetzten und intelligenten Welt

Start in die kommerzielle 5G-Ära, mehr als 10.000 5G-Basisstationen werden ausgeliefert.

Illustration: Absmeier, Viscious-Speed

Das 9. Global Mobile Broadband Forum fand Ende November 2018 in London unter dem Motto »5G Inspiring the Future« statt und brachte mehr als 2.200 führende Experten und Analysten von Mobilfunkbetreibern, Branchenvertretern und Normungsorganisationen aus der ganzen Welt zusammen. Auf der Veranstaltung kündigte Huaweis Rotating Chairman, Ken Hu, die Auslieferung der ersten 10.000 5G-Basisstationen von Huawei an und skizzierte die Unternehmensvision für die Zukunft von 5G.

 

Ken Hu beim Mobile Broadband Forum in London zu Huaweis Vision für 5G

 

»5G wird eine technologische Revolution starten. Es wird allen IKT-Technologien neue Kraft verleihen und tiefgreifende Veränderungen in der Wirtschaft auslösen. Es wird neue Möglichkeiten geben, wie wir sie noch nie zuvor gesehen haben«, sagte Ken Hu.

Er ermutigte Industriepartner eine neue Denkweise anzunehmen, wenn sie neue Geräte entwickeln, neue Anwendungen schaffen und neue Erfahrungen in der Anwendung machen. Ken Hu sagte, dass dies der Schlüssel zur Wertmaximierung von 5G sei. Er formulierte fünf grundlegenden Änderungen, die 5G mit sich bringen wird:

 

  1. 5G wird die Vernetzung in eine Plattform verwandeln.
    Mit 5G werden drahtlose Zugangsnetze über das Leitungsnetz hinausgehen und eine nahtlose, allgegenwärtige und grenzenlose Konnektivität für alle Menschen und alle Dinge bieten.

 

  1. Alles wird online gehen.
    Momentan sind die meisten Dinge standardgemäß noch offline und die meisten elektronischen Geräte sind nicht verbunden. Mit 5G wird es zum Standard werden, alles online zu verbinden.

 

  1. Große Teile der Geschäftswelt werden komplett in die Cloud übergehen.
    Die mit 5G ermöglichte Cloud wird eine enorme Rechenleistung mit hohen Übertragungsgeschwindigkeiten und nahezu null Verzögerung bieten. Dadurch wird es möglich sein, Daten auf Abruf für alle und überall verfügbar zu machen. Neue Geschäftsmodelle wie Cloud X – bei denen Geräte durch unerschöpfliche cloudbasierte Ressourcen unterstützt werden – werden entstehen.

 

  1. Geräte werden neu definiert.
    Mit der KI-Unterstützung über Geräte, Netzwerk und Cloud hinweg, werden Geräte von Plug and Play zu Plug and Think übergehen. Sie werden die Benutzer besser verstehen – in der Lage sein, unsere Bedürfnisse aktiv vorherzusagen, nicht nur passiv auf Befehle zu reagieren – und mit uns auf natürlichere Weise zu interagieren.

 

  1. Erfahrungswerte werden nahtlos zusammenfließen.
    Bei bestehenden Netzwerken ist unsere Onlineerfahrung von einem Szenario zum anderen fragmentiert. Wenn alle Dinge online und cloudbasiert sind, fließen Erfahrung und Inhalte nahtlos durch Zeit, Raum und Geräte für ein wirklich ganzheitliches Erlebnis über alle Szenarien hinweg.

 

»Aus allen Perspektiven ist 5G bereit. Es ist sofort einsatzbereit, bezahlbar und vor allem ist die Nachfrage unumstritten hoch. Natürlich gibt es aber auch immer noch einige Hindernisse für den Einsatz von 5G«, sagte Hu.

 

Ken Hu ging auf die Herausforderungen bei der Frequenzzuweisung und der Standortbereitstellung ein. Insbesondere den Mobilfunkbetreibern fehlen die Ressourcen für das Funknetz. Um die Bereitstellung zu beschleunigen, empfahl Hu Regierungen, den Prozess der Harmonisierung und Freigabe kontinuierlicher Frequenzbänder mit großem 5G-Spektrum bei geringeren Gesamtkosten im Vergleich zu 4G. »In der Zwischenzeit«, wies er die Mobilfunkbetreiber im Publikum darauf hin, »können und werden neben dem C-Band auch alle Frequenzen für 5G genutzt werden, einschließlich der Frequenzen 2,3 GHz und 2,6 GHz«.

 

»Was die Standortfrage betrifft, so ist die Bereitstellung von Netzwerken ein teures Geschäft«, fuhr er fort. »Wir ermutigen Regierungen, mehr öffentliche Ressourcen für den Einsatz vor Ort bereitzustellen. Gemeinsame Versorgungsinfrastrukturen wie Dächer und Lichtmasten können den Netzbetreibern helfen, Kosten und Zeit zu sparen und sogar neue Einnahmequellen für Stadtwerke zu erschließen.«

 

Er fasste seine Keynote zusammen, indem er die vier wichtigsten Innovationsziele von Huawei für 5G hervorhob. »Wir glauben, dass 5G einen wichtigen und nachhaltigen Beitrag zur Gesellschaft leisten wird. Bei Huawei arbeiten wir hart daran, 5G-Netze stärker, einfacher, intelligenter und sicherer zu machen.«

 


 

Digitalstandort Deutschland: Flächendeckendes LTE wichtiger als 5G

Frequenzversteigerung an Versorgungszusagen koppeln.

Illustration: Absmeier, Mapswire

Flächendeckendes LTE ist besser als lückenhaftes 5G. Schnelligkeit ist zwar wichtig für Anwendungen im Internet der Dinge (IoT). Zunächst wichtiger für den Erfolg aktueller Investitionen in Digitalinnovationen ist allerdings, dass diese Dienste überall zur Verfügung stehen. Für viele Industrieanwendungen im Internet der Dinge reicht dafür jedoch eine LTE-Verbindung mit einer sogenannten NarrowBand-IoT-Technik vollkommen aus, zeigt eine Markteinschätzung von Sopra Steria Consulting.

Der Netzstandard 5G bietet im Vergleich zu heutigen LTE-Netzen eine bis zu 100 Mal schnellere Datenübertragung, eine um den Faktor 1.000 höhere Kapazität sowie die Möglichkeit, weltweit bis zu 100 Milliarden Mobilfunkgeräte gleichzeitig zu vernetzen. Dazu kommen die extrem niedrigen Verzögerungen bei der Datenübertragung und ein sehr geringer Energieverbrauch. Solche Turbo-Datenzugriffe sind derzeit allerdings nicht das wichtigste, um den Digitalstandort Deutschland zu stärken. Für konkrete Industrie-4.0-Anwendungen im Internet of Things (IoT), also für die Vernetzung von Maschinen, Produktionsanlagen, Fahrzeugen und Alltagsgegenständen, ist die flächendeckende Vernetzung wichtiger als die allermodernste Technik.

 

Lieber 100 Prozent LTE als 70 oder 90 Prozent 5G

Eine rasche hundertprozentige Abdeckung mit mobilem Internet – egal ob 5G oder LTE –, würde beispielsweise das Angebot vieler Cloud-Dienste in ländlichen Gebieten verbessern. »Flächendeckendes LTE würde vielen aktuellen Innovationen mehr nützen als 70 Prozent oder 90 Prozent 5G-Abdeckung«, sagt Christoph Henkels, Senior Manager Telecommunications, Media & Entertainment bei Sopra Steria Consulting. Damit lassen sich zum Beispiel erste Tele-Medizin-Anwendungen realisieren, mit denen sich die medizinische Versorgung im ländlichen Raum deutlich verbessern würde. Mobiles Arbeiten und damit eine Reduzierung von Verkehr und CO2-Emissionen wäre auch außerhalb von Großstädten möglich. Und Logistikdienstleister können Pakete per Drohne zustellen, ohne ein flächendeckendes Liefernetz aufbauen zu müssen.

 

Internet der Dinge auch über Narrow-Band-IoT möglich

Anders als die aktuell unbefriedigende Netzabdeckung, sind die notwendigen Technologien vorhanden: Schon heute bietet zum Beispiel der Übertragungsstandard NarrowBand-IoT (NB-IoT) die Möglichkeit, IoT-Funktionalitäten für Mittelständler, Landwirte, Forstbedienstete und Kommunen auf dem Land auf bestehenden 4G-Netzen abzubilden. NB-IoT-Geräte sind ebenfalls schnell und energiesparend, können zu geringen Kosten betrieben werden und haben eine tiefe Gebäudedurchdringung. Sie eignen sich damit für den Einsatz in ungünstigen Umgebungen. Viele IoT-Szenarien mit Sensoren und Aktoren lassen sich über das LTE-basierte NB-IoT realisieren.

Die Vergabe der 5G-Frequenzen sollte deshalb an eine 100-Prozent-Versorgungszusage mit LTE oder im 5G-Standard gekoppelt werden, empfiehlt Christoph Henkels von Sopra Steria Consulting. Um den Ausbau zu finanzieren und den Prozess zu vereinfachen, bietet sich für bislang nicht versorgte Gebiete ein nationales Roaming an. Hierbei muss nur ein Netzbetreiber in einer Region Infrastruktur aufbauen, die von den anderen Telekommunikationsanbietern gegen Gebühr genutzt werden kann. Dieses National Roaming zwischen bestehenden Netzbetreibern kann unabhängig von der Freigabe für neue Netzbetreiber festgeschrieben werden.

Ende September hatte der Beirat der für die Versteigerung der 5G-Frequenzen zuständigen Bundesnetzagentur die Eckpunkte für die Auktion diskutiert. Die Versteigerung soll demnach im ersten Quartal 2019 stattfinden. Kritiker bemängeln, dass sich Vorgaben wieder auf die Anzahl der Haushalte bezögen und nicht auf die Fläche. Das Ziel, 98 Prozent der Haushalte abzudecken würde nur einer Abdeckung von 70 Prozent der Fläche der Bundesrepublik entsprechen, heißt es. Die Folge seien erneut weiße Flecken auf der Internetlandkarte Deutschlands. Die Branche reagiert mittlerweile mit eigenen Ankündigungen, bis 2025 99 Prozent der Bevölkerung und 90 Prozent der Fläche mit schnellem 5G-Internet zu versorgen. Auch dies würde allerdings nicht reichen, damit digitale Zukunftsanwendungen wie das autonome Fahren bundesweit möglich sind.

 


 

 

 


Revitalisiert 5G den Smartphone-Markt?

Derzeit stagniert der Smartphone-Markt. Für das laufende Jahr taxiert IDC den Absatz auf rund 1,46 Milliarden Geräte (-0,2 Prozent). Indes dürfen die Hersteller darauf hoffen, dass es schon bald wieder aufwärts geht. Grund für die positive Geschäftserwartung der Analysten ist die bevorstehende Einführung von 5G. 2020 sollen bereits sieben Prozent der abgesetzten Smartphones auf den neuen Mobilfunkstandard ausgelegt sein, 2022 könnten es dann 18 Prozent sein. Mathias Brandt

https://de.statista.com/infografik/14080/geschaetzter-weltweiter-smartphone-absatz/


Fakten zu 5G: Die wichtigsten Fragen (und Antworten)

Gibt es 5G wirklich?

Ja, aber man muss unterscheiden zwischen 5G als Standard und künftigen 5G-Infrastrukturen. Der Mobilfunkstandard ist der Nachfolger von 4G / LTE. Er befindet sich gerade in der Entwicklung und wird in mehreren Stufen ab 2018 verabschiedet werden. Mit ihm werden Anforderungen an künftige Kommunikationsinfrastrukturen z. B. hinsichtlich Übertragungsgeschwindigkeit, Latenz, Bandbreite, Mobilität und Ressourceneffizienz definiert. 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 1000-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.

Mit 5G entsteht neben der drahtlosen Zugangstechnik auch eine neue Netzwerkinfrastruktur, die bestehende Netze und Anwendungen (Mobilfunk, Festnetze wie Glasfaser und Kupfer, WLAN, LTE, etc.) integriert. Die neue 5G-Infrastruktur muss in den kommenden Jahren durch Gerätehersteller und Provider aufgebaut werden, was mit hohen Investitionen verbunden ist. Für den einzelnen Nutzer sind neue Endgeräte (Smartphones, Tablets, aber auch Sensoren in Verkehrsmitteln oder Häusern) notwendig, um die Vorteile des neuen 5G-Funknetzes voll nutzen zu können.

 

5G ist doch nur Mobilfunk, oder?

Nein. 5G vereint neben neuesten Mobilfunktechnologien auch feste Zugangsnetze in einer virtualisierten, d.h. softwarebasierten Netzwelt. Virtualisierung sorgt für mehr Intelligenz im Netz: Das Netz passt sich dynamisch und differenziert an die Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen an.

Neben dem offenen Internet mit freiem Zugang zu Inhalten und innovativen Diensten, wie z. B. multimedialen Kommunikationsdiensten, wird es Spezialnetze mit hoher Dienstqualität und Datensicherheit geben – bspw. für E-Health-Anwendungen. Die Netztypen sind unterschiedliche Ausprägungen der gleichen Infrastruktur, die mittels Technologien wie Network Slicing, Dedicated Core Networks und dynamischem Netzmanagement optimiert für die zu unterstützenden Anwendungen aufgebaut werden.

 

Es gibt doch gar keine Anwendungen für 5G!

Was die Killerapplikation für 5G sein wird, kann heute noch niemand sagen. Es zeichnen sich jedoch 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 wichtiger 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 allen hohe Bandbreiten gefragt. Durch Netzintelligenz und Virtualisierung der Netze kann 5G für jede Anwendung die entsprechenden Anforderungen erfüllen.

 

Wofür brauche ich als Endnutzer 5G?

Ich kann doch heute schon über LTE mobil Videos anschauen und im Internet surfen? Video- und Musikstreaming sind gute Beispiele: Das ist bisher nur bei niedrigen, mechanischen Geschwindigkeiten möglich. Schon in einem normalen ICE fällt die Verbindung häufig aus.

5G soll künftig auch die Übertragung in Hochgeschwindigkeitszüge ermöglichen (bis 500 km/h). Weitere wichtige Anwendungen werden sicher auch mobiles Video in autonom fahrenden Autos und Augmented Reality sein. Der Hype um »Pokemon go« hat gezeigt, dass es hier ein hohes Potenzial gibt. Augmented Reality, besonders in Verbindung mit sensorbasierten Informationen aus der realen Umgebung, könnte eine der Killerapplikationen für 5G sein.

 

Wird Deutschland bei der Entwicklung von 5G-Infrastrukturen abgehängt?

Korea hat die Einführung von 5G in Zusammenhang mit den olympischen Winterspielen 2018 beschlossen (Samsung ist hier der technologische Treiber), Japan vor dem Hintergrund der Sommerspiele in Jahr 2020. In China treiben Huawei und ZTE die Entwicklung von 5G voran, in den USA sind AT&T sowie Verizon wichtige Pioniere. Alle Länder investieren massiv in den Aufbau von 5G-Infrastrukur.

Deutschland könnte hier schneller sein, z. B. als Teil der EU-Initiative 5G Capitals. Die weltweite Entwicklung, 5G-Testregionen aufzubauen, zu denen auch das Berliner 5G-Testfeld zählt, weisen in die richtige Richtung. Hier können 5G-Dienste und -Geräte bereits vor dem Roll-out ausprobiert werden. Darüber hinaus ist Deutschland ein wichtiger Player, weil es hier sehr viel Know-how hinsichtlich der Anwendungen gibt z. B. in den Bereichen Automotive und Produktion.

 

Brauchen wir alle neue Endgeräte (Tablets, Smartphones), damit 5G funktioniert?

Ja. Um die gesamte Bandbreite neuer 5G-Dienste nutzen zu können, müssen auch neue Zugangstechnologien und neue Netzfunktionen verwendet werden. Diese erfordern in der Regel auch neue Endgeräte, die sich aber äußerlich nicht von den existierenden unterscheiden werden. 5G wird aber bei der Kommunikation zwischen Geräten (z. B. Autos, Roboter, Smart Home Equipment) eine wesentlich größere Rolle spielen als im Mobilfunk. Hier steht, bedingt durch die längere Lebensdauer der Systeme – viele Sensoren arbeiten heute noch mit Technologien aus der Anfangszeit der zellulären Mobilfunktechnik – ein Umbruch an.

 

Stimmt es, dass man mit 5G weit entfernte Geräte, z. B. Operationsroboter, in Echtzeit steuern kann?

Nein. 5G legt zwar extrem niedrige Latenzzeiten bis zu einer Millisekunde fest, diese funktionieren aber nur über vergleichsweise kurze Distanzen (ca. 150 km bei reiner Transportzeit hin und zurück ohne Verarbeitung der Daten). Physikalische Grenze ist die Lichtgeschwindigkeit (ca. 300.000 km/ s). Auch 5G kann Daten nicht schneller transportieren als das Licht.

Um niedrige Latzenzzeiten zu erreichen, sind daher Konzepte des Edge Computing interessant, bei denen die Verarbeitung zeitkritischer Ereignisse vor Ort erfolgt und nur bei zeitunkritischen Anforderungen auf weitentfernte Ressourcen zugegriffen wird. Um dieses für viele Anwendungen gleichzeitig zu ermöglichen, müssen die Netzstrukturen optimiert werden, was durch die Einführung software-definierter Netze (SDN) versucht wird.

 

Wenn 5G ausgerollt ist, funktioniert dann auch das automatisierte Fahren?

Kommunikation mit extrem niedriger Latenz ist eine Basistechnologie für automatisiertes Fahren: wenn ein Auto ständig und sicher mit der Verkehrsinfrastruktur, anderen Fahrzeugen oder Fußgängern kommunizieren kann, können eine Vielzahl von zusätzlichen Sensorinformationen in die Berechnung aufgenommen werden. Diese müssen in Echtzeit ausgewertet werden und im Fahrzeug zur Verfügung stehen, z. B. »Achtung Fußgänger auf der Fahrbahn. Sofort bremsen«. Mit 5G werden einige der wesentlichen technischen Hemmnisse bei der Erfassung von Mobilitätsinformationen wegfallen und die parallele Übertragung und Verarbeitung einer Vielzahl von Sensorinformationen unter Echtzeitbedingungen möglich.

 

Werden mit 5G alle bisherigen Standards abgeschaltet (3G, 4G/ LTE)?

Nein, so wie bei der Einführung von LTE sind auch Vorläufertechnologien weiterhin verfügbar. 5G entwickelt sich evolutionär, das heißt, dass bisherige Standards wie 3G, 4G / LTE oder weniger verbreitete Technologien wie WiMAX, TETRA und industrielle Funksysteme integriert werden können. 5G bezieht sich auch nicht allein auf Mobilfunk: auch WLAN, Glasfaser oder andere Kabelnetze (z. B. Kupferdoppelader) sowie eine Vielzahl von Sensoren und Sensornetzen (Stichwort »Internet of Things«) können integriert werden.

 

Brauchen Telekomanbieter wegen 5G neue Frequenzen?

Ja, denn 5G benötigt wegen des angestrebten Kapazitätszuwachses ein viel größeres Frequenzspektrum als 4G. Heutige Mobilfunktechniken nutzen Bänder im Bereich von bis zu 3,5 GHz. In Hinblick auf 5G braucht man viel mehr Raum nach unten und nach oben. Aktuell spricht man von drei Bereichen: unter 1 GHz, unter 6 GHz (also die um 3 GHz) und über 6 GHz. Weltweit wird zurzeit die Harmonisierung der Frequenznutzung angestrebt. Dabei werden auch Umwidmungen bestimmter Frequenzen für spezifische Anwendungsbereiche (z. B. Mobilfunk, industrielle Kommunikation, hochverfügbare Kommunikation) angestrebt.

Freie Frequenzen werden in Deutschland wahrscheinlich versteigert, wodurch weitere Investitionskosten auf die Provider zukommen. Darüber hinaus werden weltweit zunehmend Modelle des dynamischen Frequenzzugriffs, bei dem mehrere Nutzer sich ein Spektrum teilen, untersucht und in Teilen bereits umgesetzt.

 

Wer ist für die Einführung von 5G verantwortlich?

Zunächst die beteiligten Standardisierungsgremien, zu deren Mitgliedern auch die wichtigsten Herstellerfirmen gehören: Infrastrukturproduzenten, Endgerätehersteller und Provider. Wichtige Impulse können auch aus den Anwenderbranchen, z. B. staatlichen Organisationen, der Automobilindustrie oder den Medien, kommen. Nicht zuletzt ist die Politik gefragt und zwar in Hinblick auf Fragen der Regulierung, der gesetzlichen Rahmenbedingungen und des Infrastrukturausbaus.

 

Wann wird 5G deutschlandweit zur Verfügung stehen? Gibt es einen Zeitplan?

Laut 5G-Action Plan der EU soll es 2017 erste Vorversuche mit 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. Darüber hinaus soll jedes Land der EU laut Action Plan eine 5G-Hauptstadt identifizieren – Berlin will hier natürlich mit dabei sein.

 

»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.

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.«

 

Textquelle: pdf-fraunhofer-5gweek_mythen-wahrheit_de


 


 

Mobilfunk: 5G lässt auf sich warten

Das LTE-Netz (4G) in Deutschland ist noch kein Jahrzehnt alt da steht schon ein neuer Mobilfunkstandart in den Startlöchern. 5G – eines der großen Themen auf dem aktuellem MWC – soll eine 100-Mal höhere Datenrate als heutige 4G-Netze haben – das wären bis zu 10.000 MBit/s. Aber noch wird es wohl ein Weilchen dauern, bis die neue Mobilfunktechnik auf den Smartphones der Verbraucher ankommt. Für 2019 geht der aktuelle Ericsson Mobility Report von lediglich vier Millionen 5G-Mobilfunkanschlüsse weltweit aus [1]. Dann aber soll alles sehr schnell gehen: 2023 sollen es schon rund eine Milliarde 5G-Mobilfunkanschlüsse sein – davon 118 Millionen in Westeuropa. Mathias Brandt

https://www.ericsson.com/en/mobility-report

https://de.statista.com/infografik/13074/geschaetzte-anzahl-der-5g-mobilfunkanschluesse-weltweit/

 


 

5G im Einzelhandel: Die Möglichkeiten des nächsten Mobilfunkstandards

Die Welt spricht über 5G. Superschnell, bandbreitenstark und extrem geringe Latenzen – diese gewichtigen Argumente werden im Zusammenhang mit 5G genannt. Im Einzelhandel wird 5G als Möglichkeit für die Umsatzsteigerung und Kundenbindung gepriesen. Aber man muss schon genau hinschauen, um die Bedeutung des nächsten Mobilfunkstandards für den Einzelhandel verstehen und einordnen zu können.

 

Auf die Versorgung mit kabelgebundenem Internet müssen Verbraucher in Deutschland mitunter ziemlich lange warten, erst recht, wenn eine neugebaute Immobilie bezogen wird. Einzelhändler bleiben von diesen Fallstricken nicht verschont. Hier brachte LTE eine große Vereinfachung, nämlich eine breitbandige Überbrückungsmöglichkeit. Mit den drahtlosen 4G-LTE-Funktionen können Geschäfte ein temporäres drahtloses Netzwerk einrichten, bis die kabelgebundene Infrastruktur installiert ist.

 

Ausfallsicheres Internet von Tag 1 mit LTE

4G-Netzwerke haben es Einzelhändlern bedeutend erleichtert, Kioske und Automaten ohne Anwesenheit eines Mitarbeiters einzurichten. Auch mobile Läden und Popup-Stores sind heute problemlos mit mobilen On-Demand-Netzwerken auszurüsten. Und Digital Signage, mobile Anzeigetafeln, die Produkte bewerben oder Informationen liefern, sind geradezu omnipäsent. Händler können mithilfe breitbandiger Mobilfunktechnologie Produkte schnell, einfach und kostengünstig sprichwörtlich auf die Straße bringen und Verbraucher praktisch überall treffen.

Und viele Händler nutzen bereits die Vorzüge des Internet of Things. Sensoren gehören zum Beispiel dazu. Diese kleinen Geräte kommen ohne viel Intelligenz aus. Sie wurden für eine einzige Aufgabe konstruiert, etwa das Messen der Temperatur in einem Kühlschrank oder das Messen des Füllstands in einem Regal. Sollte die Temperatur im Kühlschrank abfallen oder der Warenbestand zur Neige gehen, sendet der Sensor über Mobilfunknetze einen Warnhinweis an ein Rechenzentrum. Der Einzelhändler greift mit einer Software, einer App oder eine Web-Schnittstelle auf diese Daten zu und kann entsprechend reagieren.

Zudem nutzt der Handel auch 4G-Mobilfunk als LTE-basierte Failover-Lösungen. Dabei stellt ein Router ein Backup-Netzwerk zur Verfügung, in das gewechselt wird, wenn die primäre Netzwerk-Quelle ausfällt. LTE-Failover-Lösungen sind sehr einfach, sie funktionieren im Prinzip plug and play. Gleichzeitig müssen Anwender keine Abstriche bei der Sicherheit und Verfügbarkeit machen. Daher setzen vor allem kleine Einzelhändler und Filial-Organisationen auf 4G-Failover-Lösungen.

 

Business-Katalysator 5G

Diese Beispiele illustrieren, warum, neben vielen anderen Bereichen, etwa im Industriebereich oder in der Verkehrsplanung, auch im Handel die nächste Mobilfunkgeneration 5G als eine Art Katalysator gesehen wird. Bis zu zehnmal schneller als 4G und Latenzen im einstelligen Millisekundenbereich werden mit 5G prognostiziert. Das ist allerdings etwas kurz gegriffen. Um die Bedeutung und Tragweite von 5G für den Handel zu verstehen, und auch, wohin die Reise letztendlich geht, muss man etwas genauer hinzuschauen. Die bisher vorliegende, aber noch nicht endgültige, Spezifikation für 5G sieht die Nutzung von drei Frequenzbereichen vor: den Bereich um 700 MHz, den Bereich zwischen 3,4 und 3,8 GHz und Frequenzbänder im Bereich bis Millimeter-Wave. Jeder dieser Bereiche bringt Vorteile mit sich, die sich wiederum auf die Nutzung des Frequenzbands, die Umsetzbarkeit und die Schnelligkeit der Umsetzung auswirken. Wichtig zu wissen ist, dass diese zusätzlichen Frequenzbereiche ein Add-on zu den bereits genutzten Bändern ist. 5G meint nicht die Abschaltung irgendwelcher Bänder, geschweige denn Technologien. 5G löst 4G nicht ab. Der Begriff »5G« steht vielmehr für die Gesamtheit neuer Technologien, die den bisherigen Stand der Technik erweitern und beschleunigen.

 

Drei Anwendungsbereiche werden bei 5G unterschieden: 1) Enhanced Mobile Broadband (eMBB) – Anwendungen, die große Bandbreiten und Datendurchsatzraten benötigen, etwa Streaming oder das taktile Internet; 2) Ultra Reliable Low Latency Communications (URLLC) – das, was auch als Critical IoT bezeichnet wird: es braucht sehr geringe Latenzen und eine hohe Verlässlichkeit der Anbindung, etwa im Industrial-IoT-Bereich; 3) Massive Machine Type Communications (mMTC) – wird auch als Massive IoT bezeichnet, die Anbindung einer großen Zahl von IoT-Devices, die jedes für sich nur sehr geringe Datenmengen senden. Wichtig ist ein sehr geringer Energieverbrauch, Latenzen können in Kauf genommen werden. Quelle: Cradlepoint

 

IoT schon bald Mainstream, auch im Handel

Der vergleichsweise langwellige 700-MHz-Bereich bringt einige gewichtige Vorteile, nämlich eine große Reichweite des Signals, die Fähigkeit der Funkwellen, besonders tief in Gebäude eindringen zu können, damit verbunden eine hohe Verlässlichkeit des Signals und der geringe Energieverbrauch der Geräte, die auf diesem Frequenzband senden und empfangen. So können die Sendeanlagen mehrere Kilometer auseinander stehen, aber dennoch eine recht große Fläche vergleichsweise ausfallsicher bedienen. Eine Technologie namens »LTE-Narrowband-IoT« (kurz: NB-IoT), die Frequenzbänder dynamisch in viele winzige Sende- und Empfangsschlitze zerlegen kann, ermöglicht es bereits heute, mit langwelligen Frequenzbändern 20.000+ Endpunkte pro Zelle zu bedienen. Es bleibt abzuwarten, welchen Sprung 5G hier langfristig bringt. Experten gehen davon aus, dass bis zu einer Million »Connected Things« pro Quadratkilometer miteinander kommunizieren werden.

5G-Technologie im 700-MHz-Bereich kann relativ schnell und ortsunabhängig ausgerollt werden, weil bestehende Sendeanlagen nur aufgerüstet werden müssen. Aufgrund seiner Ausbreitungseigenschaften ist dieser Frequenzbereich vor allem für IoT-Anwendungen interessant, egal, ob dies sogenannte »Massive-IoT«-Anwendungen sind, bei denen typischerweise sehr viele kleine Datenpakete gesendet werden; oder ob es sogenannte »Critical-IoT«-Anwendungen sind, wo es um sehr hohe Verfügbarkeit und geringste Latenzen geht. 5G-Technologie im langwellige Frequenzbereich würde es dem Handel ermöglichen, Sensorik quasi überall und plug and play einzusetzen – Stichwort: Massive IoT. Im Bereich Critical IoT ist der Bereich der Verkehrsplanung und Industrial IoT zu nennen.

Zwei Szenarien für IoT: Während bei Massive IoT darum geht, möglichst viele Endpunkte anzubinden, spielen für Critical-IoT-Anwendungen vor allem die Punkte Latenz und Verfügbarkeit eine große Rolle. Quelle: Cradlepoint

 

Kunden zahlen in Zukunft für QoS und nicht mehr für Daten

Den mittleren Frequenzbereich zwischen 3,4 und 3,8 GHz mit seinen großen Bandbreiten sehen Experten vor allem als Erweiterung zum bestehenden LTE-Mobilfunk in puncto Datendurchsatz, also um die rapide steigenden Datenmengen im Internet in Zukunft durchleiten zu können. Pferdefuß des Ganzen: Für die Umsetzung von 5G in diesem Frequenzbereich genügt es nicht, bestehende Sendeanlagen aufzurüsten. Es müssen zusätzlich neue Sendestationen gebaut werden, eine Mammutaufgabe angesichts umfangreicher gesetzlicher Auflagen. Hinzu kommt ein Hemmschuh, den es bereits im LTE-Ausbau gibt: Sendemasten müssen mit hohen Bandbreiten, etwa per Glasfaser, angebunden sein, um die hohen Geschwindigkeiten leisten zu können.

Eine zeitnahe, flächendeckende Versorgung mit 5G in diesem Frequenzbereich ist also kaum zu erwarten, weil das für die Carrier finanziell zu aufwendig ist. Im urbanen Raum und punktuell sehe ich 5G im mittleren Frequenzsegment aber durchaus in greifbarer Nähe. Hier wird 5G mit Tarifangeboten aufwarten, bei denen der Punkt »Quality of Service« eine große und das Feature »Datenmenge« nur noch eine untergeordnete Rolle spielt. Konkret heißt das: Die Konnektivität, also die Daten, kommen quasi frei Haus. Der Nutzer zahlt für den Service, etwa hohe garantierte Bandbreiten, wie es etwa für sogenannte Fixed-Mobile-Anwendungen im Handel wie Failover-Lösungen oder bei der Internetversorgung von Popup-Stores notwendig ist. Mit LTE ist das bisher nur bedingt möglich.

 

Ultra-Highspeed mit 5G: Roboter, die beim Einkauf unterstützen, könnten uns schon bald über den Weg fahren

Der Frequenzbereich jenseits der 6-GHz-Marke, das Milimeter-Wave, erlaubt extrem hohe Übertragungsgeschwindigkeiten im Gbit-Bereich und sehr hohe Bandbreiten bei sehr geringen Latenzen. Eigenschaften, die für das taktile Internet, Virtual-Reality-Anwendungen und Streaming unabdingbar sind. Der Nachteil besteht in der sehr kurzen Wellenlänge und damit den schlechten Ausbreitungseigenschaften. Bereits Blätter oder Regen können diese Funkwellen abschirmen.

Für eine lückenlose Netzabdeckung braucht es eine engmaschige Verteilung von Sendestationen. Experten gehen davon aus, dass diese nicht mehr als 100 Meter voneinander entfernt sein dürfen. Damit ist die Ultra-Highspeed-Komponente von 5G in der Fläche kaum umsetzbar, wohl aber punktuell, etwa an Hotspots wie Universitäten, Sportstadien und anderen Veranstaltungsgebäuden, Bahnhöfen oder eben Einkaufszentren. Denkbar ist auch eine Unterstützung durch kabelgebundene Infrastrukturen, um die Vorteile von 5G über größere Distanzen nutzen zu können. Hohe Datendurchsätze und Bandbreiten, wie es 5G im Milimeter-Wave bietet, sind die Voraussetzung für das sogenannte taktile Internet, das Internet in Echtzeit. Forscher an der TU Dresden implementieren zum Beispiel Roboter, die mit menschlichen Bewegungen übers Internet ferngesteuert werden. Ärzte können mit diesen »Echtzeit-Anbindungen« Roboter präzise steuern und Patienten aus der Ferne operieren. Im Handel werden Roboter in Zukunftsszenarien als elektronische Verkaufsassistenten gedacht. Aber auch für Augmented- und Virtual-Reality-Anwendungen, etwa virtuelle Anproben direkt am Kunden oder Hologramme als Verkaufsberater, braucht es diese super-schnellen Internetverbindungen.

 

An 5G führt im Einzelhandel kein Weg vorbei

Technologischer Fortschritt ist ohne 5G kaum noch möglich. Moderne Technologien stellen Anforderungen in puncto Bandbreite, Verfügbarkeit, Stabilität und Datendurchsatz, den die bisherigen Mobilfunknetze auf Basis der 4G-Technik nicht stemmen können. Überdies werden enorme Datenmengen produziert. Experten gehen davon aus, dass ab 2020 ein Datenvolumen im Zettabyte-Bereich durch die Datenleitungen dieser Welt kreist. Hinzu kommt die schiere Menge an Orten, Menschen und Dingen, die an das Internet angebunden werden müssen und die miteinander und untereinander kommunizieren. Gartner prognostiziert, dass bereits im Jahr 2020 mehr als 20 Milliarden »Connected Things« im Einsatz sein werden.

Diese Grafik zeigt, dass 5G vor allem eine Erweiterung und Ergänzung der 4G-Technologien ist, nicht aber deren Ablösung. Bis 2020 soll 5G ausgerollt sein. Quelle: Cradlepoint

An 5G führt auch im Einzelhandel kein Weg vorbei. Vor allem und zuerst im Bereich Internet of Things wird 5G den Handel beeinflussen. Aber selbst futuristische Szenarien im Bereich Virtual und Augmented Reality erscheinen mit der vorangegangenen Analyse gar nicht mehr so weit in die Zukunft gedacht. Und neue technologische Möglichkeiten, die die Quality of Service in den Vordergrund rücken, machen die Anbindung von Filialen nur noch per Breitband-Mobilfunk zu einer echten Alternative im Vergleich zu Glasfaser. Der Einzelhandel ist ein umkämpftes Feld und so werden Händler Technologien nutzen, die 5G voraussetzen. Denn sich von der Masse abzuheben, um Kunden zu binden, ist eine gute Möglichkeit, Umsatz und Loyalität gleichzeitig zu steigern. Einzig und allein: Die Umsetzung bleibt spannend.

Sascha Kremer, Director Carrier Development bei Cradlepoint Deutschland

 

Whitepaper: Pathway to 5G https://cradlepoint.com/white-paper/pathway-5g

Webseite Cradlepoint https://cradlepoint.com/pathway-5g

 

Digitalstandort Deutschland: Flächendeckendes LTE wichtiger als 5G

5G im öffentlichen Einsatz: Smarte Möglichkeiten für Rettungskräfte

 

 

 

 

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