5G – Der Mobilfunkstandard der neuesten Generation

Das zeichnet den Echtzeitmobilfunk aus

5G bezeichnet die fünfte Mobilfunkgeneration und ist mehr als nur eine weitere Technologieentwicklung. Der LTE-Nachfolger, der seit 2019 eingeführt wird, bietet ganz neue Einsatzmöglichkeiten für Unternehmen und Privatpersonen.

Die Technik bedeutet ein erheblich schnellere mobiles Netz und eine steigende Anzahl vernetzter Geräte im täglichen Umfled, da mit 5G höhere Geschwindigkeiten, mehr Bandbreite und geringere Latenzzeiten zur Verfügung stehen. 5G hat das Mobilfunknetz so leistungsfähig gemacht wie nie zuvor. Dadurch wurde die quasi grenzenlose Vernetzung unserer Gesellschaft und von smarten IoT-Geräten Realität.

Aus diesem Grund ist 5G auch die große digitale Herausforderung für Unternehmen. Die Fertigungsprozesse werden mit 5G nicht nur leichter automatisierbar und flexibler, sondern auch effizienter. Themen wie Predictive Maintenance und vernetzte Produktion im Allgemeinen führen zu weniger Ausfällen und deshalb zu einer höheren Produktivität.

5G ermöglicht es auch Autos ihre Telemetriedaten miteinander auszutauschen, um beispielsweise Unfälle zu vermeiden. Somit ist der neue Mobilfunkstandard der nächste Schritt zum autonomen Fahren. Auch in anderen Bereichen kommt 5G den Usern zu Gute, z.B. für Gaming-Liebhaber, diese können mit 5G virtuelle Realitäten in Echtzeit erleben.

Auktionsgewinner treiben Aus- und Aufbau des 5G-Netzes voran

Seit der Versteigerung der Frequenzen für die 5. Mobilfunkgeneration treiben die erfolgreichen Auktionsgewinner nun den Ausbau des 5G-Netzes voran. Das Netzbetreiber-Trio Telekom, Vodafone und Telefónica rüstet dabei bestehende Infrastruktur für den neuen Technologiestandard auf. Neueinsteiger 1&1 Drillisch baut die Infrastruktur neu auf und bietet deshalb als Zwischenlösung ihren Kunden die Nutzung von 5G durch Anmietung auf bestehenden Netzen an.

Der Ausbau von 5G-Netzen in Deutschland geht weiter voran. Hierzulande leben über 95 Prozent der Menschen in einer Region, in der sie die modernen 5G-Mobilfunknetzangebote nutzen können. In wenigen Jahren sollen es 100 Prozent sein, bevor Ende des Jahrzehnts der neue Standard 6G kommen soll.

Ende 2023 war 5G bei allen drei Netzbetreibern sichtbar und nutzbar. So berichtet die Telekom über eine 5G Abdeckung in Deutschland von 96 Prozent. Vodafone geben auf deren Website 91 Prozent an und Telefonica 95 Prozent. Bis 2025 sollen es bei allen drei Netzbetreibern 100 Prozent sein. Der kommerzielle 5G Betrieb von 1&1 soll im Laufe des Jahres 2024 kommen.

„Echtes“ 5G für Privatkunden ist bisher nur bei Vodafone und Telefonica vereinzelt nutzbar. Die Telekom stellt „echtes“ 5G bisher nur Geschäftskunden zur Verfügung. Der Starttermin von „echtem“ 5G für Privatkunden bei der Telekom soll jedoch 2024 kommen.

Das zeichnet den Echtzeitmobilfunk aus

Die fünfte Mobilfunkgeneration punktet mit einer Latenzzeit von unter 5 Millisekunden. Darüber hinaus ermöglicht die Technik Datenraten bis 10 GBit/s. Im Vergleich zu den vorhergehenden Mobilfunkstandards hat 5G also klar die Nase vorn. Denn mit 5G eröffnen sich zahlreiche technische Innovationen und Möglichkeiten.

Leistungsmerkmale auf einen Blick:

• hohe Kapazitätsgröße von bis zu 10 TBit/s pro km²
• höchste Datenraten bis zu 10 GBit/s
• hohe Energieeffizienz / Batterielaufzeit bis zu zehn Jahren
• äußerst hohe Zuverlässigkeit bis zu 99,999 %
• hohe Dichte: bis zu 1 Million Endgeräte/km² können gleichzeitig senden und empfangen
• dank des engmaschigen Netzes ist eine Positionierung bis auf ca. 10 cm genau möglich
• Nutzermobilität möglich bis zu 500 km/h
• Latenzzeiten mit unter 5 ms sehr gering

5G passt sich optimal an die spezifische Anwendung an

Die fünfte Mobilfunkgeneration bietet einen entscheidenden Vorteil. Denn schließlich passt sich die Technologie optimal an die Anforderungen einer spezifischen Anwendung an.

Die extrem hohen Datenraten alleine sind also nicht der ausschlaggebende Punkt. Denn 5G-Anwendungen brauchen nicht alle oben genannten Leistungsmerkmale in jedem Einsatzgebiet gleichermaßen. Deshalb lassen sich Anwendungen grundsätzlich in drei Gruppen einordnen:

1. Gruppe „Enhanced Mobile Broadband“ (eMBB):
   Anwendungen, die extrem hohe Datenraten benötigen
   Beispiele:  immersive Medien (Virtual /Augmented Reality), Video-Streaming, Smart Home
2. Gruppe „Massive Maschinenkommunikation“ (mMTC):
   Anwendungen, die auf hohe Zuverlässigkeit / Energieeffizienz angewiesen sind
   Beispiele: Internet-of-things / Industrie 4.0
3. Gruppe „Ultra-Reliable and Low-Latency Communication“ (URLLC):
   Anwendungen, für die höchste Verfügbarkeit / Stabilität am wichtigsten sind
   Beispiele: Echtzeitdatenübertragung bei Telemedizin / autonomes Fahren etc.

Anwendungsszenarien

Mobile 5G-Anwendungen weisen nahezu die gleichen hohen Qualitätsstandards auf wie Glasfaseranschlüsse. Dies eröffnet sowohl für private User als auch für die Industrie neue Dimensionen. Denn mit der neuen Technologie sind Themen wie z. B. das autonome Fahren, aus der Ferne durchgeführte Operationen oder die Maschinenkommunikation in Echtzeit keine Zukunftsmusik mehr.  Im Folgenden einige Beispielszenarien:

Bereich autonomes Fahren / Auto und Bahn:

• Echtzeit-Kommunikation zwischen Fahrzeugen / „vehicle-to-everything“ (V2X)
• verlässliche mobile Verbindungen in sich bewegenden Fahrzeugen bis 500 km/h

Bereich Stadt:

• mobile Versorgung bei Großveranstaltungen
• Abdeckung von Häuserschluchten und im Gebäudeinneren

Industrie 4.0 / Internet of Things (IoT, „Internet der Dinge“):

• Vernetzung und Steuerung von Produktion / Anlagen / Lagern / Logistik
• intelligente Wartung
• Smart Cities, Smart Metering, Smart Home

Virtual / Augmented Reality:

• Augmented Reality-Maintenance
• 360-Grad-Videos, Virtual Reality-Brillen mit Echtzeitdaten

Telemedizin:

• Telemonitoring
• digital gesteuerte Fern-Operationen
• Videobasierte Arztsprechstunden
• telemedizinischer Austausch zwischen Ärzten

Smart Farming:

• Automatisierung landwirtschaftlicher Prozesse
• z. B. selbstfahrende Traktoren, Einsatz von Robotern und Drohnen, Feldpflege, Anbau / Ernte, Tierhaltung, Überwachung von Gewässern

Aufbau firmeneigener 5G-Campus-Netze

Potential zur Revolution innerhalb der deutschen Industrie bergen darüber hinaus auch die so genannten 5G-Campus-Netze. Mit Hilfe lokaler 5G-Frequenzen können sich Unternehmen ein privates, von Netzbetreibern unabhängiges Campus-Netz aufbauen.

Die Vorteile der neuen Mobilfunkgeneration gegenüber der teilweise in der Industrieproduktion noch vorherrschenden Vernetzung per WLAN oder LTE liegen dabei auf der Hand. Denn erst mit 5G lassen sich anspruchsvollste Szenarien im Bereich Industrie 4.0 / Internet-of-Things umsetzen:

• Maschinenkommunikation in Echtzeit
• Optimierung von Fertigungsabläufen (z. B. Produkte auf der Montagelinie orten)
• Optimierung von Produktionsabläufen (z. B. Steuerung von Maschinen / Robotern)
• Lagerhauslogistik / barrierefreier Handover selbstfahrender Logistikfahrzeuge

Ausführlichere Informationen zum Thema 5G-Campus-Netze für Unternehmen mit aktuellen Projektbeispielen aus der deutschen Industrie erhalten Sie hier.

Sie planen den Einsatz von 5G-Anwendungen in Ihrem Unternehmen oder möchten sich über die Möglichkeiten privater 5G-Campus-Netze informieren? Dann nehmen Sie einfach Kontakt zu uns auf. Wir beraten Sie gerne individuell.