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Vom Fernsehen bis zur VR-Brille - Deshalb ist der Hype um 5G so groß



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Die Versteigerung der heiß begehrten Frequenzen für 5G ist Stand jetzt noch immer im Gange. Ein führender Konzern im Ausbau der Technik und der Weiterentwicklung, Huawei, schafft es regelmäßig in die Schlagzeilen, da auch sie sich am Ausbau in Deutschland beteiligen wollen. An Gesprächsstoff mangelt es also nicht beim Thema 5G. Auch hier im Blog wurden schon einmal die wichtigsten Fragen beantwortet.

Warum ist der Hype um 5G aber so groß? Der Vorgänger 4G, auch LTE+ genannt, hat noch immer bedenkliche Löcher, statt wirklich flächendeckend zur Verfügung zu stehen. Außerdem zeichnen sich mittlerweile einige praktische Möglichkeiten ab, mit denen das neu entstehende Funknetz aufwarten kann. Wir verraten euch hier, warum Konzerne und Institute so scharf auf 5G sind und welche konkreten Neuerungen in Zukunft damit möglich sein werden.

Steigt die Anzahl der Geräte im Mobilfunknetz, muss auch die Netzwerkinfrastruktur erweitert werden.
Steigt die Anzahl der Geräte im Mobilfunknetz, muss auch die Netzwerkinfrastruktur erweitert werden.

Die Möglichkeiten von 5G

Mit 5G ist keine konkrete Technik gemeint oder ein Funkstandard, der sich anhand einer bestimmten Frequenz festlegen lässt. Es handelt sich im Grunde nur um die nächste Generation des mobilen Datennetzes nach LTE (3.9G) und LTE+ (4G). Deshalb kann gar nicht genau davon gesprochen werden, wie 5G schließlich aussehen wird. Dennoch gibt es einige Anwendungsfelder, die sehr spezifische Anforderungen stellen, welche 5G wohl auch erfüllen wird.

Das wäre an erste Stelle die Geschwindigkeit zu nennen. Schon jetzt sind mit 4G Übertragungsraten von 300 Megabit pro Sekunde realisierbar. Das allein würde sechs parallelen Fernsehprogrammen in 4K-Qualität genügen. Ganz andere Datenmengen müssen aber für Augmented Reality, also vermischte reale und virtuelle Inhalte, oder Virtual Reality versendet werden. Auch die Sensordaten eines autonomen Fahrzeugs beziehungsweise sehr viele davon und deren Koordination in einem großen System im Straßenverkehr verlangen wesentlich höhere Bandbreiten, als sie 4G aktuell liefern kann.

Hinzu kommt der zweite Punkt: die Vielzahl der Geräte. Kleine technische Helfer, die aktuell über das eigene WLAN und dessen DSL-Anschluss mit dem Internet verbunden sind, könnten direkt über das Mobilfunknetz kommunizieren. Da der aktuellen Netzwerkinfrastruktur bei der Erweiterung durch 5G eine neue Ebene hinzugefügt wird, erhöht sich die Anzahl möglicher Teilnehmer beträchtlich. Alles andere als ausgeschlossen scheint sogar zu sein, dass die prognostizierte Zahl von 100 Milliarden gleichzeitig verbundenen Geräten längst nicht das Ende ist.

Neben der intelligenteren Verwaltung dieses Netzwerkes sind es insbesondere die breiteren Frequenzbänder, die diese bessere Übertragung realisieren. Eine vollständige Netzabdeckung geht damit jedoch noch nicht einher. Es scheint aber in jedem Fall den politischen Willen zu geben, Funklöcher an Autobahnen, Bundesstraßen und in ländlichen Regionen zu verhindern.

Schließlich ist eine gute Internetverbindung in vielen Branchen ein entscheidender Faktor, nicht nur im Wettbewerb, sondern bereits in der Existenz an sich. Wo ein Onlineshop seinen Firmensitz hat, spielt für den Kunden keine größere Rolle. Für den Eigentümer, der mit flächendeckend schnellem Internet auf dem Land ganz andere Miet- oder Grundstückspreise zahlt, kann diese Entscheidung dagegen klare Vorteile bringen.

Augmented Reality bietet in Wissenschaft und Technik beeindruckende Möglichkeiten, hat in Pokémon Go aber auch schon seine Massentauglichkeit bewiesen.
Augmented Reality bietet in Wissenschaft und Technik beeindruckende Möglichkeiten, hat in Pokémon Go aber auch schon seine Massentauglichkeit bewiesen.

Neue Frequenzen in 5G erweitern die Bandbreite

UMTS (3G) und LTE (4G) bleiben natürlich erhalten. Aus diesem Grund werden die entsprechenden Frequenzen, die verteilt über einen Bereich zwischen ungefähr 700 Megahertz und 2,5 Gigahertz liegen, weiterhin benötigt und sind bereits mit den aktuellen Übertragungsraten bestens ausgelastet. Nur mit dem Ausweichen in andere Frequenzbereiche lassen sich die geplanten Geschwindigkeiten für 5G realisieren.

Selbstverständlich können die Mobilfunkanbieter nicht einfach auf einem beliebigen Band mit dem Senden beginnen. Erlaubte Bereiche sind genau festgelegt. Manche werden von staatlichen Stellen genutzt. Die Zonen knapp oberhalb von 2,4 beziehungsweise 5 Gigahertz bleiben deinen WLAN-Router vorbehalten, der allenfalls durch Mobilfunk gestört werden könnte.

Als zuständige Stelle bestimmt die Bundesnetzagentur in Kooperation mit überstaatlichen und multinationalen Vereinigungen, welche Frequenzen für 5G genutzt werden dürfen, damit technische Geräte möglichst einheitlich und somit weltweit eingesetzt werden können. Insbesondere der Bereich zwischen 3,4 und 3,7 Gigahertz (kurz 3,6-GHz-Band) soll in Ballungsräumen für die schnelle Datenübertragung Verwendung finden.

Auf 2,1 Gigahertz können bei ähnlichem Stromverbrauch dagegen größere Distanzen überwunden werden, weshalb dieser zweite Bereich eher in dünn besiedelten Gegenden zum Einsatz kommen wird. Wegen der geringeren Teilnehmerzahl bleibt die zu erwartende Internet-Geschwindigkeit bei der insgesamt geringeren Bandbreite erhalten.

Vor allem im höheren Frequenzbereich lassen sich Geschwindigkeiten erreichen, die für VR-Brillen, Augmented Reality oder zum Beispiel autonomes Fahren benötigt werden und zwar für viele Nutzer gleichzeitig. Versteigert werden dabei Blöcke in der Größe von 10 Megahertz, wobei zum Beispiel die Deutsche Telekom 100 Megahertz als Bandbreite für eine optimale Übertragungsgeschwindigkeit nennt.

Da insgesamt vier Konzerne die nur 29 Blöcke im 3,6-GHz-Band unter sich aufteilen müssen und jeder ein möglichst breites, zusammenhängendes Spektrum erwerben möchte, ist die Bereitschaft für die einzelnen Blöcke eine ordentliche Summe Geld zu zahlen entsprechend hoch.

Funksignale können sich gegenseitig stören. Das wird dann Interferenz genannt. Die Verwendung unterschiedlicher Frequenz beugt dem vor.
Funksignale können sich gegenseitig stören. Das wird dann Interferenz genannt. Die Verwendung unterschiedlicher Frequenz beugt dem vor.

5G kommt & zeigt, was möglich ist

Samsung hat bereits angekündigt, dass das Galaxy S10+ ab Juni auch in Deutschland 5G beherrschen soll. Außergewöhnlich ist diese Nachricht keineswegs, schließlich verfügt Südkorea, wo Samsung beheimatet ist, bereits seit dem 3. April 2019 über ein umfassendes 5G-Netz. Dass die notwendige Technik bereits im Einsatz ist und der Ausbau hierzulande deshalb voraussichtlich keine größeren Unwägbarkeiten bereithält, stimmt natürlich zuversichtlich.

Zu erreichbaren Übertragungsraten gab es am 10. Mai Neuigkeiten zu vermelden. Die Telekom und Ericsson waren in einem gemeinsamen Test dazu in der Lage, 100 Gigabit, also ungefähr das 4.000-fache der durchschnittlich in Deutschland verfügbaren DSL-Geschwindigkeit, zu erreichen.

Die Frequenz war mit über 70 Gigahertz (im Vergleich zu derzeit maximal 6 GHz im Mobilfunk) extrem hoch und es wurden vier dual polarisierte Antennen für eine Kanalbündelung eingesetzt. Entsprechend hoch dürfte auch der Stromverbrauch für eine solche Verbindung gewesen sein. In Zukunft ließe sich so jedoch eine Glasfaseranbindung ersetzen. An schwer erreichbaren Stellen, zum Beispiel über Flüsse oder Verkehrsadern hinweg, könnten kostspielige Tiefbauarbeiten gespart werden.

Einen Tag davor, am 9. Mai 2019, startete das Institut für Rundfunktechnik München einen gänzlich anderen, ebenfalls verheißungsvollen Versuch. Mit 5G-Broadcasting sollen Millionen von Endgeräten gleichzeitig versorgt werden, ohne dass das normale Mobilfunknetz beeinträchtigt wird.

Im Mittelpunkt der Idee steht, dass die vorhandene Infrastruktur eines flächendeckenden 5G-Netzes für die Übertragung des Fernsehsignals einfach mitbenutzt wird. Ein Blick auf die aktuelle Ausstrahlung via DVB-T2 zeigt, dass ein Sender in Full-HD-Qualität mit einer entsprechenden Komprimierung 3 Megabit benötigt, also nur einen Bruchteil der vorhergesagten Bandbreiten.

Mit den passenden Empfangsgeräten käme das Signal huckepack über 5G bei jedem an und die TV-Sender bräuchten keine zusätzliche Antennentechnik. Bis zur tatsächlichen Umsetzung – und wenn der Testlauf denn überhaupt den praktischen Einsatz nahe kommt – werden noch ein paar Jahre vergehen. Es zeigt sich aber immerhin, wie vielseitig sich ein flächendeckendes Funknetz mit der entsprechend hohen Leistung bei der Datenübertragung einsetzen lässt. Und dabei sind die Möglichkeiten für Katastrophenschutz, Rettungsdienst und industrielle Zwecke noch gar nicht einkalkuliert.

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