5G – Alles über den neuen Mobilfunkstandard

Die rasante Entwicklung in der Mobilfunktechnik ist nicht aufzuhalten. Jedes Jahr kommen neue Smartphones mit neuen Techniken und Features auf den Markt. Das mobile Internetnetz befindet sich ebenfalls stetig im Fortschritt, um der immer größer werdenden Datenmenge Herr zu werden. Bald kommt der neue Mobilfunkstandard 5G, der Nachfolger von LTE. Das verspricht vor allem schnellere Datenübertragungsraten. Aber womit kann die Entwicklung noch punkten? Was ist 5G und welche Verbesserungen sind zu erwarten? Ist eine neue Technologie bereits nötig? Wann ist mit dem Betrieb eines 5G-Netzes zu rechnen? Alles Wissenswerte rund um den Mobilfunkstandard der fünften Generation erfahren Sie hier.

Welche Verbesserungen bringt 5G?

Im Vergleich zu 4G und dem hierbei genutzten LTE soll die neue Generation im Mobilfunk einige Verbesserungen mit sich bringen. Wie auch die anderen Übergänge in die nächste Mobilfunkgeneration wird auch der Wechsel in die fünfte Generation einen Sprung in der Entwicklung darstellen.

Der Fokus der Verbesserungen liegt derweil auf den Bereichen Datenrate – was nicht sonderlich überraschend ist –, Latenz und Stabilität. Profitieren sollen dabei sowohl Unternehmen als auch Privatpersonen. Eine verbesserte Kommunikation und eine schnellere Datenübertragung sind also das vorrangige Ziel von 5G. Experten gehen von Verbesserungen in vielen Bereichen aus. Diese sind allerdings noch nicht in Stein gemeißelt, da die Entwicklung, wie bereits erwähnt, noch am Anfang steht.

• Höhere Datenübertragungsrate (womöglich zwischen 5 – 10 GBit/s)
• Höhere Mindestübertragungsrate von 50 MBit/s
• Niedrigere Latenzzeiten für eine flüssigere Übertragung (1 – 5 ms)
• Verringerung des Stromverbrauchs
• Verringerung der Netzkosten
• Erhöhung der Anzahl an erreichbaren Endgeräten je km²
• Mehr Datenvolumen pro km² je Mobilfunkstation
• Höhere Netzstabilität

Diese Übersicht zeigt, dass die Mobilfunknutzer in Zukunft durch den Generationenwechsel zu 5G mehr Vorteile erfahren als nur eine höhere Datenübertragung. Auch weitere Faktoren wie die verbesserte Netzstabilität sorgen für eine Kommunikation mit weniger Störanfälligkeit.

Des Weiteren könnten auf lange Sicht durch die Einführung von 5G die Kosten für die Nutzer sinken, da sich die Netzkosten im Betrieb und der Stromverbrauch ebenso reduzieren sollen. Inwiefern das Realität wird, bleibt allerdings abzuwarten. Die verbesserten Übertragungsgeschwindigkeiten erfordern allerdings eine weitere Erhöhung der verfügbaren Datenvolumina bei den Allnet-Flat-Tarifen.

Dank der erhöhten Datenrate wird die mobile Ansicht von Videos in höchster Qualität nämlich deutlich verbessert. Durch die Verringerung der Latenz wird hier ebenfalls ein Fortschritt zu erkennen sein, da Verzögerungen minimiert werden. So ist auch der Genuss von Live-Videos unterwegs noch besser zu realisieren.

Wie schnell ist 5G? Welche Datenraten sind möglich?

Die vor allem bei der Öffentlichkeit im Fokus stehende Verbesserung liegt im Bereich der Geschwindigkeit. Obwohl das Potential von 4G noch nicht ausgereizt ist, steht die Frage im Raum, wie schnell 5G wird. Die Verbraucher sollen mit einer maximal möglichen Datenrate von mindestens 1.000 MBit/s versorgt werden. Angestrebt werden allerdings noch Höchstgeschwindigkeiten in Richtung 10 GBit/s.

Heutzutage liegen die gängigen Datenraten bei den Allnet-Flats mit LTE bei Geschwindigkeiten von 100 MBit/s. Günstige Allnet-Flats liegen hier logischerweise oft noch darunter. Die aktuelle Höchstgeschwindigkeit im mobilen Internet beträgt etwa um die 500 MBit/s, was mit LTE-Advanced zu erreichen ist. LTE Advanced ist die Weiterentwicklung der LTE-Technologie und auch unter den Begriffen LTE Max oder LTE Plus bekannt.

Die neue Technologie der fünften Mobilfunkgeneration soll demnach mindestens doppelt so schnell werden wie die aktuelle Verbindung. In den vergangenen Jahren hat der stetige Fortschritt bei den Mobilfunkgenerationen die maximalen Datenraten um ein Vielfaches erhöht. Entsprechend ist dies auch das vorrangige Ziel von 5G.

5G im Überblick: alles Wissenswerte über den neuen Mobilfunkstandard in Kürze. Quelle: allnetflatvergleich.de

Entwicklung der Mobilfunkstandards

Im Vergleich zu den zurückliegenden Mobilfunkstandards sind die in der Zukunft möglichen Datenraten eigentlich unvorstellbar. Die ersten Technologien, die bei der mobilen Datenübertragung eingesetzt wurden, erreichten gerade einmal Geschwindigkeiten von 55,6 kbit/s (GPRS) und 290,9 kbit/s (EDGE). Erst mit der Einführung von UMTS in der dritten Mobilfunkgeneration konnte die Marke von einem MBit/s überschritten werden. Die folgende Tabelle stellt die Geschwindigkeiten der einzelnen Technologien gegenüber:

Maximal mögliche Downloadraten der unterschiedlichen Verbindungstechnologien beim mobilen Internet.

Mobilfunkstandards in der Übersicht

Welche Standarts gibt es derzeit noch? Alle Infos zu den anderen Technologien in Deutschland und wie schnell diese sind.

➥ Alle Infos zu den Mobilfunkstandarts

Braucht es wirklich (schon) 5G?

In Deutschland ist der Ausbau des LTE-Netzes noch nicht einmal zu 100 % abgeschlossen, da steht schon die neue Mobilfunkgeneration in den Startlöchern. Ist eine neue Technologie jetzt schon vonnöten, wenn die „alte“ noch nicht einmal vollständig ausgeschöpft ist? Bereits 2020 soll der neue Standard marktreif sein. Da dies nicht mehr in allzu ferner Zukunft liegt, drängt sich die Frage auf, ob wirklich schon der Bedarf an eine neue Mobilfunkgeneration besteht.

Die erhöhte Datenrate macht das Übertragen von großen Dateien noch schneller. Größere Downloads wie bei Filmen oder Spielen sind dann auch in gestochen scharfer Qualität problemlos möglich. Auch Live-Inhalte lassen sich besser übertragen, da die Latenzzeiten verringert werden.

Das verhilft auch der Internettelefonie zu Vorteilen, da gleichzeitig die Verzögerungen minimiert werden. Angestrebt wird eine Latenzzeit von weniger als 1ms. Bei LTE liegt die Latenz der Datenübertragung bei etwa 20 – 50 ms.

In welchen Bereichen können die Vorteile von 5G genutzt werden?

Aufgrund der Minimierung der Latenz steht selbst Online-Gaming nichts mehr im Wege. Wenn die Hersteller von Mobilfunkgeräten ihren hardwaretechnischen Fortschritt aufrechterhalten, offenbaren sich im Bereich der Online-Games für Smartphones ebenfalls neue Möglichkeiten.

Das ist aber natürlich noch nicht alles. Durch die Entstehung neuer Ideen werden neue Technologien benötigt und durch neue Technologien werden neue Ideen geweckt. Diese Wechselwirkung wird sich erneut bei der fünften Generation des Mobilfunkstandards zeigen. Die Verfügbarkeit des mobilen Internets im Einklang mit der Funktionalität der Smartphones führte zu einer nachhaltigen Veränderung der Gesellschaft und vor allem ihrer Vernetzung. 5G ist hier der nächste Schritt. Die Vernetzung wird unaufhaltsam voranschreiten. Einige Bereiche, die davon profitieren, lauten beispielsweise:

• Internet of Things
• Autonomes Fahren
• Gaming
• Virtual Reality
• Augmented Reality Maintenance
• Übertragung von HD-Inhalten
• Versorgung von Großstädten
• Bessere mobile Datenversorgung bei hohen Geschwindigkeiten (z.B. im Zug)

Das Internet der Dinge

Neben der Kommunikation zwischen menschlichen Individuen soll auch das Internet of Things vom neuen Standard profitieren. Das Internet der Dinge befindet sich weiterhin in einem frühen Stadium, kann durch 5G seine Entwicklungsgeschwindigkeit aber wahrscheinlich deutlich steigern. Die Verwirklichung der Ideen aus diesem Bereich, die mit der aktuellen Generation nicht umzusetzen sind, rücken damit näher.

Die Vernetzung von (Haushalts-)Gegenständen, Maschinen etc. wird dank der neuen Technologien nicht nur im Smart Home für viele Menschen zum Alltag werden. Das Internet of Things ist dabei weniger Nutznießer von den höheren Datenraten als von:

• der geringeren Latenz,
• der Erhöhung der erreichbaren Endgeräte und
• der verbesserten Netzstabilität.

Vor allem in der Industrie und beim autonomen Fahren kann sich die deutlich niedrigere Latenz, die die fünfte Generation gegenüber LTE aufweist, bemerkbar machen. Hier kommt es auf schnelle Reaktionen an. Verzögerungen sind hier nicht nur ärgerlich, sondern gefährden den (Produktions-)Ablauf und, vor allem im Falle des autonomen Fahrens, Menschenleben.

Durch die Erhöhung der erreichbaren Endgeräte wird sichergestellt, dass trotz der potenzierten Teilnehmerzahl am mobilen Netzwerk ausreichend Verbindungen hergestellt werden können. Die verbesserte Netzstabilität sorgt indes dafür, dass die Kommunikation jederzeit möglich ist. Angestrebt wird hier eine Zuverlässigkeit von 99,999 %.

Flächendeckende Versorgung, stets verfügbar

Abgesehen davon, dass der Ausbau des Mobilfunknetzes weiter voranschreitet, steht Deutschland bei der Versorgung mit dem mobilen Internet im internationalen Vergleich nicht sehr gut da. Beim Speedtest Global Index erreicht Deutschland mit einer durchschnittlichen Downloadrate von 26,43 MBit/s im weltweiten Ranking nur Platz 47. Damit ist das Internet hierzulande langsamer als beispielsweise im Oman (Platz 44), in den USA (Platz 45) und in Albanien (Platz 46). Auf Rang 1 befindet sich übrigens Norwegen mit 61,2 MBit/s. Die weltweit durchschnittliche Downloadrate beim mobilen Internet liegt bei 21,25 MBit/s.

Durch die Verwendung von 5G könnte die flächendeckende Nutzung des mobilen Internets in Deutschland Wirklichkeit werden. Das trifft in erster Linie auf noch nicht durch LTE erschlossene, hauptsächlich ländliche Randgebiete zu. Aber auch in den Großstädten kann sich die neue Technologie bemerkbar machen. Dank der erhöhten möglichen Teilnehmerzahl im Netzwerk soll die Verfügbarkeit immer gegeben sein, selbst bei großen Menschenmengen, die sich einen Sendemast „teilen“ müssen. So sind bei Großveranstaltungen die mobilen Dienste weiterhin nutzbar, auch wenn ein Großteil der Besucher zum Smartphone greift.

Des Weiteren wird das Wort „mobil“ weiter an die Geschwindigkeit der Gesellschaft angepasst. Während LTE bereits eine stabile Verbindung bei Geschwindigkeiten von 100 bis 300 km/h ermöglicht, funktioniert die fünfte Generation noch schneller. Geschwindigkeiten von bis zu 500 km/h sollen die Verbindung nicht beeinträchtigen. Ob der nächste Schritt, die Vernetzung von Flugobjekten, auch mit der fünften Generation einhergeht, wird sich zeigen.

Hinzu kommt, dass die Datenmenge, die die Privatkunden nutzen, immer größer wird. Mit 5G wird dieser Hunger gestillt und die Verbreitung von HD-Bildern und hochauflösenden Videos wird auch im mobilen Bereich zunehmen.

Chancen für das mobile Entertainment

Im Bereich der Unterhaltung könnte die neue Mobilfunkgeneration daher ein Volltreffer werden.  Weil die mobilen Endgeräte eine immer höhere Auflösung ermöglichen und in Zukunft vermehrt auf Virtual-Reality-Displays oder sogar Augmented-Reality-Displays zurückgreifen, steigt auch der Bedarf einer hohen Bandbreite und geringer Verzögerungszeiten.

Bei einem 360-Grad-Video, das in Ultra-HD bzw. 4k dargestellt werden soll, benötigt man dann eine Downloadrate von etwa 300 – bis 600 MBit/s. Eine Latenz von weniger als 5ms ermöglicht eine schlierenfreie Darstellung, wenn sich der Nutzer umsieht. 5G ist in der Lage, diese Werte zu liefern. Sie könnten dank der neuen Mobilfunkgeneration im Zug sitzen und live in 3D das Fußballspiel Ihrer Lieblingsmannschaft sehen oder ein Live-Konzert besuchen.

Die Anwendungsgebiete, in die die neue Technologie vordringen wird, lassen sich weiter fortführen, beispielsweise neue zuverlässige Kommunikationswege in Krisensituationen. Anderen Ideen muss erst noch der Weg geebnet werden. Ob es 5G wirklich schon braucht, muss dabei jeder für sich selbst entscheiden. Die Chancen, die damit einhergehen, sind jedoch in der Lage, unser Leben zu verändern, teilweise sogar grundlegend.

Zwingend erforderlich ist 5G natürlich nicht, da den meisten Nutzern die maximalen Downloadraten zurzeit in der Regel ausreichen. Der Bedarf wird aber spätestens durch das Angebot geschaffen. Außerdem gehen mit neuen Technologien auch viele Verbesserungen in zahlreichen Lebens- und Arbeitsbereichen einher. Die Provider werden allerdings ihre Tarife entsprechend anpassen müssen. Eine Allnet-Flat mit 20 GB wird bei stetiger Verfügbarkeit flüssiger HD-Videos nicht mehr ausreichen.

Wer ist an der Entwicklung von 5G beteiligt?

Die Anwendung im Alltag ist allerdings noch Zukunftsmusik. Wie steht es um den aktuellen Entwicklungsstand? Begonnen hat die Forschung rund um die nächste Mobilfunkgeneration 2008 und damit bereits vor der Einführung von LTE in Deutschland. Die NASA in Zusammenarbeit mit M2Mi Corp und unabhängig davon das South Korean IbjngT R&D program begannen damals schon in diese Richtung zu forschen. Seitdem sind zahlreiche Unternehmen und Organisationen hinzugekommen. Einige von ihnen sind:

• Huawei
• Samsung
• Telefonica Europe
• Fujitsu Laboratories Europe
• Das EU-Projekt METIS
• Nokia
• NEC
• Ericsson
• Deutsche Telekom

Die Liste ist mit Sicherheit nicht vollständig, zeigt aber, dass international erfolgreiche Unternehmen die Entwicklung vorantreiben. Die Telekom füllt dabei in Deutschland die Vorreiterrolle aus. Bereits 2016 zur IFA testete das Unternehmen die Übertragung eines Sportevents mittels 5G. Die Zuschauer konnten sich mit einer VR-Brille Bilder der Übertragung in 3D ansehen. Dabei wurden durchschnittliche Übertragungsraten von 3,5 GBit/s bei einer Latenz von 3 ms erreicht.

Für eine schnelle Entwicklung, bei der auch die Zusammenarbeit mit vielen Partnern gefördert wird, soll das Innovationslabor 5G:haus der Telekom sorgen. Hier wird an der Entwicklung des weltweiten 5G-Standards gearbeitet. Dafür kooperiert die Telekom an dieser Stelle mit zahlreichen Unternehmen, Forschungsgruppen und Organisationen:

• Ericsson
• Huawei
• Nokia
• Samsung
• Qualcomm
• ZTE
• Stanford University
• Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz
• Fraunhofer-Gesellschaft

Die durchschnittlichen 3.500 MBit/s, die die Telekom 2016 erreichte, konnte Ericsson bereits 2015 auf dem MWC (Mobile World Congress) demonstrieren. Daher ist es nicht unwahrscheinlich, dass die jetzige Höchstgeschwindigkeit unter Laborbedingungen deutlich höher ausfällt. Ob allerdings die Verbraucher bereits 2020 die nächste Mobilfunkgeneration nutzen können, ist noch nicht klar.

Wann wird es 5G geben?

Industrie, Wissenschaft und Politik haben es sich derweil zum Ziel gesetzt, in ebendiesem Jahr 2020 mit dem Ausbau des Netzes zu beginnen. Bis es allerdings zur Alltagstauglichkeit reicht, wird noch etwas mehr Geduld gefragt sein. Zum einen ist selbst der Ausbau des LTE-Netzes noch nicht abgeschlossen, zum anderen stehen auch die Hersteller der Smartphones und anderer Endgeräte in der Pflicht.

Logischerweise kann die 5G auch nur dann genutzt werden, wenn kompatible Geräte im Umlauf sind. Bis es soweit ist, bedarf es allerdings erst einmal eines internationalen Standards. Ein einheitlicher Standard ist allerdings bis Ende 2017 immer noch nicht geschaffen worden. Eventuell wird sich auch deshalb die Einführung verzögern.

Die EU hat das Ziel auf 2020 aber ebenso festgelegt wie beispielsweise Huawei und Ericsson. Nokia geht allerdings davon aus, dass eine flächendeckende Lösung von 5G erst 2030 für die Netzabdeckung und Datenraten nötig sein wird. Zeit genug also, um den neuen Mobilfunkstandard auszubauen?

Ausbau der Infrastruktur

Bevor es zu einer Nutzung kommen kann, muss – wie bei den vorherigen Verbindungstechnologien auch – das Mobilfunknetz ausgebaut werden. Und bevor es für die Konzerne also ans Geldmachen geht, kommen weitere enorme Investitionen auf sie zu. Beim Ausbau der Infrastruktur für 5G kommen zudem signifikante Kostenfaktoren ins Spiel:

• Um die Daten in der angestrebten Geschwindigkeit zu übertragen, muss jeder Mast ans Glasfasernetz angeschlossen sein.
• Mehr Antennen und Funkzellen werden nötig sein.
• Auktionskosten für neue Frequenzbereiche müssen geklärt werden.

Woran muss noch gearbeitet werden?

Inwieweit der Staat sich an den Kosten des Ausbaus beteiligt, ist bislang noch unklar. Vorher muss allerdings erst der Standard für eine einheitliche Nutzung eingeführt werden, damit die zahlreichen Unternehmen weltweit auch eine kompatible Technik schaffen können. Während der 5G-Demo von Ericsson im Jahr 2015 hat das schwedische Unternehmen bereits für 2016 mit einer Festlegung internationaler Standards zur fünften Mobilfunktechnik gerechnet.

Daneben wird der Ausbau des Netzes ebenfalls einige Zeit in Anspruch nehmen. Es werden aufgrund der neu genutzten Frequenzbreite zwischen 6 und 100 GHz, nicht nur neue, sondern auch mehr Funkzellen benötigt. Je höher die Frequenz ist, auf der gefunkt wird, desto niedriger ist die Reichweite. Das führt genauso zu höheren Kosten wie die erforderliche Anbindung an ein Hochgeschwindigkeitsnetz, das Daten per Glasfaserkabel übertragt.

Fazit – 5G wird vieles verändern

Ist ein einheitlicher Standard gefunden, wird 5G das mobile Internet erneut revolutionieren. Die Frage, wie diese Revolution aussehen mag, ist dabei von Ideen und Innovationen geprägt. Das Ausmaß wird sich erst in der Zukunft zeigen. Durch die neue Mobilfunkgeneration kann aber vor allem das Internet of Things fester Bestandteil unseres Lebens werden.

Auch das autonome Fahren wird durch eine verbesserte Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation immer greifbarer. Sowohl in Bereichen der Industrie als auch für den Privatnutzer werden neue Möglichkeiten erschlossen. Für die Privatnutzer wird es vor allem Veränderungen in der Unterhaltung und der Datenübertragung geben. Unternehmen und das Internet der Dinge profitieren von der Verbesserung der Kommunikation innerhalb des Netzwerks und seines Ausbaus.

Anders als LTE ist 5G keine einzelne Technologie, sondern setzt daher auf die Errichtung eines allumfassenden Netzwerks und dessen Koordinierung. Dafür werden mehrere Technologien kombiniert. Aufgrund des aktuellen Stands und der Komplexität ist jedoch nicht unbedingt mit einer weitreichenden Verfügbarkeit von 5G im Jahr 2020 zu rechnen. Das riesige Potential ist allerdings unverkennbar und wir warten gespannt auf neue Entwicklungen. Vorher gilt es allerdings, die aktuelle LTE-Technologie auszureizen. In Zukunft werden wir allerdings nicht mehr an unbegrenztem Datenvolumen vorbeikommen.