Der neue Mobilfunkstandard 5G: Ein Blick in die Zukunft

Versteigerung der 5G-Frequenzen im Frühjahr 2019

Vor 18 Jahren, im Sommer 2000, wurden in Deutschland UMTS („Universal Mobile Telecommunications Systems“) Frequenzen zwischen Vertretern der Telekom, Vodafone und E-Plus versteigert. Im Endeffekt erzielte die Auktion 50,8 Mrd. €, ein Zeichen dafür welch‘ großer Markt sich plötzlich auftat. Denn dank UMTS Frequenzen konnten Handybesitzer nun mobil im Internet surfen, was den Weg zum Erfolg des ersten iPhone im Jahr 2007 ebnete.  Im Frühjahr 2019 wird die Bundesnetzagentur nun die landesweiten 5G-Frequenzen für die nächsten 20 Jahre versteigern. Die große Vision, die 5G dabei verspricht: Drahtlose Datenübermittlung (so gut wie) in Echtzeit. Denn die Latenzzeit von 5G liegt bei weniger als einer Millisekunde. Aber: Welche Möglichkeiten bietet diese blitzschnelle Frequenz für Wirtschaft und Alltag? Und wo stehen wir mit dieser Technologie aktuell in Deutschland im Vergleich zu anderen Ländern?

Was kann 5G? Was ergibt sich für Logistik und IT?

Der Unterschied zwischen einer Übertragung mit minimaler Verzögerung und Echtzeit-Übertragung wird dem Benutzer am besten mithilfe eines Experimentes bewusst. Stellen Sie sich folgende Situation vor: Sie bekommen eine Virtual-Reality-Brille aufgesetzt und jemand wirft Ihnen einen Ball zu. Dabei überträgt eine Kamera den auf Sie zufliegenden Ball auf die Bildschirme in der VR-Brille. Wenn es dabei eine kleine Verzögerung gibt, werden Sie den Ball mit großer Wahrscheinlichkeit nicht fangen. Um zu verstehen wie schnell 5G wirklich ist, blinzeln Sie einmal. Ein Wimpernschlag nimmt 300 Millisekunden in Anspruch. 5G jedoch kann innerhalb von einer Millisekunde Daten an ein Gerät und wieder zurückschicken.

Hier liegt einer der größten Vorteile von 5G gegenüber den bisherigen drahtlosen Übertragungsmöglichkeiten: 5G soll den Zeitverlust eliminieren. Deshalb gilt der Standard beispielsweise als eine Voraussetzung für autonomes Fahren. 5G bietet außerdem enorme Möglichkeiten für Wirtschaft, Telemedizin (die ärztliche Behandlung eines Patienten über eine räumliche Distanz) sowie für Logistikunternehmen wie die Deutsche Bahn oder die Deutsche Post, zum Beispiel in der digitalisierten Lagerhaltung.

Autonomes Fahren und externe Rechenzentren

Selbstfahrende Autos werden wohl erst eine Chance haben, wenn sie in Echtzeit auf Verkehrssituationen reagieren können. Bisher wird noch mit WLAN-Technologie, Sensoren und Satellitensignalen gearbeitet. Hersteller wie Volkswagen, BMW und Daimler pochen auf einen beschleunigten Ausbau von 5G, denn ein vollautomatisiertes Auto würde riesige Mengen an Daten verarbeiten müssen, um sich sicher durch den Verkehr bewegen zu können. Diese enorme Rechenleistung kann nach Expertenmeinung nicht vom Auto geleistet werden, sondern müsste in externen Rechenzentren bereitgestellt werden. 5G würde die Daten zwischen Rechenzentrum und Fahrzeug sicher und in Echtzeit übertragen. Wichtig wäre in diesem Fall eine flächendeckende Bereitstellung der Frequenz.

Die enormen Kapazitäten bieten neue Möglichkeiten

Doch der neue Mobilfunkstandard kann mehr als nur Schnelligkeit: Er bietet ungemeine Kapazitäten. 5G ermöglicht die Vernetzung zwischen Mrd. von Geräten und erhöht die Nutzerkapazitäten pro Funkzelle. In einer Funkstelle könnten sehr viele Menschen telefonieren oder sehr viele Daten gleichzeitig heruntergeladen werden. In den geplanten verlängerten Zügen der Deutschen Bahn, könnten 1.000 Menschen gleichzeitig problemlos im mobilen Internet surfen.

Auch die Energiebranche würde von der neuen Frequenz profitieren. Mithilfe von 5G in Verbindung mit Cloudlösungen ließen sich Daten in Echtzeit analysieren. So bestünde eine bessere Datenbasis, wo Energie entsteht und wo sie gerade benötigt wird. Die Effizienzsteigerung resultiert schließlich aus der Zusammenführung von Angebot und Nachfrage. Außerdem hat 5G einen Energieverbrauch, der um den Quotienten 1.000 niedriger liegen soll als bei LTE. Die Technik darüber hinaus kleinste Sensoren einbinden und gilt als deutlich ausfallsicherer.

Eine ausführliche Vernetzung der industriellen Produktion, also von Maschinen und Anlagen, würde vollkommen neue Möglichkeiten bieten. 5G könnte den Weg zum „Internet of Things“, bzw. „Industrie 4.0“ final ebnen. Die Frequenz ist im Stande, mehrere hunderttausend Geräte und Werkteile in einer Funkzelle miteinander kommunizieren zu lassen. Somit kann sie Produktionsabläufe vernetzten und den Automatisierungsgrad erhöhen. Die aktuell genutzten Technologien (WiFi oder Bluetooth) können dies nicht leisten. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass Anlagen, welche bisher leitungsgebunden sind, drahtlos arbeiten können.

Beispiele aus der Welt – 5G und seine Wirkung

Es scheint, als gäbe es ein weltweites Wettrennen unter Regierungen und Telekonzernen um den neuen Mobilfunkstandard. Der starke Wettbewerb unterstreicht die mögliche Bedeutung der Technologie für die Wirtschaft der Zukunft:

Europa

Im größten Tagebau Europas, einer Kupfermine im Dorf Gällivare in Nordschweden, operiert eines der ersten 5G-Netze Europas. Das Arbeiten in der Mine ist hart: Löcher müssen in die Felsen gesprengt werden. Dabei entstehen giftige Dämpfe. Diese verhindern jedes Mal die Weiterarbeit für einige Zeit. Durch die Ausrüstung mit einem 5G-Netz, welches vor kurzem von der Firma Ericsson aufgebaut wurde, können die Bohrer nun per Kamera aus der Ferne gesteuert werden. Die Arbeitszeit der Bohrtürme ließe sich jährlich von 5.000 auf 7.000 Stunden erhöhen, woraus eine Kostenersparnis in der Größenordnung von 1,5 Mrd. € per Anno entsteht.

Asien

In Südkorea ging Anfang Dezember 2018 das weltweit erste große kommerzielle 5G Netz an den Start, welches zunächst von Firmenkunden genutzt werden kann. Seit dem 1. Dezember funken die Sendemasten in mehreren Städten die neue Frequenz. Ab März 2019 sollen die ersten 5G Handys an Konsumenten verkauft werden und ab Herbst desselben Jahres soll 5G in allen größeren Städten des Landes verfügbar sein. Die Deutsche Telekom hat vor zwei Jahren eine Partnerschaft mit SK Telecom, dem südkoreanischen Marktführer, geschlossen. Von der Zusammenarbeit verspricht sich der Konzern einen Entwicklungsschub.

China

Chinas Regierung plant bereits seit einigen Jahren den Ausbau von 5G und wird bis 2020 400 Mrd. $ investieren. 2017 stellte das Reich der Mitte im Durchschnitt jeden Tag 460 neue Mobilfunkmasten auf, chinesische Firmen wie Huawei und ZTE liefern die Infrastruktur. Bereits heute ist das Land fast komplett mit 4G-Verbindungen versorgt, was als wichtige Voraussetzung für die Umstellung auf 5G gilt. Heute kommen in China bereits auf 10.000 Menschen 14,1 Mobilfunkmasten, in Japan sind es sogar 17,4. Zum Vergleich: Die Bundesrepublik kommt auf 8,7 Funkmasten und die USA liegen sogar nur bei 4,7 auf die benannte Anzahl Menschen. In den Staaten hat die Telekom Tochter T-Mobile US im Sommer 2018 in einem Deal mit Nokia beschlossen, ein US-weites 5G Netz in Kostenhöhe von 3,5 Mrd. $ aufzubauen.

Afrika

In einem der ärmsten Länder der Welt gibt es seit kurzem das erste kommerzielle 5G-Netz Afrikas. Im von Südafrika umgebenen Binnenstaat Lesotho hat die südafrikanische Vodafone-Tochter Vodacom das Netz als Werbeprojekt aufgebaut. Das Unternehmen besitzt in Südafrika bislang nur eine Testlizenz für 5G. Es darf noch nicht an Endkunden verkaufen und liefert sich ein Wettrennen mit dem Konkurrenten MTN, welcher gemeinsam mit ZTE und Ericsson Afrika sowie den Mittleren Osten erschließen will.

Die Entwicklung von 5G in Deutschland

Aktuell wird noch an der Verbreitung der aktuellen Übertragungsstandards 4G und LTE gefeilt. Die Deutsche Telecom kann derzeit 95,5% der deutschen Bevölkerung mit LTE versorgen. Vodafone kommt auf ca. 93% und O2 liegt bei 85%. Schwieriger ist es für Bürger außerhalb der deutschen Metropolregionen, wo Lücken in der Netzabdeckung keine Seltenheit sind. Besonders wenn man sich die Möglichkeit von autonom fahrenden Autos vor Augen führt, wird verständlich, dass sich ländliche Regionen sorgen, vom Fortschritt abgeschnitten zu werden.

Doch wie Kanzleramtsminister Helge Braun zu bedenken gibt, ist der flächendeckende Ausbau von 5G sehr teuer. Und dies gilt insbesondere auf dem Land, wo es sich aufgrund der geringen Einwohnerdichte nur sehr langsam bis gar nicht rechnen würde, 5G auszubauen. Außerdem bleibe zu bezweifeln, dass Privatpersonen viel mehr Geld für schnellere Verbindungen zahlen würden. Die Verantwortung für die Finanzierung von 5G könne also auf den Schultern der Wirtschaft liegen, besonders im Bereich Automobile, Manufacturing und Automation.

5G innerhalb der nächsten zwei Jahre?

Die Bundesnetzagentur hat in ihren Vergaberegelungen für die 5G-Frequenzen unter anderem festgelegt, dass die Telekomkonzerne bis 2020 jeweils mindestens 500 5G Masten erbauen sollen. Dazu kommen weitere 500 Mobilfunkmasten, um ländliche Regionen ans das Mobilfunknetz anschließen. Bis Ende 2020 sollen 98% aller Haushalte mit 100 Mbit/s versorgt sein. Gleiches gilt für alle Autobahnen und die wichtigsten Bundesstraßen: Auf allen anderen Bundesstraßen sowie vielbefahrenen Bahnstrecken muss eine Versorgung von mindestens 50 Mbit/s sichergestellt werden. 5G Mobilfunkverträge für Endkunden sollen voraussichtlich 2020 in Deutschland auf den Markt kommen.