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Definition Was ist 5G?

| Autor / Redakteur: M.A. Dirk Srocke / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

5G bezeichnet die Mobilfunktechnologie fünfter Generation – die soll ab 2020 auf den Markt kommen, dank technischer Weiterentwicklungen mehr Performance als ihre Vorgänger liefern und so auch die Grundlage für die Vision einer digitalen Gigabit-Gesellschaft legen.

(© aga7ta - Fotolia)

Nüchtern betrachtet ist 5G eine vereinheitlichte Mobilfunktechnologie, die auf ihren Vorgängern aufbaut. Entsprechende Verfahren werden seit 2016 vom 3rd Generation Partnership Project (3GPP) standardisiert, ein erster Satz von Standards soll mit dem für die zweite Jahreshälfte 2017 angekündigten Release 15 fertiggestellt werden. Die Markteinführung von 5G wird jedoch erst zwischen 2020 und 2025 erwartet.

Anwender werden dann von höheren Datenraten, verbesserter Spektraleffizienz, geringerer Latenzzeit und höherer Energieeffizienz als heute profitieren. Konkret werden Latenzen unter einer Sekunde angestrebt; im Downstream soll 5G bis zu zehn Gbit/s erreichen und davon einzelnen Nutzern bis zu ein Gbit/s zur Verfügung stellen. In ersten Versuchen mit Millimeterwellen in einem ergänzenden E-Band (71-76 GHz sowie 81-86 GHz) konnte Huawei sogar schon Datenraten um die 70 Gbit/s vorführen – das aber lediglich über vergleichsweise kurze Distanzen im 100-Meter-Bereich.

Spektren und Luftschnittstelle

Im Vergleich zu seinen Vorgängern wird 5G also deutlich weiter gefasste Spektren verwenden und neben dem bereits existierenden Mobilfunkspektrum (Refarming) auch Bänder im Zenti- und Millimeterbereich nutzen. Das von Samsung geführte Konsortium mmMAGIC widmet sich dabei schon jetzt der Frage, wie sich Frequenzen zwischen sechs und 100 GHz nutzen lassen, um zumindest über kurze Strecken extrem hohe Datenraten und niedrigste Latenzen zu realisieren. Zudem könnte 5G auch auf lizenzfreie Bände zugreifen, die bislang etwa von WLANs bevölkert werden.

Entwickler arbeiten zudem an konfigurierbaren Luftschnittstellen, die verschiedensten Anwendungen gleichermaßen gerecht werden – brandbreitenhungrige Videostreams also ebenso unterstützen wie die Kommunikation einer massiven Zahl von Sensoren eines Internets der Dinge. Die mittlerweile zu Nokia gehörenden Bell Labs bezeichnen diesen Ansatz als „Universal Filtered OFDM“ (UF-OFDM).

Im Gespräch sind überdies eine zunehmende Standortverdichtung mit Kleinzellen (Small Cells); engmaschiger ausgebaute Funkzellen sollen zudem geringe Latenzzeiten sichern. Offen ist derweil, inwieweit sich 5G auch auf die klassische Zellen-Struktur von Zugangsnetzen (Radio Access Network, RAN) auswirkt. So hat Huawei vorgeschlagen, die bislang feste zellulare Struktur mobiler Zugangsnetze aufzuweichen. In einem solchen 5G UCNC RAN („User Centric and No Cell Radio Access Networks“) würden logische und physikalische Infrastruktur voneinander entkoppelt – Smartphones würden sich bei diesem Modell in einer Art Hyperzelle bewegen und ohne Handover Grenzen klassischer Zellen überschreiten.

Slicing und Netzerkinfrastruktur

Mit 5G geht auch eine neue Netzwerkinfrastruktur einher. Als gesetzt gilt das Konzept eines „Network Slicing“, das die gesamte Mobilfunkinfrastruktur durchzieht und auch ein Software-definiertes Transportnetz umfasst. Hier sollen als „Slices“ bezeichnete Subnetze für verschiedene Anwendungen oder Dienste definiert werden – und jeweils entsprechende Dienstgüten garantieren.

Netzbetreiber können die Verfügbarkeit ihrer Infrastrukturen somit steuern und für spezielle Anwendungsfälle und -szenarien konfigurieren. Skeptiker befürchten damit jedoch, dass sich Service-Anbieter mit diesen Technologien noch weiter vom Ideal der Netzneutralität entfernen.

Anwendungen und gesellschaftliche Implikationen

5G wird oftmals nicht nur als reine Weiterentwicklung von 4G betrachtet, sondern blumig als Schlüsseltechnologie für digitale Gigabit-Gesellschaft und Industrie 4.0 umschrieben. Insbesondere durch die die geringen Latenzen und zuverlässig steuerbare Dienstgüten mache der Mobilfunkstandard neue Echtzeit-Anwendungen für Virtual Reality (VR) oder autonome Fahrzeuge erst möglich.

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