Technische Vorteile von 5G
5G bietet viele verschiedene technische Möglichkeiten, von denen Anwendungen aber in der Regel nicht alle gleichzeitig benötigen:
- Sehr hohe Datenraten bis zu 10 GBit/s
- Energieeffizienz mit bis zu 10 Jahre Batterielaufzeit
- Hohe Dichte von bis zu 1 Million Endgeräte/km²
- Genaueste Positionierung auf unter 10 cm genau
- Hohe Kapazität von bis zu 10 TBit/s pro km²
- Extreme Zuverlässigkeit von bis zu 99,999 %
- Sehr geringe Latenzzeiten unter 5 ms
- Nutzermobilität bis zu 500 km/h
Übrigens: Voraussetzung für diese Vorteile ist die Anbindung der 5G Basisstationen via Glasfaser.
Anwendungen profitieren nicht unbedingt und ausschließlich von der besonders hohen Datenrate, die 5G ermöglicht. Stattdessen liegt der Vorteil von 5G in der optimalen Anpassung an die Anforderungen einer bestimmten Anwendung.
Klassifizierung der 5G Anwendungen
- Dienste, für die besonders hohe Datenraten unverzichtbar sind, teilt man in die Gruppe „Enhanced Mobile Broadband“ (eMBB) ein – z. B. Videostreaming.
- Anwendungen, die zwar geringe Datenmengen benötigen, dafür aber hohe Energieeffizienz und Zuverlässigkeit erfordern, ordnet man der Klasse „Massive Machine Type Communication“ (mMTC) zu – z. B. Industrie 4.0 / IoT.
- Und dann gibt es noch die Anwendungen, die auf beste Verbindungsqualität, Stabilität und Verfügbarkeit angewiesen sind. Hier spricht man von „Ultra-Reliable and Low-Latency Communication“ (URLLC) – z. B. Echtzeitdatenübertragung beim autonomen Fahren und in der Telemedizin.
Von diesen 5G Anwendungen profitieren private Nutzer und die Industrie in Zukunft:
Stadt
In den dichtbesiedelten Städten muss das Mobilfunknetz sehr viele Nutzer gleichzeitig versorgen. Insbesondere bei Großveranstaltungen (z. B. bei Sport- oder Musikevents, auf Weihnachtsmärkten und an Silvester) müssen oft zehntausende Kunden auf engstem Raum gleichzeitig bedient werden. Während 4G hier an seine Grenzen stößt, wird 5G die mobile Versorgung auch in diesen Ausnahmesituationen gewährleisten können. Eine weitere Herausforderung ist die Abdeckung in schwierigen Situationen wie Häuserschluchten und innerhalb von Gebäuden. Auch hier punktet 5G. Und natürlich kommt die neue Technik auch ultra-hochauflösenden Bildern, Videostreams und Online-Gaming zu Gute.
Industrie 4.0 und IoT
Der neue mobile Kommunikationsstandard wird dem Internet der Dinge („Internet of Things“ = IoT) und der Industrie 4.0 völlig neue Dimensionen ermöglichen. Die Vernetzung von Maschinen und Geräten mit Hilfe von Sensoren ermöglicht vielfältige Anwendungsszenarien: Vernetzung und Steuerung von Produktion/Anlagen/Lagern/Logistik, intelligente Wartung, Smart Cities (intelligentes Parkplatzmanagement, intelligente Straßenbeleuchtung und Verkehrsampeln, Mülleimer, die ihren Füllstand melden, etc.), Smart Metering (Fernauslese von Zählerständen) und Smart Home (Überwachung und Fernsteuerung von z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Rollläden sowie intelligente Sicherheitsvorkehrungen).
Autonomes Fahren
Voraussetzung für das autonome Fahren ist die direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen in Echtzeit und die hohe Verfügbarkeit der mobilen Datenverbindung. 5G macht das möglich. Die neue Technologie zur intelligenten Vernetzung aller Verkehrsteilnehmer wird V2X (vehicle-to-everything) genannt. V2X ermittelt zum Beispiel Abstände und Geschwindigkeiten. Auf Basis dieser Informationen kann das Fahrsystem dann automatisch abbremsen oder beschleunigen. Auch automatische Spurwechsel, assistierte Überholvorgänge und die Bildung von Rettungsgassen können mit Hilfe von 5G und V2X gesteuert werden.
Sich bewegende Fahrzeuge
Während der 3. Mobilfunkstandard (UMTS) meist bei etwa 50 km/h den Nutzer auf einer Auto- oder Bahnfahrt im Stich ließ, sind mit 4G gute Verbindungen theoretisch noch bei 100-300 km/h möglich. Dagegen soll 5G sogar selbst bei 500 km/h noch verlässlich funktionieren.
Gesundheit
Auch telemedizinische Anwendungen sollen mit 5G optimiert werden. Gerade strukturschwache Gebiete können davon profitieren. Zukünftig wären videobasierte Arztsprechstunden, digitalgesteuerte Fern-Operationen, Telemonitoring sowie der telemedizinische Austausch zwischen Ärzten und Spezialisten untereinander möglich. Denkbar ist auch eine Vernetzung von Rettungswagen, die aktuelle Vitaldaten des Patienten an das Krankenhaus übermitteln.
Smart Farming
5G Anwendungen erleichtern die Automatisierung landwirtschaftlicher Prozesse: Feldpflege (Bodenbeschaffenheit, Düngezyklen, aktuelle und genaue Wetterdaten, etc.), Anbau und Ernte, Tierhaltung, Überwachung von Gewässern, selbstfahrende Traktoren und vieles mehr. Auch Roboter und Drohnen kommen zum Einsatz.
Virtual Reality & Augmented Reality
5G soll eine neue Zukunft für die beiden Technologien Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) einläuten. Denn AR- und VR-Anwendungen müssen große Datenmengen nicht nur herunter- sondern auch heraufladen. Und hier kommt 5G ins Spiel: Down- und Upload werden beim neuen Mobilfunkstandard deutlich höher sein. Von der höheren Bandbreite profitieren zum Beispiel 360-Grad-Videos, AR Maintenance und VR-Brillen mit Echtzeitdaten.
Campus-Netze
Möchte ein Unternehmen seine Produktion funkbasiert optimieren, ist es zukünftig nicht mehr auf die externe Unterstützung der Mobilfunkbetreiber angewiesen. Denn bald ist es möglich, selber ein eigenes Funknetz auf dem Firmengelände zu errichten. Dafür hat die BNetzA (Bundesnetzagentur) nicht alle Frequenzen von 3,7 bis 3,8 GHz zur Auktion freigegeben, sondern ein gewisses Spektrum für sogenannte „Campus-Netze“ reserviert. Unternehmen können davon bis zu 10 MHz beantragen. In Ausnahmefällen sogar mehr. Die Nutzungsrechte für diese Frequenzen sind befristet, vermutlich auf 10 Jahre. Generell können die Nutzungsrechte aber immer wieder verlängert werden, sofern ein nachweisbarer Bedarf besteht.
Mit Hilfe von 5G Anwendungen wäre es Unternehmen möglich, Fertigungsabläufe zu optimieren. Daten könnten verknüpft werden und die Ortung von Produkten auf der Montagelinie würde vereinfacht. Was die Produktion betrifft, ist insbesondere auch die optimierte Roboter- und Maschinensteuerung zu nennen. Und auch Lagerhäuser profitieren von den neuen 5G Anwendungen.
Der entscheidende Vorteil eines firmeneigenen Campus-Netzes ist die Unabhängigkeit von einem externen Netzbetreiber. Damit einhergeht, dass sensible Unternehmens-/Produktionsdaten nicht an Dritte weitergegeben werden müssen. Und im Falle einer Störung kann selber schneller eingegriffen werden.
Derzeit erwägen einige große deutsche Industriekonzerne wie BASF, Siemens, Bosch, die Deutsche Messe, BMW, Daimler und Volkswagen sowie der Frankfurter Flughafenbetreiber Fraport den Aufbau eines eigenen Campus-Netzes.
>> Und das sind nur einige der möglichen Anwendungsszenarien für 5G.
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