Definition Was ist 5G Advanced?

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5G Advanced ist die nächste 5G-Evolutionsstufe und ein wichtiger Zwischenschritt auf dem Weg zu 6G. Den Grundstein für 5G Advanced legt das 2024 finalisierte 3GPP Release 18. Neben mehr Geschwindigkeit und Kapazität bietet 5G Advanced zahlreiche weitere Verbesserungen wie bessere Energieeffizienz und intelligentere Netzwerksteuerung.

5G Advanced ist die offizielle Bezeichnung für die nächste Evolutionsstufe des zellularen Mobilfunks. Manchmal wird dafür die Kurzform 5.5G verwendet. Den Grundstein für 5G Advanced legt das Release 18 des 3rd Generation Partnership Project (3GPP), der weltweiten Kooperation von Standardisierungsgremien für Mobilfunk. Die Arbeiten an dem Release begannen bereits im Jahr 2022. Im Jahr 2024 wurde der funktionale Freeze für das Release finalisiert. Da sich im Vergleich zu den Vorgänger-Releases viele gravierende Veränderungen aufsummiert haben, hat sich die 3GPP-Standardisierungsorganisation dafür entschieden, ab dem Release 18 offiziell die Bezeichnung "5G Advanced" einzuführen. Ein neues Logo wurde ebenfalls speziell für 5G Advanced erstellt.

Release 18 ist ein wichtiger Zwischenschritt hin zum zellularen 6G-Mobilfunk, der laut 3GPP mit dem Release 21 offiziell starten wird. Die bereits in Planung befindlichen Releases 19 und 20 werden noch 5G Advanced zugeordnet. Mit der Fertigstellung der 6G-Mobilfunkstandards ist nicht vor 2028 zu rechnen.

Die 5G-Advanced-Spezifikation bringt zahlreiche Leistungs- und Effizienzverbesserungen sowie neue Systemfunktionen mit und eröffnet erweiterte oder neue Use Cases. Künstliche Intelligenz (KI) und Maschinelles Lernen (ML) halten ebenfalls Einzug in die Mobilfunkspezifikation. Sie verbessern die Performance und erleichtern das Betriebsmanagement der Mobilfunknetze. 5G Advanced wird abwärtskompatibel zu den Releases 15 bis 17 sein und auch jetzige 5G-Geräte bedienen.

Die wichtigsten Leistungsmerkmale und neuen Funktionen von 5G Advanced

5G Advanced sorgt sowohl im Frequenzbereich unter sieben Gigahertz als auch im mmWave-Frequenzbereich für eine verbesserte spektrale Effizienz, niedrigere Latenzzeiten und höhere Geschwindigkeiten sowohl im Uplink als auch im Downlink. Erreicht wird das unter anderem durch massive MIMO (Multiple Input Multiple Output) und die Nutzung mehrerer Trägerfrequenzen. Der interzellulare Wechsel profitiert ebenfalls von 5G Advanced und optimiert den Handover ohne Serviceunterbrechung. Zu den weiteren Verbesserungen und neuen Funktionen von 5G Advanced zählen:

• Höhere Energieeffizienz: 5G Advanced optimiert die Energieeffizienz in mehreren Bereichen. Der Energieverbrauch im Core-, Basisstationen- und Endgerätebereich wird gesenkt. Unter anderem ist ein Wakeup-Signal-Design vorgesehen, das den Stromverbrauch der Geräte in inaktivem Zustand senkt.

• Genauere Standortbestimmung: 5G Advanced erhält eine verbesserte Standortbestimmung. Sowohl im Indoor- als auch im Outdoor-Bereich werden Genauigkeiten von wenigen Zentimetern erreichbar. Im Außenbereich ergänzt 5G Advanced die Positionsbestimmung über globale Navigationssatellitensysteme (GNSS; Global Navigation Satellite Systems) mit Funktionen wie Beamforming und zeitbasierten Methoden zur Standortbestimmung. Innerhalb von Gebäuden werden zentimetergenaue Standortbestimmungen auch ohne Satellitensignal möglich.

• Verbesserungen im Betrieb und Management der Mobilfunknetze: Der Betrieb und das Management der Mobilfunknetze sind mit 5G Advanced ebenfalls optimiert. Die Spezifikation enthält Funktionen zur Automatisierung der Netze, verbessert Network Slicing, bietet intelligentes Netzwerkmanagement und optimiert die Ende-zu-Ende-Bereitstellung von Mobilfunkleistungen. Verfahren der Künstlichen Intelligenz und des Maschinellen Lernens halten im RAN (Radio Access Network), im Core-Netzwerk und im Netzwerkmanagement Einzug. Sie verbessern auch die Leistung komplexer Mehrantennensysteme.

Weitere Merkmale von 5G Advanced sind:

• präziseres Timing über die Bereitstellung von Zeitreferenzen direkt aus dem Netz

• Unterstützung niedrigerer Datenraten für Wearables oder IoT-Geräte

• verbesserte Multicasting-Funktion

• verbessertes Edge Computing

• Verbesserungen des Dynamic Spectrum Sharing

• Bereitstellung der Grundlagen für 5G über SAT (Non-Terrestrial Networks; NTN)

• verbesserte Unterstützung von RedCap-Geräten (Reduced Capability Devices)

• verbesserte Mechanismen für Sidelinks und Device-to-Device-Relay (Empfang von Netzinformationen über andere User-Endgeräte)

• erweiterte Unterstützung für massive IoT-Szenarien

Für welche Anwendungen ist 5G Advanced besonders geeignet?

5G Advanced erweitert die Anwendungsmöglichkeiten und erschließt neue Use Cases. Von der nächsten 5G-Evolutionsstufe profitieren Anwendungen wie Spatial Computing und Immersive Computing, Virtual, Extended und Augmented Reality (VR, XR, AR), (industrielle) IoT-Anwendungen, Wearables, Industrie 4.0, industrielle Automatisierungssysteme, Logistiksysteme, private Campusnetzwerke, autonomes Fahren, autonome Roboter oder Drohnen, 5G Broadcast, Hotspot Areas, Netzwerkkonnektivität in Hochgeschwindigkeitszügen und Flugzeugen und vieles mehr.

Wie ist der aktuelle Stand der Einführung von 5G Advanced?

Der funktionale Freeze des 3GPP Release 18 erfolgte 2024. Damit wurde die Grundlage geschaffen, 5G Advanced in die Mobilfunknetze zu implementieren. In Deutschland wird mit der Markteinführung von 5G Advanced durch die Mobilfunkanbieter aber nicht vor 2027 gerechnet. Zudem geht man aktuell davon aus, dass 5G-Advanced-Funktionen zunächst in privaten Campusnetzen und in Modellregionen implementiert werden. So liegt beispielsweise eine Studie der Technologiestiftung Berlin vor, die die Stadt Berlin als Modellstadt für 5G Advanced vorschlägt. In China gibt es bereits so genannte Lights-Out-Fabriken, in denen 5G Advanced schon produktiv als Vernetzungstechnik zum Einsatz kommt.

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