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FAQ: Alles über den LTE-Nachfolger 5G


Computerwoche - epaper ⋅ Ausgabe 52/2018 vom 17.12.2018

Mit 5G steht die nächste Mobilfunkgeneration in den Startlöchern. Wir haben für Sie die wichtigsten Fragen und Antworten gesammelt.


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Bildquelle: Computerwoche, Ausgabe 52/2018

Von Manfred Bremmer, Senior Editor IoT & Mobile


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... um die für Frühjahr 2019 geplante Versteigerung von Mobilfunkfrequenzen für 5G ist der neue Mobilfunkstandard in aller Munde. Doch was für Neuerungen bringt 5G eigentlich und wie können Privatkunden und Wirtschaft davon profitieren? Bei der Beantwortung der wichtigsten Fragen halfen uns die Experten von Qualcomm.

Was sind die Vorteile von 5G?

5G wurde vom Standardisierungsgremium 3GPP als eine Art eierlegende Wollmilchsau konzipiert, um den erweiterten Konnektivitätsbedarf für das nächste Jahrzehnt zu decken. Daher steht das Mobilfunknetz der fünften Generation für viel mehr als nur für höhere Datenraten und die Erweiterung um neue Frequenzen. Mit 5G sollen Carrier in der Lage sein, in ihren Netzen je Zelle deutlich mehr Endgeräte zu unterstützen, und dies mit garantierter Dienstgüte und einer Latency bis zu einer Millisekunde. Es garantiert damit neue unternehmenskritische Dienste mit hochzuverlässigen und -verfügbaren Verbindungen mit niedriger Latenzzeit wie etwa die Fernsteuerung von kritischen Infrastrukturen, Fahrzeugen und medizinischen Verfahren. 5G wird aber auch neue Maßstäbe in Bezug auf Kosten und Energieeffizienz setzen. Gleichzeitig werden sehr viel höhere Datenraten als bisher erreicht, nämlich zunächst 1 Gbit/s und später sogar 10 Gbit/s je Zelle (Shared Medium).

Wer profitiert von 5G?

Da 5G wesentlich mehr Teilnehmer und Geräte pro Zelle unterstützt, werden Endanwender zunächst in erster Linie von dessen Eigenschaft als Kapazitäts-Booster für die bestehenden LTE-Netze profitieren. Auf längere Sicht wird 5G aber ein breites Spektrum von Branchen mit vernetzten Dienstleistungen neu definieren, vom Einzelhandel über Bildung und Transport bis hin zur Unterhaltung. Im Allgemeinen lassen sich 5G-Anwendungsfälle grob in drei Haupttypen von „Connected Services“ unterteilen:

• Erweitertes mobiles Breitband:
5G wird nicht nur unsere Smartphones optimieren, sondern auch neue, immersive Erlebnisse wie VR und AR mit schnelleren, einheitlichen Datenraten, geringerer Latenzzeit und Cost-per-Bit ermöglichen.
• Mission-critical Kommunikation:
5G wird neue Dienste ermöglichen, die die Industrie mit hochzuverlässigen und -verfügbaren Verbindungen mit niedriger Latenzzeit versorgen können – etwa für die Steuerung kritischer Infrastrukturen, Fahrzeuge und medizinischer Verfahren.
• Massive Internet of Things:
5G wird eine große Zahl von eingebetteten Sensoren nahtlos verbinden können. Durch verbesserte Datenraten, Leistung und Mobilität lassen sich schlanke und kostengünstige Lösungen anbieten.

Wann kommt 5G?

In Deutschland sollen erste 5G-Frequenzen im Frühjahr 2019 versteigert werden. Die Dynamik des anschließenden Rollouts hängt stark davon ab, welche Löcher die Auktion in die Geldbörsen der Carrier reißt und wie sie auf die Auflagen im Zuge der Lizenzvergabe reagieren. Allgemein wird hierzulande nicht vor 2020 mit einem kommerziellen Launch gerechnet, mit einer breiteren Verfügbarkeit dann frühestens ab 2021.

In den USA brachte Verizon bereits im Oktober 2018 in einzelnen Städten die ersten kommerziellen 5G-Netze an den Start. Streng genommen handelt es sich bei den „5G Home“ genannten Services aber weniger um eine mobile Lösung. Verizon nutzt die Technik vielmehr als Glasfaseralternative, um Haushalte über ein 28-Gigahertz-Band drahtlos (Fixed Wireless Access – FWA) auf der letzten Meile mit breitbandigem Internet mit bis zu 1 Gbit/s Bandbreite zu versorgen. Außerdem basiert das weltweit erste 5G-Netz auf der proprietären 5G-TF-Spezifikation von Verizon, erst 2019 will der Carrier auf das von 3GPP standardisierte 5G NR (New Radio) wechseln. Am 28. November begann die Federal Communications Commission (FCC) allerdings mit der Versteigerung von geeigneteren Frequenzen für 5G, nämlich in den Bereichen 2,8, 2,4 und 1,55 Gigahertz.

Allgemein werden sich die ersten 5G-NR-Bereitstellungen auf Anwendungsfälle für verbessertes mobiles Breitband (enhanced Mobile Broadband – eMBB) konzentrieren, um die Kapazität zu erhöhen und ein besseres mobiles Breitbanderlebnis zu ermöglichen (schnellere Geschwindigkeiten, niedrigere Latenzen etc.). Wie bei den vorherigen Mobilfunknetz-Generationen wird es einige Zeit dauern, das neue 5G-Netz auszubauen. 4G LTE wird weiter wachsen und als Anker der 5G Mobile Experience (via Multi-Konnektivität) für viele Jahre dienen, indem Gigabit-Datenraten außerhalb der 5G-Abdeckungsgebiete bereitgestellt werden.

Wann werden wir die ersten Smartphones und Tablets mit 5G sehen?

In der Schweiz hat Qualcomm Anfang November bereits einen einigermaßen handlichen Smartphone-Prototypen präsentiert, der eine Verbindung in ein 5G-Live-Netz in einem 3,5-Gigahertz-Spektrum aufbauen kann. Das Gerät war mit einem integrierten 5G-Mobilfunkmodem von Qualcomm ausgestattet. Mit im Handel verfügbaren 5G-Geräten rechnen Experten ab der ersten Jahreshälfte 2019.

Welche Frequenzen verwendet 5G?

5G unterstützt eine breite Palette an Frequenzbereichen – von niedrigen Bändern unter 1 Gigahertz über mittlere Bänder von 1 Gigahertz bis 6 Gigahertz bis zu hohen Bändern, die als Millimeterwellen bekannt sind. Bänder im niedrigen Frequenzbereich ermöglichen dabei eine hohe Abdeckung je Zelle, bieten jedoch nur eine niedrige Übertragungsrate. Im Gegensatz dazu erlauben höhere Frequenzen, etwa die im Frühjahr 2019 zur Versteigerung kommenden Funkbereiche von 3,4 bis 3,7 Gigahertz, deutlich mehr Datendurchsatz je Band, die Reichweite fällt jedoch deutlich geringer aus.

Wird 5G die Breitbandversorgung in ländlichen Gebieten verbessern?

Wie bereits ausgeführt, bieten die 2019 zur Versteigerung kommenden 5G-Frequenzen ordentlich Datendurchsatz, sind jedoch wegen ihrer geringen Reichweite nur bedingt für den Breitbandausbau in der Fläche, sondern mehr für datenintensivere und kleinzelligere Anwendungen, zum Beispiel in städtischen Regionen, geeignet. So nutzt die Deutsche Telekom etwa in ihrem 5G-Testnetz in Berlin den Frequenzbereich um 3,7 Gigahertz und erreicht dort Geschwindigkeiten um 2 Gbit/s, die Reichweite beträgt aber nur rund 400 Meter. Die von der Bundesnetzagentur für die Gewinner der Auktion vorgeschriebene Errichtung von 1000 neuen 5G-Basisstationen ist damit nur ein Tropfen auf den heißen Stein. Einen größeren Effekt haben vermutlich die 500 neuen Funkmasten, die Carrier in nicht versorgten Regionen aufstellen müssen – hier muss nicht explizit 5G zum Einsatz kommen.

Interessanter für eine großflächige Versorgung, bei der hohe Bandbreiten eine untergeordnete Rolle spielen, sind (theoretisch) die den Carriern bereits zugeteilten Frequenzbereiche im 700-Megahertz-Band, ursprünglich für den terrestrischen Rundfunk DVB-T verwendet, die ab 2020 bereitstehen (Digitale Dividende II). Allerdings verfügt hier jeder Netzbetreiber nur über ein Spektrum von 2 mal 10 Megahertz – eine Grundlage für die mit 5G erreichbaren hohen Bandbreiten ist aber, dass hier Kanalbandbreiten von bis zu 400 Megahertz genutzt werden können. Diese müssen jedoch an einem Stück zur Verfügung stehen.

Außerdem sollen für regionale und lokale Zuteilungen im Bereich von 3,7 bis 3,8 Gigahertz Frequenzen, insbesondere für 5G-Anwendungen, bereitgestellt werden. Für den Frequenzbereich bei 26 Gigahertz wird ebenfalls ein Antragsverfahren erarbeitet. Die Bundesnetz-agentur will damit ermöglichen, dass auch regionale Netzbetreiber, kleine und mittlere Unternehmen oder Startups mit einem erst künftig auftretenden Frequenzbedarf sowie Gemeinden und Vertreter der Land- und Forstwirtschaft 5G für Anwendungen in der Wirtschaft und Industrie nutzen, um beispielsweise die Mobilfunkversorgung im ländlichen Raum verbessern zu können. Berichten zufolge haben bereits namhafte Firmen wie ABB, Siemens, BASF, Sennheiser, Bosch, Daimler und VW Interesse bekundet, eigene lokale oder regionale 5G-Netze aufzubauen.

Was hat es mit Regional beziehungsweise National Roaming auf sich?

Der Begriff Regional Roaming wurde bei den Diskussionen um die Kriterien der 5G-Frequenzauktion in Deutschland ins Spiel gebracht. Bei der Variante des National Roaming geht es darum, dass Kunden eines Anbieters in Regionen, wo dieser keine Funkabdeckung bietet, das Netz eines anderen Carriers nutzen dürfen. Damit sollen insgesamt Funklöcher vermieden werden, die Sache ist aber nicht unproblematisch, weil die Funklöcher ja nicht ohne Grund existieren und kleine beziehungsweise neue Mobilfunkbetreiber sich um Investitionen drücken könnten.

Trotzdem begrüßt es die Bundesnetzagentur, wenn Carrier Infrastruktur-Sharing und Roaming als Möglichkeiten für eine bessere Mobilfunkversorgung nutzen – sei es bundesweit oder auch nur in ländlichen Gebieten. Netzbetreiber unterliegen dabei sogar einem Verhandlungsgebot.

Was ist 5G New Radio (NR)?

5G NR ist der globale Standard für eine einheitliche, leistungsfähigere 5G-Wireless-Air-Schnittstelle. Er wird deutlich schnellere mobile Breitbanderlebnisse ermöglichen und die mobile Technologie erweitern, um eine Vielzahl neuer Branchen zu verbinden und neu zu definieren.

Was ist Network Slicing?

Network Slicing ermöglicht die Erstellung mehrerer virtueller Netze auf einer gemeinsamen physischen Infrastruktur und ist eng mit den Virtualisierungstechniken Software-defined Networking (SDN) und Network Functions Virtualization (NFV) verwandt. Mit Hilfe von Network Slicing können verschiedene, sich teilweise widersprechende Eigenschaften einzelner Frequenzbereiche hinsichtlich Datenrate, Geschwindigkeit und Kapazität kombiniert und je nach Anwendungsfall oder Kunde bereitgestellt werden. Außerdem lässt sich so eine bestimmte Dienstgüte (Quality of Service – QoS) sicherstellen, indem ein spezieller Bereich dafür reserviert wird.


Foto: I love photo/Shutterstock